仁额拥沟火后泥石流发育特征及成因机制研究

发布时间：2017-10-02 15:35

  本文关键词：仁额拥沟火后泥石流发育特征及成因机制研究

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【摘要】：火后泥石流是一种较为特殊的灾害现象,它是指发生森林火灾后,沟道发生泥石流的频率增加。2014年6月1日,位于甘孜州乡城县正斗乡仁额拥沟流域上游的元根山发生森林火灾,大火历时4天,于6月5日10时许才被扑灭。而后,受局部强降雨的影响,仁额拥沟分别于2014年6月8日及2015年8月24日相继发生两次特大泥石流灾害,不仅造成了巨大经济损失,还严重威胁了当地居民的生命财产安全。本文以仁额拥沟泥石流为研究对象,在收集相关地质资料及前期勘查资料的基础上进行了研究区泥石流的详细调查,包括火烧迹地情况、泥石流的物源、沟道条件及发育历史,分析研究了仁额拥沟泥石流发育的自然地理环境条件、泥石流的发育特征及森林火灾对泥石流的致灾作用并利用室内人工降雨模型试验进行火后泥石流的模拟,最后在此基础上对仁额拥沟火后泥石流的成因机制进行初步探索研究。本文的主要研究工作和成果如下:(1)通过收集大量的水文、气象和区域地质等资料,结合野外实地调查,对仁额拥沟泥石流形成的环境条件进行了分析,说明其所处的区域地质环境条件有利于火后泥石流的形成与发展。(2)对仁额拥沟上游元根山火烧迹地进行了详细的调查,并着重从火烧对植被破坏、土体物理性质、微结构及力学性质四个方面分析了森林火灾对泥石流的致灾作用。(3)构建了室内人工降雨模拟试验装置,分别对由未火烧土和火烧土构筑的坡面进行人工降雨试验,通过对比分析两组试验坡面泥石流的形成过程,揭示了火后泥石流的形成过程。(4)基于人工降雨模型试验,对比分析了非火烧土和火烧土在前期降雨条件下土体含水量及孔隙水压力的变化规律;不论对于非火烧土还是火烧土坡体,不同时期的表层土体和深层土体的含水量都是有差异的,因为水的入渗和蒸发都需要一定的时间。但是孔隙水压力的变化趋势却相差甚大。对于火烧土而言,其开始入渗阶段是相对紊乱的,说明火烧后土体的渗透性能发生了显著变化。最后对比分析了强降雨短历时和径流共同作用下坡体局部饱和阶段、蠕滑阶段、滑流阶段和沉积阶段随试验进行的变化过程。(5)仁额拥沟泥石流的形成是森林火灾和强降雨共同作用的结果,其成因可归纳为森林火灾与物源以及连续降雨与水源两个方面。森林火灾影响泥石流发生的物源条件。森林火灾发生后,火烧迹地坡面松散的泥沙和大量的灰烬是仁额拥沟火后泥石流发生的重要物源。森林火灾引发泥石流所需要的降雨阈值,森林火灾后,仁额拥沟泥石流发生所需的雨量、雨强条件和水动力条件都显著降低。此外,森林火灾后灰烬成分能够促进泥石流的发生。
【关键词】：森林火灾 火后泥石流 形成条件 发育特征 成因机制
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-19
• 1.1 选题依据与研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 林火研究现状11-12
• 1.2.2 泥石流研究进展12-13
• 1.2.3 火后泥石流研究国内外现状13-14
• 1.2.4 存在的问题与不足14-16
• 1.3 研究内容、研究思路和技术路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 研究思路与技术路线17-19
• 第2章 研究区自然地理及地质环境条件19-29
• 2.1 地理位置与交通19-20
• 2.2 气象与水文20-21
• 2.2.1 气象条件20
• 2.2.2 水文条件20-21
• 2.3 地形地貌21-22
• 2.4 地层岩性22-24
• 2.5 区域地质构造与地震24-26
• 2.5.1 地质构造24-25
• 2.5.2 新构造运动25
• 2.5.3 地震25-26
• 2.6 工程地质条件26-27
• 2.7 水文地质条件27
• 2.8 生态环境条件27-28
• 2.9 人类工程活动28-29
• 第3章 仁额拥沟火后泥石流发育特征29-52
• 3.1 仁额拥沟火后泥石流沟谷特征分析29-32
• 3.1.1 仁额拥沟主沟29-31
• 3.1.2 仁额拥沟 131-32
• 3.2 仁额拥沟流域分区特征32-35
• 3.2.1 清水汇流区特征33-34
• 3.2.2 形成流通区特征34-35
• 3.2.3 堆积区特征35
• 3.3 仁额拥沟火后泥石流基本特征35-45
• 3.2.1 火后泥石流活动概况35-41
• 3.2.2 火后泥石流活动特性41-42
• 3.2.3 火后泥石流堆积特征42-45
• 3.4 仁额拥沟火后泥石流特征参数计算45-52
• 3.3.1 泥石流容重计算45-46
• 3.3.2 泥石流流速计算46-47
• 3.3.3 泥石流流量计算47-52
• 第4章 森林火灾对仁额拥沟泥石流致灾作用分析52-64
• 4.1 泥石流致灾因素分析52-53
• 4.2 森林火灾对水分循环过程的影响53-57
• 4.3 森林火灾对泥石流起动的影响57-59
• 4.3.1 森林火灾对泥石流物源区降雨入渗影响57-58
• 4.3.2 森林火灾对坡面抗冲蚀影响58-59
• 4.4 森林火灾对土体内部温度的影响59-60
• 4.5 森林火灾对土体物理性质的影响作用60-62
• 4.6 森林火灾对沟道淤积及流量的影响分析62-64
• 第5章 基于人工降雨的泥石流室内模型试验64-75
• 5.1 基于人工降雨的泥石流试验方案64-67
• 5.1.1 实验目的64
• 5.1.2 室内人工降雨试验装置64-65
• 5.1.3 试验模型的建立65-66
• 5.1.4 试验步骤66-67
• 5.2 试验过程67
• 5.3 试验结果分析67-74
• 5.3.1 火烧土体和原状土体对比67
• 5.3.2 前期降雨阶段67-70
• 5.3.3 强降雨阶段70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 仁额拥沟火后泥石流成因机制研究75-86
• 6.1 仁额拥沟火后泥石流形成的基本条件75-80
• 6.1.1 地形地貌条件75-77
• 6.1.2 物源条件77-79
• 6.1.3 水源条件79-80
• 6.2 森林火灾对仁额拥沟火后泥石流发育的影响80-84
• 6.2.1 森林火灾影响泥石流发生的物源条件81-82
• 6.2.2 森林火灾引发泥石流所需要的降雨阈值82-83
• 6.2.3 森林火灾后灰烬成分促进泥石流的发生83-84
• 6.3 仁额拥沟火后泥石流成因机制分析84-86
• 结论与展望86-89
• 1 结论86-87
• 2 展望87-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-93
• 攻读学位期间取得学术成果93

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本文编号：960401