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泥石流中球形巨石运动规律模型试验研究

西北大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 133-144页

作者：娄灿昀王飞王家鼎陈晓清西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 中国科学院/水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

该研究通过室外水槽模型试验,模拟了不同直径巨石与不同密度泥石流完全固液耦合作用下的运动状态,分析了泥石流沟内巨石在泥石流中的运动模式、运动的影响因素及其在泥石流中的受力情况,并探讨了泥石流密度与巨石粒径对其运动速度的影... 详细信息

该研究通过室外水槽模型试验,模拟了不同直径巨石与不同密度泥石流完全固液耦合作用下的运动状态,分析了泥石流沟内巨石在泥石流中的运动模式、运动的影响因素及其在泥石流中的受力情况,并探讨了泥石流密度与巨石粒径对其运动速度的影响。研究结果表明:巨石在运动过程中可能出现滚动、跳跃与滑动等运动模式,巨石出现的运动模式同泥石流的密度以及巨石粒径有关;巨石的直径越大,运动速度越小,它在泥石流中的运动模式越简单,越倾向于发生滚动运动,在泥石流流体中的跟随性越好,速度比n越容易趋近于1;巨石粒径对巨石运动速度的影响大于泥石流密度对它的影响。

关键词：泥石流球形巨石水槽试验运动规律

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喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空分异特征

地球科学 2024年

作者：邹强周斌杨涛陈思谕姚鸿坤蒋虎周文韬中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地自然灾害与工程安全全国重点实验室中国科学院大学西南科技大学环境与资源学院

全球气候变暖导致了喜马拉雅高海拔山区的环境变化，冰湖溃决频繁发生，给下游人民和设施造成了巨大的损失。为了解喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空分异特征，利用地貌分析、时序分析和气候扰动分析方法，分析了喜马拉雅高海拔山区冰川... 详细信息

全球气候变暖导致了喜马拉雅高海拔山区的环境变化，冰湖溃决频繁发生，给下游人民和设施造成了巨大的损失。为了解喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空分异特征，利用地貌分析、时序分析和气候扰动分析方法，分析了喜马拉雅高海拔山区冰川冰湖变化及环境特征，阐明了喜马拉雅高海拔山区冰湖溃决时空格局和演化规律。结果表明：（1）1980-2014年间喜马拉雅高海拔山区气温和降水均显著增加，且增加速率北坡大于南坡。受地形与气候条件控制，喜马拉雅山北坡冰川损失更为严重；西喜马拉雅比东、中喜马拉雅冰川损失更为严重。冰湖集中分布在中喜马拉雅地区，而喜马拉雅山南坡分布冰湖相对于北坡更多。1990-2015年间南坡冰湖数量与面积增幅均大于北坡，新增冰湖海拔高于消失冰湖。（2）20世纪以来，喜马拉雅及周边高海拔山区113个冰湖发生了249次溃决；溃决冰湖集中分布在河流陡河段或极陡河段；气候变暖导致区域冰湖溃决数量呈现非线性增加趋势，1901-2020年间冰湖溃决存在断点1966+37/-31年，冰湖溃决对升温速率存在20年尺度的滞后效应。研究结果可为应对气候变化下防灾减灾和跨境灾害风险防控提供科学依据。

关键词：冰湖溃决分异规律气候变化喜马拉雅高海拔山区

泥石流承灾体群体效应特征反演——以7·12四川平武县黑水沟泥石流为例

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山地学报 2024年第1期42卷 47-59页

作者：姚鸿坤邹强蒋虎周文韬陈思谕周斌中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地自然灾害与工程安全全国重点实验室中国科学院大学西南科技大学环境与资源学院

群体建筑结构的分布格局、结构形式等因素影响泥石流冲击过程和致灾表现。泥石流冲击存在绕流现象、放大作用和遮蔽效应，泥石流与建筑群之间存在复杂的流固耦合模态，但针对这类泥石流承灾体群体效应的过程与机制仍不清晰。本研究通过... 详细信息

群体建筑结构的分布格局、结构形式等因素影响泥石流冲击过程和致灾表现。泥石流冲击存在绕流现象、放大作用和遮蔽效应，泥石流与建筑群之间存在复杂的流固耦合模态，但针对这类泥石流承灾体群体效应的过程与机制仍不清晰。本研究通过野外调查、物理实验和数值模拟等方法，调查泥石流承灾体群体效应特征，反演泥石流冲击流场分布和建筑损伤过程，提出了一套建筑群对泥石流的承灾动力响应特征分析方法。研究结果表明：(1)泥石流流场存在放大作用。面对泥石流冲击，建筑群的破坏导致沟道区域流速增加20%,建筑群区域流速增加46%。(2)泥石流流场存在绕流现象。建筑群阻碍泥石流直进输运，导致建筑拐角之间存在局部压力高度集中现象。(3)在建筑群中存在明显的遮蔽效应。失去建筑的上游遮蔽保护可使下游建筑受到的泥石流冲击强度增加120%。(4)泥石流致灾过程中，建筑群周边与内部的泥石流冲击特征差异明显。在建筑群外围，受前排建筑破坏的影响，泥石流流线后排建筑受泥石流冲击时刻提前10 s,泥石流冲击强度增加速率达2.1倍；(5)泥石流对建筑群内建筑冲击强度分为冲击力急剧增加—缓慢增加—逐渐稳定三个阶段，对应泥石流流深增高、缓慢淤积过程。研究结果可以为泥石流易发区村落城镇的建筑规划布局和防灾减灾措施提供科学参考。

关键词：建筑群黑水沟泥石流承灾动力响应

中尼交通廊道318国道沿线泥石流分布及特征数据集（2022年）

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中国科学数据(中英文网络版) 2024年第2期 331-340页

作者：何佳璇江玉红中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室中国科学院大学工程科学学院

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下，缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查，结合数字高程模型（DEM）和地质图，得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编... 详细信息

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下，缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查，结合数字高程模型（DEM）和地质图，得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编目及特征信息。泥石流流域的提取主要采用Arc GIS中的水文分析方法，考虑到DEM的精度限制，结合Google Earth影像进行必要的人工校正。降水和温度参数信息取自1980–2009年共30年的国家气象站点实况数据内插年降水数据和年气温数据，断层分布信息来自中国地质调查局发布的《中国1∶50万数字地质图》，地形信息来自12.5 m分辨率的ALOS DEM数据。在28.0°–29.4°N,85.1°–88.9°E范围内，共提取255条泥石流记录，覆盖面积为1660.73 km2。本数据集包含中尼交通廊道318国道沿线泥石流主要分布范围的矢量文件、泥石流目录矢量文件、泥石流参数特征文档3个文件。本数据集均经过现场实地调查、确认，数据信息可靠，可作为基础数据集，应用到该地区的泥石流研究中。

关键词：中尼交通廊道318国道泥石流数据集 Google Earth影像 ALOS DEM 泥石流分布泥石流特征

中尼交通廊道318国道沿线泥石流分布及特征数据集(2022年)

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中国科学数据（中英文网络版） 2024年第2期9卷 326-335页

作者：何佳璇江玉红中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室成都610299 中国科学院大学工程科学学院北京100049

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下,缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查,结合数字高程模型(DEM)和地质图,得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编目及... 详细信息

中尼交通廊道地区在特殊的地理地质环境限制下,缺乏可信且较为完整的泥石流分布数据。本数据集是基于泥石流早期识别和野外实地调查,结合数字高程模型(DEM)和地质图,得到的1990年至2022年中尼交通廊道318国道沿线范围内的泥石流编目及特征信息。泥石流流域的提取主要采用Arc GIS中的水文分析方法,考虑到DEM的精度限制,结合Google Earth影像进行必要的人工校正。降水和温度参数信息取自1980–2009年共30年的国家气象站点实况数据内插年降水数据和年气温数据,断层分布信息来自中国地质调查局发布的《中国1∶50万数字地质图》,地形信息来自12.5 m分辨率的ALOS DEM数据。在28.0°–29.4°N,85.1°–88.9°E范围内,共提取255条泥石流记录,覆盖面积为1660.73 km^(2)。本数据集包含中尼交通廊道318国道沿线泥石流主要分布范围的矢量文件、泥石流目录矢量文件、泥石流参数特征文档3个文件。本数据集均经过现场实地调查、确认,数据信息可靠,可作为基础数据集,应用到该地区的泥石流研究中。

关键词：中尼交通廊道318国道泥石流数据集 Google Earth影像 ALOS DEM 泥石流分布泥石流特征

积雪增加对青藏高原高寒草甸土壤磷有效性的影响

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草业学报 2024年第7期33卷 205-214页

作者：谭湘蛟董逵才张华唐川川杨燕中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610299 三江源国家公园管理局生态监测信息中心青海西宁810003 青海省大通县东峡林场青海大通810100 中国科学院大学北京100049

积雪增加引起土壤水热变化,进而可能改变草地生态系统土壤磷循环过程。本研究以青藏高原多年冻土区高寒草甸为研究对象,采用积雪栅栏诱导方式模拟积雪增加,分析测试了对照和积雪增加处理下土壤表层的水热特征、土壤理化性质和磷酸酶活... 详细信息

积雪增加引起土壤水热变化,进而可能改变草地生态系统土壤磷循环过程。本研究以青藏高原多年冻土区高寒草甸为研究对象,采用积雪栅栏诱导方式模拟积雪增加,分析测试了对照和积雪增加处理下土壤表层的水热特征、土壤理化性质和磷酸酶活性、土壤磷的有效性和组分特征。结果表明:1)积雪增加提高了生长季(5-9月)浅层(0~10 cm)土壤温度和湿度;2)积雪增加在0~10 cm、10~20 cm土层显著增加了土壤中全磷、有效磷、Al-P含量,降低了有机磷和Ca_(2)-P含量,Ca_(8)-P含量在0~10 cm土层降低,在10~20 cm土层增加;3)冗余分析表明,影响土壤磷形态的关键因子为土壤全氮、有机质和土壤水热状态。积雪增加通过改变土壤全氮含量、有机质含量和水热状态等土壤理化性质和土壤磷酸酶活性,提高土壤有机磷矿化速率,促进Ca_(8)-P和Al-P等缓效磷源释放更多的磷,提高土壤磷有效性。

关键词：青藏高原积雪增加高寒草甸磷有效性

同震岩体损伤特征的定量分析——以2022年泸定M_(S)6.8地震为例

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工程地质学报 2024年第3期32卷 1020-1034页

作者：张亦凡伍纯昊李渝生易树健山地灾害与地表过程重点实验室中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所成都610041 中国科学院大学北京100049 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 成都610059 西南科技大学环境与资源学院绵阳621010

强烈地震动会对地壳浅表层岩体产生震裂损伤,导致岩体完整性与稳定性降低,继而诱发次生地质灾害。由于地震不可预知性与岩体复杂性等诸多限制存在,致使同震岩体损伤研究的定量化程度不足,尤其缺乏地震发生前后野外现场岩体损伤特征的直... 详细信息

强烈地震动会对地壳浅表层岩体产生震裂损伤,导致岩体完整性与稳定性降低,继而诱发次生地质灾害。由于地震不可预知性与岩体复杂性等诸多限制存在,致使同震岩体损伤研究的定量化程度不足,尤其缺乏地震发生前后野外现场岩体损伤特征的直观对比。本文以2022年泸定MS6.8地震为例,对发震前后相同位置岩体损伤变化开展定性与定量分析,取得如下认识:(1)地表岩体在地震动荷载作用下会出现物理和力学性质改变,根据损伤类型与规模等差异可将泸定地震岩体损伤区划分为高、低损伤区,低损伤区内损伤形式包括先期裂隙轻度张裂、裂隙端部扩展、临空块裂岩体塌落,高损伤区表现为损伤裂隙强烈张开与新生、宏观破裂。(2)岩体震裂损伤程度在发震断裂附近达到极值,较震前结构面长度密度平均增加3.44%,结构面数量密度平均增大6.46%,且存在断层距离效应。并采用误差因素削减的方法对调查损伤程度进行了修正。(3)选取岩性、震中距、地质强度指数(GSI)、地震峰值加速度(PGA)等8个指标,采用层次分析法建立了同震岩体损伤评价模型,评价损伤程度与修正后调查损伤程度间平均误差为12.5%。本研究可望为深入理解地壳岩体动力响应和地震次生灾害形成规律提供新的科学证据。

关键词：地壳岩体同震损伤结构面密度损伤特征泸定地震

政府培训对洪灾风险区农户防灾减灾意愿与行为影响研究

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灾害学 2024年

作者：王智张枫琬刘邵权徐定德中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学四川农业大学管理学院四川农业大学管理学院四川省农村发展研究中心

面对洪灾威胁，采取有效的防灾减灾行为能够保障农户的生命财产安全，而政府培训是促进农户主动采取防灾减灾行为的重要举措。本研究以四川省洪灾风险区540户农户为调查对象，实证检验了政府培训、培训广度对农户采取防灾减灾行为的影... 详细信息

面对洪灾威胁，采取有效的防灾减灾行为能够保障农户的生命财产安全，而政府培训是促进农户主动采取防灾减灾行为的重要举措。本研究以四川省洪灾风险区540户农户为调查对象，实证检验了政府培训、培训广度对农户采取防灾减灾行为的影响以及农户防灾减灾意愿的中介效应。结果表明，随着农户参与政府培训以及培训广度的增加，其越有可能采取防灾减灾行为，政府培训及培训广度每增加一个单位，农户采取防灾减灾行为的可能性相应增加10.68%和4.19%。农户拥有谋生技能状况和受灾经历会对其采取防灾减灾行为造成正向显著影响。农户防灾减灾意愿在政府培训、培训广度影响农户采取防灾减灾行为方面发挥了中介效应，中介效应占比分别为15.17%和12.29%。

关键词：洪灾风险政府培训防灾减灾意愿和行为中介效应

基于冗余分析的成都市府河缓冲带土地利用对水质的影响

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中国环境监测 2024年第3期40卷 146-155页

作者：徐佩冯婷李亮逯亚峰许利中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610299 中国科学院大学北京101408 中国环境监测总站国家环境保护环境监测质量控制重点实验室北京100012 四川省生态环境科学研究院四川成都610046

土地利用是影响河流水环境质量的重要因素之一。然而,大型城市河流缓冲区的土地利用类型及组成对河流水质的影响方式仍不清晰。选取成都市中心城区的府河及其支流作为研究对象,设置17个水质监测断面,于2018年1月—2019年12月对COD_(Mn)... 详细信息

土地利用是影响河流水环境质量的重要因素之一。然而,大型城市河流缓冲区的土地利用类型及组成对河流水质的影响方式仍不清晰。选取成都市中心城区的府河及其支流作为研究对象,设置17个水质监测断面,于2018年1月—2019年12月对COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP 3个水质指标开展连续监测。同时,还获得了相同时段内的降水数据和基于高分卫星(GF-1)影像解译的土地利用数据。在此基础上,利用空间分析以及冗余分析方法,探讨河岸缓冲区内土地利用结构、组成对府河及支流水质的影响。研究结果表明:选取河段从上游到下游的COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和TP浓度均呈增加趋势,这3类污染物在上游第一个监测断面浓度依次为1.73、0.26、0.06 mg/L,到下游最后一个监测断面浓度为2.59、0.97、0.15 mg/L。相对于干流,府河支流污染物浓度无明显空间分布特征。从时间上看,6—9月水体中各污染物浓度相对较高。基于冗余分析的结果发现,在河段2 000 m缓冲区范围内的土地利用类型对水质的影响最明显,校正后的解释度达57%,表明河段内污染物质主要源于此区域。该范围内,建设用地与其他生产用地可能是COD_(Mn)与NH_(4)^(+)-N的主要源区,农业用地是TP的主要来源,生态用地对于COD_(Mn)与NH_(4)^(+)-N具有一定的吸收分解作用。但是,研究区生态用地以园林绿化用地为主,需要施用磷肥,可能成为水体TP的重要贡献源。因此,合理规划河流2 000 m缓冲范围内的建设用地与生态用地比例,控制园林绿化用地的施肥用量,是保障成都市城市河流水环境安全的重要途径。

关键词：城市河流污染源水环境城市绿地冗余分析