蒋家沟泥石流沟道年际冲淤变化特征分析

发布时间：2019-07-17 10:46

【摘要】：为了分析泥石流对沟道冲淤的累积影响效应,根据蒋家沟1999—2014年泥石流沟道断面测量数据对沟道年际冲淤变化特征及影响因素进行了分析。结果表明:蒋家沟泥石流沟道断面形态变化主要表现为断面展宽、断面淤积抬高或冲刷降低;沟道宽度变化主要发生于1999—2009年,2009年后沟道宽度相对稳定,沟道冲淤速率逐渐减缓;沟道整体纵剖面曲线呈现下凹型,下凹度不断减小,2009年后下凹度在1.1左右波动,纵剖面整体比降不断增大,2009年后比降增加速率减缓;泥石流输沙规模减小、泥深及流速减小、支沟泥石流汇入、沟道下游排导工程是影响蒋家沟泥石流沟道冲淤的主要因素。研究成果可为泥石流流通及堆积区的防治提供参考。
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图片说明：图1蒋家沟流域概况及观测断面分布Fig．1MapofJiangjiaGulleyanddistributionofobservatedcross-sections测量数据，其余D1，D3，D5，D7，D9，D11，M3，M61，D13，D15断面具有1999—2014年16a完整观测资料，P6，P5，P4断面具有2004—2014年11a完整测量资料。本文所采用的断面数据测量时间在每年雨季最后一场泥石流结束后，不考虑年内单场泥石流对沟道的冲淤影响，仅考虑泥石流沟道年际变化，仅根据具有连续观测资料的断面进行分析探讨。3断面冲淤变化断面测量时间序列较长，，本文以5a为时间间隔，选取1999，2004，2009，2014年测量数据作为对比，各断面形态变化见图2。由图2可知，各沟道断面宽度及高程在近年发生了明显的变化，宽度及高程变化统计见图3。除P5，P4断面外，其它断面均有不同程度的扩宽。断面展宽主要发生于1999—2009年，2009—2014年仅D1，P4断面宽度增加。1999—2004年断面展宽主要集中于上、中游断面，其中D7，D9，D11断面宽度增加超过150m，年均分别增加37，46，34m;2004—2009年断面展宽主要集中于中下游断面，其中M3，M61，P6断面宽度增加超过100m，年均分别增加38，24，21m;2010—2014年仅D1，P6断面分别增加6，47m。总体上，1999—2004年、2004—2009年、2009—2014年断面宽度随时间段推移变化幅度逐渐减小，宽度平均累计扩展分别为85．6，41．9，4．0m，2009年后仅P6断面展宽47m，沟道其余断面已经相对稳定，无特别明显的展宽。各断面高程表现为淤积抬高与冲刷降低2种变化模式，冲刷降低发生于沟道末端的P5，P4两断面，其它断面均表现为淤积抬高。1999—2004年除无测量数据的末端P6—P4断面外，沟道其余断面全面淤积，其中上游沟段淤积高度较为相似，中游沟段各断图2各断面形态变化Fig．2Changes
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图片说明：图3各断面高度及宽度变化Fig．3Variationsofwidthandheightofcrosssections面淤积高度波动较大，如M61断面淤积高度为相邻断面D13淤积高度的3．5倍，分别为14．0，4．3m，年均淤积分别为2．8，0．9m，为全断面中淤积高度最大与最小的两断面;2004—2009年D1—M61沟道仍全面淤积，D13—D15断面淤积高度变化较小，P6断面累计淤高5m，相邻P5，P4断面却发生冲刷降低，其中D3，M61断面为全断面中淤积最强烈的断面，累计淤高达12m，年均淤高2．4m，P5，P4断面分别累计冲刷达8．2，9．6m，年均累计冲刷达1．6，1．9m;2009—2014年沟道冲淤幅度相对较小，仅部分沟段发生淤积，上游沟段D1—D7断面淤积幅度呈现递减趋势，最大淤积断面为D1断面，累计淤高10m，小于前两时段断面最大淤积值，如D7，D9，D13断面高程无变化，P5，P4断面冲刷幅度较小，仅累计冲刷降低约1m，较2004—2009年冲刷程度大幅降低。总体上，1999—2004年、2004—2009年、2009—2014年断面淤高幅度逐渐减小，平均累计淤高分别为7．7，6．1，3．0m，沟道断面淤高速度逐渐减缓。4沟道纵剖面变化蒋家沟观测沟道纵剖面见图4。沟道纵剖面比降及凹度是纵剖面形态的重要特征参数，与泥石流能量耗材密切相关。芦田和男等［10］(1979)通过研究日本泥石流灾害提出泥石流堆积上限比降为26．79%，下限为6．99%。采用最小图4沟道纵剖面高程Fig．4Longitudinalprofileofchannel二乘法计算沟道比降以反映纵剖面比降沿程变化，用纵剖面向下凹的程度，即用沟道纵剖面曲线抛物线方程指数n下凹度定量地描述纵剖面形态，当n＞1时，纵剖面为凹型，表明比降沿着向沟口的方向增加;n＜1为凸型，表明比降沿着向沟口的方向减小;n=1则纵剖面为直线型［11］。蒋家沟观测沟道比降及下凹
【作者单位】：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;云南省昆明市东川区地质灾害防治中心;中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所;
【基金】：国家自然科学基金面上项目(41371039) 国家重点基础研究发展计划项目(2015CB452704) 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室自主支持项目(Y3L1340340)
【分类号】：P642.23

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