强震区泥石流活动规模与最大堆积长度预测研究

论文摘要

2010年8月14日,暴雨诱发位于汶川地震震中位置的映秀镇周边21条泥石流以及龙池镇周边的40条泥石流同时爆发。其中,造成巨大灾难的红椿沟泥石流堆积物形成的堰塞坝使岷江阻断,改道,导致洪水淹没映秀镇。由2008年5月12日汶川大地震引发的滑坡在暴雨诱发条件下发生变形形成泥石流。强震区内由此产生的泥石流具有较高的能源并携带有大量松散物质,其洪峰流量达到正常水平的数倍,尤其是2010年8月14日在汶川地震震中附近暴雨引发区域群发性泥石流。这种现象是由于泥石流流域内堆积着大量地震滑坡造成的松散物质,为泥石流的爆发提供里丰富的物质来源。因此,用现有的泥石流活动规模及最大堆积长度预测模型用来评估强震区泥石流会出现较大的误差。出于这个原因,有必要建立针对强震区的预测模型来汶川大地震后泥石流堆积扇上的活动规模和最大堆积长度模型。研究区选取汶川地震强震区域映秀镇和龙池镇周边的8.14暴雨引发群发性暴雨泥石流作为研究样本。采用高分辨率航拍图像和ETM图像中提取泥石流流域内的滑坡物源,以及泥石流堆积此次爆发的泥石流堆积物尺寸。对于区域滑坡厚度估算,国内外尚未有统一的计算方法。本文在研究区泥石流流域内的采集滑坡样本,利用多元回归方法,再结合计算机编程,对样本数据进行曲线拟合,得到研究区的物源滑坡面积-体积关系曲线,该公式能够计算流域内滑坡单体体积。堆积扇厚度采用现场调查与室内模型计算相结合的方法来获得,模型采用的三角形余弦公式计算发。利用1:5万的地形数据获取研究区泥石流的地形因子。本文讨论了研究区泥石流的形成机制及堆积特征,并分析了研究区内持续降雨,物源补给和地形特征对泥石流活动性的影响。过去对于泥石流危险性评价研究主要以半定量方法为主,由于泥石流成因机制复杂多样,泥石流的数值模拟在实际应用中也颇受限制。因此,纵观众多该类预测评价方法多采用选择个别重要参量来研究泥石流活动特性。本文通过单因子分析,选取复相关系数最大的流域高差与物原作为评价因子,利用合适的运算方法（多元逐步回归分析）,评价泥石流的活动规模,进而得到泥石流的最大堆积长度。利用研究区的泥石流实测数据对预测公式进行了实用性验证并利用强震区清平研究区的实测数据进行了广泛区域实用性的讨论。验证表明,模型用于强震区泥石流能基本反映活动规模和最大堆积长度的基本趋势。但是该预测模型并不适用所有泥石流,在文中通过流域特征的不同,对预测模型进行了适用范围的限定。这项研究的结果将有助于恢复和当局选择在将来搬迁安全地点,也可以作为泥石流风险管理的重要依据。也可以利用与地质工程相关领域评价,以及为泥石流勘查提供历史发育状况的估计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 技术路线
• 1.5 资料来源
• 第2章 研究区地质环境背景
• 2.1 地理位置与交通
• 2.2 降雨条件
• 2.2.1 历史降雨
• 2.2.2 诱发降雨
• 2.3 水文条件
• 2.4 地形地貌
• 2.5 地层岩性
• 2.6 水文地质条件
• 2.7 地质构造及地震
• 2.8 人类工程活动
• 第3章 数据处理与分析
• 3.1 遥感影像的预处理
• 3.1.1 反差扩展（灰度变换）
• 3.1.2 遥感影像几何校正
• 3.1.3 遥感影像正射校正
• 3.2 强震区泥石流地震滑坡物源遥感图像信息提取
• 3.2.1 滑坡物源类别与厚度关系分析
• 3.2.2 滑坡物源解译标志建立
• 3.2.3 滑坡物源解译
• 3.3 物源方量估算
• 3.4 地形条件
• 3.5 堆积扇参数
• 第4章 强震区泥石流活动规模及最远堆积长度预测
• 4.1 参数定义
• 4.2 强震区泥石流活动规模预测研究
• 4.2.1 泥石流活动规模相关预测模型讨论研究
• 4.2.2 强震区泥石流发生规模相关因子分析
• 4.2.3 强震区泥石流活动规模预测研究
• 4.3 强震区泥石流最大堆积长度预测研究
• 4.3.1 强震区泥石流最大堆积长度相关因子分析
• 4.3.2 强震区泥石流最远堆积长度预测研究
• 4.4 强震区泥石流预测模型验证与分析
• 4.4.1 强震区泥石流活动规模预测及最远堆积长度模型验证
• 4.4.2 强震区泥石流活动规模预测及最远堆积长度模型分析与讨论
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间取得学术成果