强震后泥石流起动降雨阈值演化规律及降雨模式响应研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zyr2007
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
强震触发的滑坡和崩塌等灾害造成大量松散物质堆积于沟谷与山体斜坡浅表层,在降雨作用下,震后灾区泥石流的爆发频率及规模较震前大幅提升。泥石流活动性在很大程度上受降雨条件控制,因此,基于雨量监测数据的泥石流预警预报方法成为震后泥石流防灾减灾与监测预警研究重要手段之一。本文以汶川与九寨沟两大地震区为研究背景,采用统计分析与室内模拟试验相结合的方式,开展强震后泥石流起动降雨阈值演化规律及降雨模式响应研究,所得结论如下:(1)结合前人研究与野外调查结果,查明汶川区域与九寨沟地区典型泥石流沟震后泥石流起动物源补给模式主要表现为沟道阻塞溃决、下切揭底及崩滑补给;震后短期内泥石流孕育以坡面侵蚀、崩滑补给为主,后期逐渐演化为沟道堆积物侵蚀,降雨则为泥石流诱发的必要条件。(2)基于汶川地区震后2008-2017年降雨泥石流数据库,考虑未激发降雨事件影响,提出了基于贝叶斯理论的震后泥石流诱发概率阈值模型。分析结果显示,震后累积降雨量降为震前的13.86-15.16%,激发雨强降至震前的32-38%,之后呈逐年回升趋势;随着时间推移,震后泥石流诱发降雨特征由短历时强降雨激发模式逐渐转化为长历时前期降雨主控模式,前期降雨对于长历时、低雨强激发型泥石流贡献作用逐渐增大。基于贝叶斯理论的概率模型能够解决震后临界降雨条件降低、激发降雨特征逐年动态变化所带来的阈值估计不确定性问题,I-D模型(=26.23;0.48)和IT-D模型(=23.72;0.29)相结合能较好地提高汶川区域震后泥石流预测准确率。(3)基于九寨天堂泥石流沟监测数据,将贝叶斯理论与支持向量机算法(SVM)进行结合,分析结果显示,九寨天堂研究区震后泥石流临界激发降雨条件相较于震前降低约24.88%-50.74%,大部分激发降雨事件表现出短历时强降雨特点,这与汶川震后激发泥石流降雨模式相类似;震后短期内前期降雨导致泥石流激发临界降雨历时和激发降雨强度减小,但其影响有限,超过一定时间范围前期降雨对泥石流的贡献可忽略不计;降雨雨型对泥石流诱发影响较大,其中递增型降雨作用下最有利于泥石流形成。考虑降雨雨型与前期降雨影响,所提出的基于机器学习算法的概率SVM阈值模型能较好地对泥石流发生规模进行预测。(4)人工降雨试验结果表明,对于松散堆积体,不同降雨雨型影响土体渗透率及饱和过程,从而改变土体内部力学性质,最终导致泥石流起动模式存在较大差异:递增型降雨以整体滑坡转化为泥石流为主,泥石流发生较突然,堆积体破坏规模最大;中峰型降雨主要表现为局部滑坡转化为泥石流;递减型降雨则以后退式溃散失稳为主;V型降雨下坡面侵蚀加剧转化为泥石流;均匀型降雨则表现为前期坡面侵蚀+后期溯源侵蚀起动模式。相对密实度增大,坡体结构强度提高,不同雨型下堆积体仅发生局部浅表层破坏,侵蚀规模较小且相差不大,侵蚀量的增长更取决于降雨初期雨强大小。(5)多次间隔降雨试验结果显示,堆积体较松散时,前期降雨作用导致泥石流诱发所需当场降雨历时和累积降雨量降低,泥石流起动(大规模侵蚀过程)主要集中于首次降雨事件;与之相反,堆积体密实度增大,前期降雨对于泥石流诱发贡献程度增加,首次降雨对泥石流触发无影响,大规模侵蚀过程集中于后续降雨事件,泥石流激发所需当场降雨历时和累积降雨量升高。试验结果与汶川及九寨沟震区震后泥石流诱发降雨阈值演化规律分析结果相一致。(6)无前期降雨作用下,不同雨型、密实度下泥石流触发前累积侵蚀量W(kg)和累积径流流出量Q出(×10~3ml)满足W=0.56Q出0.65,而前期降雨作用下二者关系为W=0.08Q出0.77,随着降雨次数增加,泥石流激发前累积侵蚀量大幅降低;泥石流激发降雨历时D(min)与累积降雨量E(ml)满足关系E=7.8D0.96,表明不同降雨模式下泥石流起动降雨阈值一定程度上是存在的;递增型降雨下激发雨量远低于阈值,证明该雨型会对泥石流预测准确率产生较大影响,在阈值研究中应给予足够重视。
其他文献
环境与生态对人类经济社会的可持续发展是极为关键的,地震及其次生灾害对环境与生态的影响应引起足够重视。2017年“8·8”九寨沟地震诱发大量崩塌、滑坡以及泥石流等次生灾害,对九寨沟景区的生态地质环境产生强烈影响,严重威胁到人民群众的居住环境和生命财产安全。在政府部门牵头、科研团队和工程单位的共同参与下,通过多期治理工程对景区内的地质灾害进行了治理和修复,排除了存在的安全风险,为九寨沟景区正常安全运行
学位
软硬互层岩体在我国西南地区广泛分布,通常由不同岩性的岩层交替排列构成。较之于单一岩性构成或含软弱夹层的层状岩体,软硬互层岩体的非均匀性及各向异性更为显著。这使得该类岩体的动力学特性受到各岩层的力学特性及结构面倾角等因素的影响。随着我国“一带一路”和川藏铁路建设的实施,不可避免地会遇到上述岩体,加之以上国家工程通过部分高烈度地区,因此软硬互层岩体动力特性及软硬互层边坡的动力稳定性问题尤为重要,需要开
学位
近年来,针对川西北元坝地区中二叠统茅口组的油气勘探取得了重大进展。由于茅口组地质情况复杂、构造作用强烈,导致元坝地区茅口组储层研究存在着成因机理认识不清楚、控制因素认识不全面等问题。针对此问题,本文以区域构造演化为背景,结合前人研究成果,通过野外地质调查、岩心观察、薄片鉴定、地球化学分析等多种研究手段,分析了茅口组沉积相类型和展布规律,明确了研究区储层特征及发育类型,探讨了不同成岩作用对储层的影响
学位
能源是我国经济增长的重要血脉,经济增长需要包括天然气在内的能源来支撑。当前我国天然气产业正进入新的发展阶段和国家倡导加快开发清洁能源能转型的关键时期。有水气藏占我国天然气气藏总量较高,且普遍存在开采难度大,采收率较低的现象。有水气藏中低渗致密砂岩储层在钻完井及开发过程中存在的水封气,对产量损害严重,水封气如何解封是提高该类储层高效开发的关键。本文在现有的实验条件和渗流理论基础上,利用核磁共振技术探
学位
HF油田位于伊拉克东南部地区美索不达米亚盆地,可采储量达50~60亿桶。该油田的主力产层为白垩系Mishrif组,其中MB1-2层油层厚度最大。然而,MB1-2层以颗粒灰岩、生屑泥粒灰岩、粒泥灰岩与泥灰岩频繁互层为特征,层内非均质性极强。根据前期研究,该套灰岩沉积在滩与灰坪交互相,滩相发育范围小,储层发育的控制因素认识不足,制约了储层的有效预测,影响了后期注水开发方案的制定。因此,本论文以HF油田
学位
大港油田Z油藏温度为103℃、矿化度为29227mg/L,渗透率变异系数为0.5~0.7,储层非均质性强。目前,综合含水率高达96.7%,处于特高含水开发阶段,但采出程度仅为25.2%OOIP(原始地质储量)。而常规含聚合物化学驱油体系在高温、高盐苛刻的油藏条件下,驱油体系的增粘效果较差,提高采收率效果不理想。研究结果表明,原位乳化可以有效提高驱替相粘度以及降低油水界面张力的作用,通过提高波及效率
学位
地震是严重的自然灾害,而科学合理的地震备灾行为可有效地减少地震带来的人员伤亡和经济损失。现有研究文献证实了地震知识与风险感知对居民的地震备灾行为有显著影响;居民对不同利益相关方的救灾能力信任、备灾可获得的来自不同利益相关方的帮助也显著影响他们的备灾行为。然而,这类研究主要集中在发达国家,忽略了对中国,尤其是中国农村区域。基于此,在地震灾区开展相关研究,不仅可以丰富相关备灾行为领域,还能够为新农村规
学位
叶巴滩水电站位于金沙江上游中部河段,属青藏高原东缘深切河谷地段。在平硐勘探过程中,两岸均发现有花岗岩碎裂化现象,表现为粒径不一的碎裂状岩屑,块体易捏碎,手感粗糙,将其称为碎裂状花岗岩。本文从这一特殊现象入手,基于野外调查资料,定性定量总结碎裂状花岗岩发育的环境地质特征;同时取样碎裂状花岗岩、常规风化花岗岩和微新花岗岩三类样品,开展X射线荧光光谱分析(XRF),揭示碎裂状花岗岩与常规风化花岗岩及微新
学位
滑坡-碎屑流是一种常见的冲击动能大,危害性极强的地质灾害。随着科技和社会的进步,我国基础建设不断的发展,自然界中在野外边坡上留存大量的土石堆积体。在各类诱发因素下,碎屑流会发生运动破坏,碎屑流在运动过程中经常会冲击到边坡上的土石堆积体,从而使得碎屑流的运动体积不断增大,诱发二次灾害。碎屑流常常以离散颗粒物质形式存在,当碎屑流冲击土石堆积体后,堆积体溃散,碎屑流规模变大。这种颗粒物质的运动宏观上具备
学位
注CO2驱油已经发展成为一种较为成熟的提高采收率技术,但是截至目前,我国注CO2驱主要应用于一些常规油藏和低渗透油藏,针对衰竭开采中后期的近临界挥发油藏注CO2提高原油采收率的研究相对较少,同时关于注CO2驱过程中三相复杂相态变化的研究就更少。因此,本文以X区块为研究对象,通过物理模拟和数值模拟相结合的手段,来研究衰竭开采中后期的近临界挥发油藏注CO2过程中的复杂相态特征、混相机理以及提高采收率机
学位