超渗产流-径流侵蚀对冲沟型泥石流形成的驱动效应及过程模拟

Groove-type debris flow, which is usually formed at the youth stage of geomorphic evolution and occurs frequently, is chosen as the object of the study. Based on detailed investigation and field surveying, observation and monitoring, initiation experiment and numerical simulation, three contents will be carried out in our study: (1) to recognize the formation condition and identification system of groove-type debris flow, (2) to reveal the response of the parameters of solid materials to rainfall infiltration, excessive infiltration and runoff formation, (3) to study the driven effect and inner difference of infiltration and runoff erosion on the supplying methods of solid materials and corresponding initiation mechanism of groove-type debris flows, and (4) to summarize the evolution process and disaster characteristics of groove-type debris flows. The aims of our study are as follows: (1) to improve debris flow theory, including debris flow classification and mechanism based on the inter-discipline methods, (2) to provide reference on disaster mitigation, such as early identification, evolution assessment and prediction, engineer control, and so on.

以处于幼年期发育阶段的冲沟型泥石流为研究对象，以参数数据库构建与地质分析、高精度航拍与地质测量、典型泥石流实时监测、物理模拟试验和数值模拟为主要手段，研究降雨诱发冲沟型泥石流起动过程，揭示超渗产流与径流侵蚀作用下物源补给方式与冲沟型泥石流起动、运动过程，分析研究不同降雨条件下超渗产流与径流侵蚀对冲沟型泥石流形成与演化的驱动效应及其影响差异；建立不同降雨条件下物源土体物理力学特征变化、物源补给方式、冲沟型泥石流起动机理之间的关系，完善泥石流形成机理理论研究；总结冲沟型泥石流形成条件、演化规律与成灾特征，为冲沟型泥石流灾害早期识别、趋势预测和综合防治提供科学依据。

冲沟型泥石流从地形、物源、活动等特征上具有非典型性，泥石流指标与常规认知具有显著差异，在泥石流形成机理研究、灾害防治等方面为一种新的泥石流类型。利用参数体构建、物理实验、数值模拟等手段，开展了超渗产流与泥石流启动、径流侵蚀与泥石流形成、物源补给与泥石流运动等方面的研究。主要获得以下几方面的认识：（1）从泥石流分类上，冲沟型泥石流分类定量指标多处于沟谷型与坡面型泥石流特征值之间，“长潜伏、急狭陡、强径流、高破坏”是冲沟型泥石流的显著特征。（2）冲沟型泥石流在“双流”作用下，孔隙水压力呈“陡-平-陡-缓”变化趋势，土体含水量呈“缓-陡-急陡-平”的增长趋势，径流增加量受降雨直接控制，下切深度呈剧烈波动和放大效应。（3）冲沟型泥石流的形成过程概述为：在“双流”驱动与土体参数陡增下，急陡处的固定沟槽直接形成起动点，泥石流爆发。（4）汶川地震对冲沟型泥石流的形成控制作用显著，斜坡松散堆积物激增，多由以片流为主的斜坡转变为以松散堆积物为物源的冲沟泥石流，该类泥石流年爆发频率多达2-5次，物源量大且补给迅速，成灾链式效应突出。（5）从早期识别上，冲沟型泥石流隐蔽性强，堆积区特征不明显，早期识别指标多由流域分项指标综合判定。（6）冲沟型泥石流在20年、50年、100年不同降雨条件下，危险区范围呈1.5-2倍的线性增长趋势，降雨直接控制冲沟型泥石流危险范围。（7）针对山区冲沟型泥石流的有效防治，提出了中游沟道表层截水工程、冲沟间歇性水流预警等措施。