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基于物理模型试验的堰塞坝冲刷溃决过程研究

工程科学与技术 2021年第6期53卷 43-53页

作者：谢忱李从江杨兴国范刚李海波周家文四川省水利水电勘测设计研究院四川成都610072 四川大学水利水电学院四川成都610065 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

中国是堰塞湖灾害最严重的国家之一,堰塞湖对上游淹没区和下游溃决演进区的人民生命财产安全构成巨大威胁,深入掌握堰塞坝冲刷溃决过程可为应急泄流道的设计和下游应急避险措施的制定等提供重要科技依据。以2018年金沙江白格滑坡堰塞湖... 详细信息

中国是堰塞湖灾害最严重的国家之一,堰塞湖对上游淹没区和下游溃决演进区的人民生命财产安全构成巨大威胁,深入掌握堰塞坝冲刷溃决过程可为应急泄流道的设计和下游应急避险措施的制定等提供重要科技依据。以2018年金沙江白格滑坡堰塞湖为研究背景,采用室内物理模型试验的手段对堰塞坝冲刷溃决过程进行了系统研究。结果表明:堰塞坝冲刷溃决过程一般可分为4个阶段:过流孕育阶段、溯源侵蚀阶段、溃决发展阶段及河床再平衡阶段,其中:当溯源冲刷的陡坎追溯到上游坡顶,泄流槽进口断面在侵蚀作用下突然拓宽,泄流槽将连通形成底坡i>0的斜坡道,进而导致水流流速和流量突然增大,堰塞坝进入溃决快速发展的阶段。试验进一步探究了泄流槽开挖位置、开挖深度和宽度对溃决过程的影响。研究发现:当泄流槽开挖宽度不变,深度增大时,洪峰流量降低、峰现时间延迟,溃决流量过程线更为平坦;当泄流槽开挖深度不变,宽度增大时,峰现时间延迟。最后,对泄流槽的优化设计提出建议,泄流槽位置宜布置在坝顶高程最低的垭口,以减小洪峰流量,缩短溃决历时;开挖泄流槽时,应优先考虑加大泄流槽深度,最大限度地降低溃决时的堰塞湖水位。

关键词：滑坡堰塞湖物理模型试验冲刷溃决溃决流量泄流槽

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金沙江上游特米古滑坡堰塞湖成因与演化

地学前缘 2021年第2期28卷 85-93页

作者：陈剑崔之久陈瑞琛郑欣欣中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 北京大学城市与环境学院北京100871

金沙江上游巴塘-中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野... 详细信息

金沙江上游巴塘-中咱河段位于青藏高原东南缘,该河段两岸岸坡发育众多的大型古滑坡,且部分古滑坡曾堵塞金沙江形成了堰塞湖,特米大型古滑坡堰塞湖是其中之一。关于特米古滑坡堰塞湖的形成与演化过程目前尚未见有过详细的报道。本文在野外调查的基础上,结合遥感影像解译和年代学测试,对特米古滑坡堰塞湖的地貌和沉积特征进行了详细研究,并对其形成与演化过程进行了分析。研究结果表明,特米古滑坡堰塞湖很可能是由该地区的古地震活动触发大型滑坡并堵塞金沙江形成的,最大湖面面积约为1.42×10^(7) m^(2),库容蓄水量约为1.46×10^(9) m^(3)。该古堰塞湖的形成时间约为1.8 ka BP,其溃决消亡的时间约为1.4 ka BP,溃决洪峰流量约为55858 m^(3)/s,该滑坡堰塞湖持续稳定了约400年的时间。

关键词：金沙江上游滑坡堰塞湖湖相沉积溃坝堆积演化过程

青藏高原东北缘黄河上游滑坡与堰塞湖研究进展

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地学前缘 2021年第2期28卷 46-57页

作者：殷志强魏刚秦小光李文娟赵无忌中国地质环境监测院北京100081 青海省环境地质勘查局青海西宁810007 青海省环境地质重点实验室青海西宁810007 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 滨州学院山东滨州256600

随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家战略,滑坡灾害防治成为迫切需要攻克的基础性问题。另外,黄河上游地区因地形高差大、古地震及强降雨事件频繁,诱发的滑坡及滑坡堰塞湖数量多、分布广、危害重,是近年来滑坡发育和演化机制以... 详细信息

随着黄河流域生态保护与高质量发展上升为国家战略,滑坡灾害防治成为迫切需要攻克的基础性问题。另外,黄河上游地区因地形高差大、古地震及强降雨事件频繁,诱发的滑坡及滑坡堰塞湖数量多、分布广、危害重,是近年来滑坡发育和演化机制以及滑坡堰塞湖溃决效应研究的热点。本文在综合整理该地区已有研究工作的基础上,结合笔者研究团队近20年来所获得的滑坡调查评价、测试分析和防灾减灾研究成果,系统归纳了黄河上游地区滑坡调查与风险评价、滑坡时空展布规律及主控因素研究、典型滑坡堰塞湖的续存时长及溃决危害、古滑坡堆积体开发利用及防灾减灾等方面的研究进展和成果,提出了未来在该地区研究古滑坡、堰塞湖沉积与河流阶地以及堰塞湖溃决效应等应关注的4个科学问题。研究结果对于揭示黄河上游地质历史时期滑坡发育和堰塞湖形成的主控因素,探讨滑坡发育的动力机制对地震和降雨的响应过程,拓展第四纪地质学在古滑坡形成演变方面的应用研究等具有重要参考价值。

关键词：滑坡滑坡堰塞湖时空展布特征主控因素黄河上游

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滑坡堰塞湖危险性预测与铁路减灾策略

铁道标准设计 2017年第9期61卷 41-45页

作者：蒋正宣姚令侃李伦贵西南交通大学土木工程学院成都610031 高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室成都610031

我国铁路已开始向滑坡堵江高危险区延伸,滑坡堰塞湖灾害链成为在选线设计阶段就应该防控的风险源。提出一套堵江危险性评估作业程式,以及各环节建议采用的理论公式。在此基础上以拟建的川藏铁路德沙滑坡为例,首先利用ANSYS有限元软件、F... 详细信息

我国铁路已开始向滑坡堵江高危险区延伸,滑坡堰塞湖灾害链成为在选线设计阶段就应该防控的风险源。提出一套堵江危险性评估作业程式,以及各环节建议采用的理论公式。在此基础上以拟建的川藏铁路德沙滑坡为例,首先利用ANSYS有限元软件、FLAC3D三维有限差分软件建立三维滑坡模型,分析滑坡稳定性;然后利用经验公式计算大震情况下可能堵江的预测结论;最后预估堰塞湖影响范围,据此提出线路工程减灾对策。不仅可为研究区线位设计和重大工程布设提供参考,并希望通过范例性研究,推动山区铁路灾害链减灾技术的发展。

关键词：滑坡堵江滑坡堰塞湖选线设计危险性预测减灾策略

金沙江中游奉科湖相层ESR年代学研究及成因探讨

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地球环境学报 2022年第3期13卷 270-280页

作者：王康尹功明魏传义程理刘春茹王莅斌中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029

不同流域大量发育的沉积物不仅记录了晚新生代的气候信息,也为地貌演化等研究提供了重要依据。我国著名的第四纪地质单元——昔格达组,在青藏高原东南缘地区的大河流域中广泛发育,如攀枝花地区金沙江湖相地层。因此,对该地区湖相地层的... 详细信息

不同流域大量发育的沉积物不仅记录了晚新生代的气候信息,也为地貌演化等研究提供了重要依据。我国著名的第四纪地质单元——昔格达组,在青藏高原东南缘地区的大河流域中广泛发育,如攀枝花地区金沙江湖相地层。因此,对该地区湖相地层的沉积特征、形成时代及其成因机制的研究具有重要意义,但其形成时代至今仍存在较大争议。昔格达组颜色上以黄色、灰白色为主,厚度介于几十米到几百米,主要由黏土、粉沙、细沙等细粒组分组成,发育水平层理多数呈半成岩状态;该套地层的分布受现今河流的严格控制,呈孤立状态分布于金沙江及其支流的河谷中。本文在金沙江中游奉科地区发现出露典型湖相地层,厚约20 m,在奉科剖面采集5个样品,开展ESR年代学研究,结果表明:该套湖相地层年龄为440—556 ka,属于中更新世沉积。野外地质地貌考察结果显示:该套湖相地层直接超覆于基岩之上,且在上覆湖相地层中未发现砾石层和沙层等典型的河流相二元结构,结合ESR测年结果,初步判断奉科湖相地层为大型滑坡堵塞金沙江形成的堰塞湖沉积。

关键词：青藏高原东南缘金沙江奉科昔格达组湖相沉积 ESR测年滑坡堰塞湖

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滑坡堰塞湖沉积物不同粒径等效剂量对比研究

滑坡堰塞湖沉积物不同粒径等效剂量对比研究

作者：丁苗南京师范大学

学位级别：硕士

随着光释光测年技术的不断发展,光释光测年技术在湖相沉积物的研究中得到广泛应用。滑坡堰塞湖沉积物和一般湖相沉积一样,也存在曝光不充分等问题;同时滑坡堰塞湖沉积物中到底选择哪种粒径的石英矿物的等效剂量,来确定堰塞湖沉积物的年... 详细信息

随着光释光测年技术的不断发展,光释光测年技术在湖相沉积物的研究中得到广泛应用。滑坡堰塞湖沉积物和一般湖相沉积一样,也存在曝光不充分等问题;同时滑坡堰塞湖沉积物中到底选择哪种粒径的石英矿物的等效剂量,来确定堰塞湖沉积物的年代,仍然存在争议。由于滑坡堰塞湖沉积与一般湖相沉积有明显区别,如湖形狭窄,易受两侧山坡和支沟的泥石流或者流水沉积影响;同时受堰塞湖水位波动和洪水事件的影响,导致在湖相纹泥沉积层中常常形成粉细砂和中-粗砂的沉积夹层。通过堰塞湖存在期间,发生的这些特定事件形成的夹层光释光年代研究结果,能够重建堰塞湖的时代。已有研究表明堰塞湖粉砂质黏土沉积物中,中颗粒石英矿物比细颗粒石英矿物晒退充分,这些伴生在堰塞湖粉砂质黏土沉积层中的粉细砂和中-粗砂夹层沉积物粒径相对较大,可以进一步进行中颗粒与粗颗粒石英矿物的等效剂量对比研究。黄河上游典型的地貌特征为峡谷段和盆地段相连接。黄河上游积石峡峡谷段巨型和大型古滑坡多次堵塞黄河,在循化盆地形成了多处堰塞湖湖相沉积。本论文以循化盆地内3处典型的滑坡堰塞湖沉积物为研究对象,以粉细砂和中-粗砂2个层位的沉积物作为具体的采样位置和测年材料。在沉积剖面描述、粒度测量和石英砂扫描电镜分析沉积环境的基础上,使用德国Freiberg公司生产的Lexsyg Research释光仪器,采用单片再生剂量法,对粉细砂层位沉积物5个样品,使用中颗粒（38-63 μm）和粗颗粒（90-150 μm）;以及中-粗砂层位沉积物4个样品,使用中颗粒（38-63μm）、粗颗粒（90-150 μm）、粗颗粒（200-300 μm）进行了石英矿物等效剂量测定和对比研究。主要结论如下:（1）通过直方图、放射图、clarke定量化划分晒退程度的方法,分析了等效剂量的分布特征;通过平均值年龄模型、中心年龄模型、最小值年龄模型、张家富年龄模型四种年代计算模型进行等效剂量的筛选。针对滑坡堰塞湖沉积物,晒退较好的粉细砂样品,通过四种模型计算出的等效剂量,在误差范围内基本一致。采集的晒退不充分的样品,可以利用最小值年龄模型进行计算,筛选出晒退较好的等效剂量。（2）通过对滑坡堰塞湖沉积物中的粉细砂样品,进行中颗粒（38-63 μm）、粗颗粒（90-150 μm）的等效剂量对比研究,得出两种粒径的等效剂量在误差范围内基本一致;对于堰塞湖沉积物中的粉细砂夹层,中颗粒和粗颗粒均可得到较准确的OSL年代。（3）通过对滑坡堰塞湖沉积物中的砂质透镜体样品,进行中颗粒（38-63 μm）、粗颗粒（90-150 μm）、粗颗粒（200-300 μm）的等效剂量对比研究,认为如果能提取出38-63 μm的中颗粒或粗颗粒纯石英矿物,可利用中颗粒（38-63μm）和粗颗粒（90-150 μm）、（200-300 μm）对其进行OSL测年（4）结合扫描电镜结果,滑坡堰塞湖沉积物中的中-粗砂样品:MEP-4、MEP-5为近源沉积物,存在晒退不充分的问题。从中颗粒（38-63 μm）、粗颗粒（90-150μm）、粗颗粒（200-300 μm）三种粒径测得的等效剂量可知:200-300μm粒径的石英颗粒测得的等效剂量最小。针对此类近源堰塞湖沉积样品,应选择相对粗的石英颗粒进行OSL测年。

关键词：积石峡循化盆地滑坡堰塞湖不同粒径光释光

金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积体的发现及其环境与灾害意义

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沉积学报 2015年第2期33卷 275-284页

作者：陈剑崔之久中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 北京大学城市与环境学院北京100871

西藏芒康县金沙江上游雪隆囊河谷史前时期(全新世晚期)发生了一次明显的堰塞事件,形成了一个湖水体积约3.1×108m3的大型堰塞湖。该堰塞湖形成后期发生溃决并引发异常大洪水,这一溃决事件发生在大约1 117A.D.。地震诱发山体滑坡可能是... 详细信息

西藏芒康县金沙江上游雪隆囊河谷史前时期(全新世晚期)发生了一次明显的堰塞事件,形成了一个湖水体积约3.1×108m3的大型堰塞湖。该堰塞湖形成后期发生溃决并引发异常大洪水,这一溃决事件发生在大约1 117A.D.。地震诱发山体滑坡可能是金沙江发生堰塞的直接原因。在雪隆囊古堰塞坝体的下游一侧到其下游3.5 km的范围内,发现大量由砾石、砂和少量黏土组成的混杂堆积体,判定其为滑坡堰塞湖的溃坝堆积,是滑坡坝体及上游河床物质在坝体溃决后快速堆积形成。整套溃坝堆积体具有支撑—叠置构造、叠瓦构造和杂基构造等沉积特征,还具有一种特殊的沉积构造:即在垂向剖面上发育粗砾石层与细砂砾层的韵律互层,但剖面中缺少砾或砂的透镜体。这种沉积构造("互层构造")是溃坝堆积相区别于冲—洪积相、泥石流相等的一种重要判别标志。采用水力学模型反演确定雪隆囊古滑坡堰塞湖溃决洪水的平均流速为7.48 m/s,最大洪峰流量为10 786 m3/s。雪隆囊溃坝堆积体沉积特征及其环境的研究,不但有助于揭示古洪水事件发生的过程和机制,同时对于认识金沙江上游地区的环境演变也具有重要意义。

关键词：滑坡堰塞湖溃坝堆积沉积特征古洪水金沙江上游

岷江上游高山峡谷区堵江滑坡发育特征与形成机理研究

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岷江上游高山峡谷区堵江滑坡发育特征与形成机理研究

作者：任三绍中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

岷江上游地处青藏高原东缘,自晚新生代以来,伴随着青藏高原的强烈隆升,区内新构造活动强烈,地震频发且强度大,导致在地质历史上形成大量堵江滑坡。本论文在总结前人资料基础之上,结合野外调查、岩土力学试验、地质测年和数值模拟分析等... 详细信息

岷江上游地处青藏高原东缘,自晚新生代以来,伴随着青藏高原的强烈隆升,区内新构造活动强烈,地震频发且强度大,导致在地质历史上形成大量堵江滑坡。本论文在总结前人资料基础之上,结合野外调查、岩土力学试验、地质测年和数值模拟分析等方法对岷江上游堵江滑坡的发育特征、形成机理进行了研究,并对堵江滑坡的地貌效应、环境效应以及与古地震古气候的关系等进行了探讨;以扣山滑坡为例,结合地质测年、数值模拟等方法对其发育特征、形成时代、启滑机理等进行了深入分析,得到以下认识:(1)岷江上游地质灾害的发育分布规律主要有以下方面:(1)岷江上游地质灾害主要类型为滑坡、崩塌和泥石流。其中滑坡293处,崩塌110处,泥石流71处。(2)滑坡集中发育在岷江干流、支流两岸和公路边坡,多发生于千枚岩、板岩、中厚层粉砂岩、黄土地层中,发育的优势坡度为205°。(3)研究区崩塌主要发育于高陡岩质边坡、黄土陡坡、公路开挖陡崖地段。(4)汶川地震诱发了大量地质灾害,震后地质灾害数量激增为震前的3.1倍,其中崩塌为震前10.1倍,滑坡为震前2.6倍,泥石流为震前2.6倍。(2)按时间序列将青藏高原东缘岷江上游堵江滑坡分为四期:晚更新世时期堵江滑坡、全新世时期堵江滑坡、古代堵江滑坡和近现代堵江滑坡。堵江滑坡诱发因素以地震和降雨为主,地震堵江滑坡以大型-巨型滑坡为主,降雨诱发的堵江滑坡主要以中型-大型滑坡为主。地质历史时期的堵江滑坡集中发育于155ka BP,堵江滑坡群发事件与该时期构造活动诱发的强震事件有关;17世纪以来堵江滑坡集中发育于三个时间点:分别对应1786年泸定-康定Ms 7/级地震、1933年叠溪Ms 7.5级地震和2008年汶川Ms 8.0级地震,表明在某一时间点或时间段群发性的堵江滑坡往往与强震事件有关。(3)岷江上游扣山滑坡的形成与茂汶断裂24ka BP左右活动诱发的强震事件有关,滑坡体积1.5.8亿m,曾堵塞岷江,形成堰塞湖。扣山滑坡强震诱发过程可分为坡体后缘震动拉裂、软弱层(千枚岩)顺层滑动、前部“锁固段”剪断、溃滑震动堆积四个阶段。数值模拟结果表明:(1)滑坡在地震作用下存在明显的潜在滑移面,根据坡度可将滑移面分为三段:陡立后缘面、中部顺层滑移面和坡脚锁固段剪断面;(2)监测点的水平向和竖直向加速度均存在滞后效应,在地震波输入15s之后加速度值才开始逐渐增大;地震加速度对坡顶、坡肩孤立突出部位具有明显的地形放大效应,且竖直加速度放大效应要大于水平加速度。

关键词：青藏高原东缘岷江上游堵江滑坡滑坡堰塞湖形成机理

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地质灾害防灾减灾

地质力学学报 2020年第4期26卷 I0001-I0002页

中国是世界上地质灾害最严重的国家,但防灾减灾取得了举世公认的成效,年均死亡由"九五"期间的1500人降至"十三五"期间的400人之下。尽管如此,地质灾害仍然会造成特大人员伤亡和严重经济损失。2018年10月,金沙江、雅鲁藏布江相继发生四... 详细信息

中国是世界上地质灾害最严重的国家,但防灾减灾取得了举世公认的成效,年均死亡由"九五"期间的1500人降至"十三五"期间的400人之下。尽管如此,地质灾害仍然会造成特大人员伤亡和严重经济损失。2018年10月,金沙江、雅鲁藏布江相继发生四次滑坡堰塞湖地质灾害,经济损失高达134亿元。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央提出"坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一"的方针,努力实现"从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变"。

关键词：地质灾害滑坡堰塞湖雅鲁藏布江防灾减灾综合减灾灾后救助灾害损失金沙江