作者:温才妃 甘晓 法伊莎 来源:中国科学报 发布时间:2021/11/10 18:32:10
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兰大方案精准“狙击”西部泥石流

 

团队在泥石流沟进行现场调查测量。 兰州大学供图

实验平台立面示意图 兰州大学供图

随着全球气候变暖,极端天气事件增加,加上汶川地震后甘肃南部山区整体松动,重大、特大山洪泥石流灾害开始频频光顾生态脆弱的西部,尤其是甘肃。兰州大学资源环境学院教授马金珠团队经过10年研究,完成“甘肃典型山洪泥石流灾害多尺度风险评价与防治关键技术”项目。近日,该技术获得2020年甘肃省科技进步奖一等奖。

在白龙江甘肃境内2万平方公里流域范围内,团队遴选出发生过泥石流灾害的典型小流域,以沟为单位,分别从小沟、次沟、大沟进行全方位调查评价,建立了一个庞大的数据库。团队自建泥石流发生现场模拟实验平台,开展不同降雨强度下斜坡的破坏机制及泥石流起动过程研究,构建山洪泥石流运动与堆积过程物理模型,研发监测预警装置,确定甘肃不同环境下典型泥石流起动的临界降雨强度阈值,即斜坡发生大面积失稳的阈值分别为:土壤孔隙水压力3.15千帕、土压力2.71千帕和累积降雨量92毫米,并呈现“洞—缝—沟—失稳—山洪泥石流”的模式。

团队梳理并研究发现,影响白龙江流域泥石流发生的主要原因有三:暴雨是决定性因素,每年汛期,上游多属阵性暴雨,中游少雨,下游雨量大、强度高、次数多;江北岸岩层软弱,因此泥石流沟较南岸更多,一旦发生多为黏性泥石流,相比西南和南方的稀性泥石流危害更大,所经之处可能会夷为平地;道路建设、垦荒造地、人类不合理居住、水利建设等人类活动因素也产生了一定影响。

在长期监测和实验中,团队探索出单沟—流域—区域不同空间尺度不同精度的泥石流风险评估方法,形成了一套完整的山洪泥石流灾害综合风险评估技术,完成了高精度风险分区图,填补了白龙江流域山洪泥石流研究的空白,编制出甘肃第一套山洪泥石流风险评估技术手册,实现了泥石流起动到致灾过程的可视化,有效提升了泥石流成灾过程中数据处理、空间分析与模型演算能力,该技术在国际处于领先地位。

同时,在综合考虑甘肃不同类型与不同规模山洪泥石流灾害防治中的排导、护岸、清淤防冲等工程建设后,团队与甘肃省科学院合作研发改进了锚固式拦挡坝、弹性竖肋格栅坝、构筑物背侧回填和管沟回填结构等4套山洪泥石流防治关键技术。

目前,该技术已经推广到甘肃省黄土沟壑典型地区,为5市州7县区16条典型特大型山洪泥石流防治工程提供技术支撑,争取到中央财政资金1.56 亿元,有效保护了流域内6.45万人的安全和55.49亿元固定资产免遭损失,修复灾毁生态环境9623公顷,探索出一条以风险评估与综合防灾优先,发展与减灾紧密结合的山洪泥石流防治新路。

 
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