徐興華 肖雙粟 馮杭建 呂慶

徐興華，肖雙粟，馮杭建，等. 低頻性溝谷型泥石流水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)機(jī)制及動(dòng)態(tài)監(jiān)控.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2024，54（3）：919932. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220324.

Xu Xinghua，Xiao Shuangsu，F(xiàn)eng Hangjian，et al. Hydrodynamic Erosion Initiation Mechanism and Dynamic Monitoring of Low Frequency Gully Debris Flow. Journal of Jilin University （Earth Science Edition），2024，54（3）：919932. doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220324.

摘要：位于浙江省西部衢北地區(qū)的楊家泥石流是典型的水體沖蝕形成的低頻性溝谷型泥石流。結(jié)合楊家泥石流所處的地質(zhì)環(huán)境背景，首先在分析其分區(qū)特征、類(lèi)型和成因機(jī)制，評(píng)價(jià)泥石流易發(fā)性及危害程度的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計(jì)分析方法確立暴雨強(qiáng)度指標(biāo)；然后采用力學(xué)計(jì)算和極限平衡分析理論，構(gòu)建強(qiáng)降雨作用下沖溝水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)模型，確定臨界徑流深度；再構(gòu)建降雨—泥水位—流量相結(jié)合的遞進(jìn)式分層次綜合預(yù)警體系；最后

于2012年10月在楊家泥石流沖溝

開(kāi)展單溝泥石流遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制和預(yù)警。研究表明：楊家泥石流沖溝呈小流域封閉狀，匯水區(qū)、形成—流通區(qū)和堆積區(qū)分區(qū)特征明顯，楊家泥石流是由特大暴雨激發(fā)的、低頻的、一次性爆發(fā)規(guī)模為小型的稀性水石流，為中易發(fā)泥石流；沖溝形成區(qū)松散物源地表徑流深度超過(guò)1.0 m時(shí)，處于臨失穩(wěn)狀態(tài)，松散物質(zhì)易被沖刷侵蝕，可將此臨界徑流深度作為是否沖蝕啟動(dòng)泥石流的有效判據(jù)，并結(jié)合暴雨強(qiáng)度指標(biāo)（R＜2.8）和泥石流洪峰流量（Qd=31.83 m3/s）確定泥石流綜合預(yù)警指標(biāo)；監(jiān)測(cè)期間

（20121026—20221010）研究區(qū)最大降雨發(fā)生于20190619，經(jīng)計(jì)算

R=2.4＜2.8，沖溝區(qū)處于安全雨情，溝道泥水位未達(dá)到地表徑流的警戒限值，不具備泥石流形成啟動(dòng)的水動(dòng)力條件，溝內(nèi)流量（最大值為1.70 m3/s）正常，未達(dá)到洪峰流量，未有泥石流發(fā)生或溝道堵塞等不良現(xiàn)象，此期間沖溝區(qū)較為穩(wěn)定，再次發(fā)生泥石流的可能性小。建立以水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)特征參數(shù)為主的綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，可作為低頻性溝谷型泥石流系統(tǒng)防災(zāi)控制的技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：低頻性；溝谷型泥石流；水力沖蝕；臨界徑流深度；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；綜合預(yù)警

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220324

中圖分類(lèi)號(hào)：P642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：20221128

作者簡(jiǎn)介：

徐興華（1983-），男，高級(jí)工程師，博士，主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警和綜合防治等方面的研究，E-mail：xuehua-11@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42277132，42230702）；浙江省基礎(chǔ)公益研究計(jì)劃項(xiàng)目（LGF21D020001，LTGG23D020001）；浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021C03159）；浙江省自然資源廳科技項(xiàng)目（202177）；浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所科技創(chuàng)新基金（ZD2020KJ05）；2020年中央自然災(zāi)害防治體系建設(shè)資金項(xiàng)目（202004）

Supported by the National Natural Science Foundation of China （42277132， 42230702）， the Basic Public Welfare Research Program of Zhejiang Province （LGF21D020001，LTGG23D020001）， the Key Research and Development Program of Zhejiang Province （2021C03159）， the Science and Technology Project of Zhejiang Provincial Department of Natural Resources （202177）， the Science and Technology Innovation Fund of Zhejiang Institute of Geology and Mineral Resources （ZD2020KJ05） and the 2020 Central Natural Disaster Prevention and Control System Construction Fund （202004）

Hydrodynamic Erosion Initiation Mechanism and Dynamic Monitoring of Low Frequency Gully Debris Flow

Xu Xinghua1， Xiao Shuangsu1， Feng Hangjian1， Lü Qing2

1. Institute of Geology and Mineral Resources， Zhejiang Institute of Geosciences， Hangzhou 310007， China

2. College of Civil Engineering and Architecture， Zhejiang University， Hangzhou 310058， China

Abstract：

The Yangjia gulley debris in Zhejiang Province is a typical low frequency gully debris flow formed by water erosion. Based on the background of geological environment， the subarea characteristics， types and formation mechanism of debris flow are analyzed， and the susceptibility and hazard of debris flow are also evaluated. Then the rainstorm intensity index is established by statistical analysis method. In addition， through mechanical calculation and limit equilibrium analysis theory， the hydrodynamic erosion initiation model is established to determine the critical runoff depth under rain condition. Based on these studies， the progressive hierarchical comprehensive early warning system is constituted by combining rainfall， mud water level and flow index. Finally the remote automatic monitoring network system of debris flow is built up

from October，2012

for monitoring control and early warning. The results show that the Yangjia gully is a small enclosed watershed with distinct zoning characteristics of catchment area， formation circulation area and accumulation area. The debris flow is a low frequency， small scale and diluted water stone flow triggered by extremely heavy rainstorm. The susceptibility of debris flow is moderate， and it will harm the village area at the downstream of the gully， and the degree of harm is relatively high. When the surface runoff depth of loose material sources in the gully formation area exceeds 1.0 m， these loose materials are in a critical unstable state and easy to be eroded. This critical runoff depth can be used as an effective criterion to determine whether the debris flow is started by erosion， and the comprehensive early warning index of debris flow can be determined by combining the R value of rainstorm intensity and flood peak flow Qd of 31.83 m3/s. Through remote automatic monitoring， the R value （2.4） is less than 2.8 during the monitoring period（20121026—20221010）， the gully area is in a safe rain situation， and the gully mud level does not reach the warning limit of surface runoff， so there is no hydrodynamic condition for the formation and start-up of debris flow. Moreover， the gully flow is normal， and the maximum value （1.70 m3/s） is much less than 31.83 m3/s， and there is no adverse phenomenon such as debris flow or channel blockage. The gully area is relatively stable throughout the monitoring period， and the possibility of debris flow occurring again is small. It is also confirmed that the comprehensive monitoring network system based on the characteristic parameters of hydrodynamic erosion start-up is an effective technical method for disaster prevention and control of low frequency gully debris flow.

Key words：

low frequency; gully debris flow; hydraulic erosion; critical runoff depth; remote monitoring; comprehensive early warning

0? 引言

山區(qū)泥石流的形成是水體和土體在一定條件下彼此結(jié)合成混合流體的過(guò)程，包括三大形成條件，即陡峭的地形地貌、豐富的松散物質(zhì)來(lái)源和短時(shí)強(qiáng)降雨［1］。根據(jù)浙江省小流域泥石流調(diào)查評(píng)價(jià)成果［2］，全省有記載已發(fā)生的泥石流地質(zhì)災(zāi)害中，溝谷型泥石流占71.4%，全省48個(gè)山區(qū)縣（市、區(qū)）分布泥石流隱患溝1 570余處，其中90%以上為溝谷型。近年來(lái)，有關(guān)人員對(duì)浙江省泥石流類(lèi)型分布［3］、氣象特征［4］、降雨閾值［5］、預(yù)警預(yù)報(bào)［67］及小流域防洪［8］等方面有針對(duì)性地開(kāi)展了研究工作，有效指導(dǎo)了全省泥石流防災(zāi)實(shí)踐。此外，相關(guān)學(xué)者在溝谷型泥石流早期識(shí)別［9］、崩滑啟動(dòng)條件［1011］、形成機(jī)理［1213］、危險(xiǎn)評(píng)價(jià)［14］和觀測(cè)試驗(yàn)［15］等方面也開(kāi)展了深入研究，并結(jié)合泥石流特點(diǎn)提出了針對(duì)性防治措施［16］。

對(duì)于溝谷型泥石流，水體沖刷侵蝕是形成的主要模式之一，其水體沖蝕啟動(dòng)機(jī)制需要進(jìn)一步探討，結(jié)合浙江省泥石流低頻性的特點(diǎn)，構(gòu)建合適的監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)體系以及有效指導(dǎo)低頻性溝谷型泥石流防災(zāi)，具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。本文選擇浙江省楊家泥石流作為研究對(duì)象，首先查明泥石流溝分區(qū)特征，分析其類(lèi)型及成因機(jī)制，進(jìn)行易發(fā)程度和危害程度評(píng)價(jià)；然后結(jié)合其水體沖蝕形成以及低頻性的特點(diǎn)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析方法，采用力學(xué)計(jì)算和極限平衡分析理論，開(kāi)展泥石流形成啟動(dòng)機(jī)制研究，構(gòu)建水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)模型，確定臨界徑流深度；再結(jié)合暴雨強(qiáng)度指標(biāo)和洪峰流量建立綜合預(yù)警體系；最后通過(guò)開(kāi)展單溝泥石流遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，實(shí)施泥石流特征要素的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制與預(yù)警研究，以期探索對(duì)于低頻性溝谷型泥石流綜合防災(zāi)可行、可靠的防治技術(shù)方法。

1? 研究區(qū)域

1.1? 基本情況

楊家泥石流溝［17］位于浙江省西部衢州市衢江區(qū)北部地區(qū)上方鎮(zhèn)楊家村尖宅塢上游（圖1）。19720803，在“7207”號(hào)臺(tái)風(fēng)暴雨的影響下，沖溝區(qū)發(fā)生大洪水，將沖溝內(nèi)大量松散物質(zhì)攜卷而下，形成泥石流。據(jù)調(diào)查一次性沖出泥石流物質(zhì)約5 000 m3，沖毀下游溝口區(qū)部分耕種農(nóng)田，幸未造成人員傷亡。19720803楊家泥石流為一處典型的水體沖蝕形成的溝谷型泥石流。

1.2? 地質(zhì)環(huán)境背景

研究區(qū)位于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水豐沛，多年平均降雨量在1 500 mm左右，年內(nèi)5—7月中旬為梅雨期，7月中旬—9月中旬為臺(tái)風(fēng)雨期，5—9月雨汛期間的降雨量占全年總降雨量的70%以上。楊家泥石流發(fā)生時(shí)，所在地區(qū)24 h降雨量達(dá)268 mm，最大降雨強(qiáng)度為52.6 mm/h，降雨集中，降雨強(qiáng)度大，山區(qū)匯聚水流流量大、流速快。

本區(qū)位于侵蝕剝蝕低山丘陵區(qū)，流域面積1.02 km2，平面形態(tài)呈上寬下窄的扇形狀，最大高差在500 m以上，溝谷切割深度在200～350 m之間。主溝位于山間峽谷中，形態(tài)較明顯，總長(zhǎng)度為500～600 m，近東西走向，順直性較好，平均縱坡降390‰。上游溝谷形態(tài)呈“V”形，中、下游溝谷形態(tài)呈“U”形；沖

溝兩側(cè)山體相對(duì)高差在200～350 m之間，坡度多為30°～45°，后緣坡度較陡，為45°～50°，植被發(fā)育一般。下游溝口區(qū)相對(duì)高差在15～25 m之間，整體地勢(shì)呈東高西低，地形坡度在10°～15°之間，溝口區(qū)主要為村莊居住區(qū)和梯田耕種區(qū)。

本區(qū)地層巖性主要為前震旦系駱家門(mén)組（AnZl），巖性為灰色千枚狀砂巖、粉砂巖、泥巖，中

厚層狀結(jié)構(gòu)，具層理構(gòu)造，產(chǎn)狀為305°∠65°。山體

基巖出露以中風(fēng)化為主，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)較完整—較差；局部區(qū)段節(jié)理裂隙發(fā)育密集，巖體結(jié)

構(gòu)完整性差。山體上部全—強(qiáng)風(fēng)化層呈松散砂土狀，厚度為0.5～1.0 m。山體表層覆蓋黃褐色、土黃色含碎石粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散，可塑狀，中等壓縮性，碎石體積分?jǐn)?shù)為10%～20%，粒徑一般為2～5 cm，局部大者達(dá)5～10 cm，厚度一般在0.5～1.0 m之間，沖溝下游溝口區(qū)地勢(shì)較緩地帶可達(dá)1.0～3.0 m。溝口下游村莊前側(cè)地勢(shì)低緩地帶分布上更新統(tǒng)坡洪積層，巖性為灰黃色、土黃色含礫砂粉質(zhì)黏土，厚度在2.0～4.0 m之間。

2? 泥石流基本特征及評(píng)價(jià)

2.1? 分區(qū)基本特征

楊家泥石流溝流域形態(tài)呈小流域封閉狀，自后緣山體斜坡頂部至沖溝下游溝口區(qū)，整體地勢(shì)自東向西逐漸降低。沖溝位于山間峽谷中，呈狹長(zhǎng)條帶形，為泥石流的物源形成—流通區(qū)；下游溝口區(qū)地勢(shì)相對(duì)低緩和開(kāi)闊，為泥石流堆積區(qū)。

總體上泥石流沖溝區(qū)域受一定的地形制約，流域周界較為清晰，匯水區(qū)、形成—流通區(qū)、堆積區(qū)分區(qū)特征較明顯（圖2）。

2.1.1? 匯水區(qū)

匯水區(qū)自后緣山體斜坡頂部至沖溝上游，整體地勢(shì)東高西低，呈小流域封閉狀，標(biāo)高在330～750 m之間，相對(duì)高差為250～420 m，山體坡度一般在30°～50°之間。泥石流沖溝位于流域匯水區(qū)的底部，強(qiáng)降雨作用下，大量雨水和地表水沿流域匯水區(qū)山體斜坡向下方?jīng)_溝匯聚，于沖溝內(nèi)順地形向溝道下游出口處排泄。由于流域匯水區(qū)的集水特征及其封閉性質(zhì)，沖溝下游出口處系其唯一的出水地段。

2.1.2? 形成—流通區(qū)

形成—流通區(qū)主要位于沖溝中上游，狹長(zhǎng)且陡直，標(biāo)高在200～330 m之間，相對(duì)高差為100～130 m，水平長(zhǎng)度為300～350 m，平面形態(tài)呈直線形，平均縱坡降在390‰左右。

沖溝上游橫斷面呈“V”形，往下游變?yōu)椤癠”形，溝道寬度為2～5 m，自上而下逐漸變寬。沖溝內(nèi)側(cè)分布較多松散固體物質(zhì)，厚度一般為0.5～1.5 m（圖3），局部溝段較厚，為2～3 m甚至更大，造成溝床嚴(yán)重淤積（圖4）。

沖溝下游村莊后側(cè)還分布大量梯田，梯田以塊石壘成，以松散碎石土為主，穩(wěn)定性較差，局部擠占溝道（圖2左）。兩側(cè)山體相對(duì)高差在200～350 m之間，坡度多為30°～45°，表層松散層厚度在1.0～2.0 m之間（圖2右）。

根據(jù)調(diào)查，構(gòu)成泥石流溝潛在松散物源的溝道內(nèi)部及兩側(cè)松散堆積物密度為12×104 m3/km2，其中溝道中堆積的松散固體物質(zhì)體積約1.2×104 m3，物源補(bǔ)給段較長(zhǎng)，占沖溝長(zhǎng)度的50%～60%。

2.1.3? 堆積區(qū)

堆積區(qū)主要位于沖溝下游溝口開(kāi)闊和地勢(shì)低緩地帶，整體地勢(shì)呈東高西低，地形高差在15～25 m之間，地形坡度為10°～15°。堆積區(qū)主要分布著村莊、道路和農(nóng)田，部分村民房屋和梯田等還擠占溝道。由于地形開(kāi)闊以及地勢(shì)高差較小，溝口堆積區(qū)內(nèi)主要以堆積為主，為泥石流潛在危險(xiǎn)區(qū)。

2.2? 類(lèi)型劃分及成因機(jī)制

楊家泥石流為溝谷型泥石流，屬于由特大暴雨激發(fā)的、低頻的、一次性爆發(fā)規(guī)模為小型的稀性水石流。其主要分類(lèi)說(shuō)明如下：

1）按集水區(qū)地貌特征劃分屬于溝谷型泥石流。流域形態(tài)呈上寬下窄的扇形，小流域封閉狀，沖溝位于山間峽谷中，區(qū)域受一定的溝谷制約，流域周界較為清晰，上游匯水區(qū)、形成—流通區(qū)以及堆積區(qū)分區(qū)特征較明顯。

2）按水源成因劃分屬于暴雨型泥石流。災(zāi)害發(fā)生時(shí)，降雨量和降雨強(qiáng)度都很大，19720803

當(dāng)日降雨總量達(dá)268 mm，最大雨強(qiáng)為52.6 mm/h，且降雨量集中，為泥石流的形成啟動(dòng)提供了強(qiáng)有力的水動(dòng)力條件。

3）按爆發(fā)頻率劃分屬于低頻性泥石流。自19720803楊家泥石流發(fā)生，至今50多a未有再次發(fā)生泥石流的歷史資料記錄，以往泥石流發(fā)生時(shí)間間隔較長(zhǎng)。

4）按物質(zhì)組成劃分屬于稀性水石流。泥石流物質(zhì)主要為碎礫石、塊石和砂土等，分布較雜亂，無(wú)定向性和分選性，可見(jiàn)流體性質(zhì)主要以稀性的碎塊石、泥沙夾雜含沙水流等混合物為主。

5）按一次性爆發(fā)規(guī)模劃分屬于小型。強(qiáng)降雨作用下，沖溝一次性沖出泥石流物質(zhì)總量約5 000 m3，爆發(fā)規(guī)模為小型。

分析楊家泥石流成因機(jī)制可知，其形成啟動(dòng)模式以溝道水體沖刷侵蝕動(dòng)力學(xué)模式為主，由強(qiáng)降雨作用下溝道洪水對(duì)內(nèi)部松散堆積體進(jìn)行沖刷、侵蝕進(jìn)而形成的泥石流，其形成后威脅著下方溝口區(qū)村莊安全。

2.3? 易發(fā)性及危害程度

根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范（試行）》（T/CAGHP 006—2018）［18］附錄Ⅰ“泥石流溝數(shù)量化綜合評(píng)判及易發(fā)程度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”，通過(guò)對(duì)反映泥石流沖溝易發(fā)程度的各個(gè)影響因素進(jìn)行數(shù)量化評(píng)分，經(jīng)各因素綜合疊加評(píng)價(jià)其得分為89分，介于87～115分之間，該處屬于中易發(fā)泥石流溝。

泥石流活動(dòng)危險(xiǎn)區(qū)范圍包括形成—流通區(qū)和堆積區(qū)，其中泥石流堆積區(qū)是泥石流主要的致災(zāi)、成災(zāi)部位。楊家泥石流沖溝形成—流通區(qū)仍分布大量松散巖土體，潛在松散物源豐富，在極端強(qiáng)降雨作用下大量集中水流再次沖蝕啟動(dòng)泥石流。據(jù)統(tǒng)計(jì)［17］，再次發(fā)生泥石流將危害下游溝口村莊區(qū)村民住戶(hù)20余人的生命財(cái)產(chǎn)安全，危害程度屬較大級(jí)。

3? 泥石流形成啟動(dòng)機(jī)制

3.1? 暴雨強(qiáng)度指標(biāo)

3.1.1? 理論模型

強(qiáng)降雨是誘發(fā)泥石流的關(guān)鍵因素，依據(jù)短期內(nèi)降雨量的動(dòng)態(tài)變化情況，基于統(tǒng)計(jì)分析方法確定反映泥石流爆發(fā)臨災(zāi)的降雨量參數(shù)變量閥值。

結(jié)合歷史泥石流災(zāi)害資料和降雨過(guò)程雨量信息，針對(duì)流域形態(tài)顯著、有一定匯水面積和縱坡降較大的溝谷型泥石流，根據(jù)基本理論計(jì)算公式［18］，結(jié)合降雨基本特征分析，建立合適的泥石流降雨監(jiān)測(cè)預(yù)警暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R為

R=μ（H24/100+H1/40）。（1）

式中：μ為前期降雨量修正系數(shù)，無(wú)前期降雨時(shí)，μ取1.0，有前期降雨時(shí)，μ>1.0，一般μ取1.1～1.2，本文取中間值1.15進(jìn)行計(jì)算；H24為24 h最大降雨總量（mm）；H1為1 h最大降雨量（mm）。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R與泥石流是否發(fā)生滿(mǎn)足相應(yīng)關(guān)系如下。

1）R<2.8，安全雨情。

2）R≥2.8，可能發(fā)生泥石流的雨情，包括以下兩種情況：①2.8≤R<3.5，警戒雨情；②R≥3.5，災(zāi)害激發(fā)雨情。

由此可通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨量的動(dòng)態(tài)變化，參照暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R值，分析引發(fā)泥石流災(zāi)害的可能性，及時(shí)進(jìn)行降雨監(jiān)測(cè)預(yù)警。

3.1.2? 實(shí)際案例對(duì)比驗(yàn)證

以浙西衢北地區(qū)20020815特大型泥石流地質(zhì)災(zāi)害［17］為例。20020814—15該地區(qū)突發(fā)特大暴雨，區(qū)內(nèi)西北部地區(qū)的雙橋、太真等地爆發(fā)溝谷型泥石流，其中雙橋黃蒙溝泥石流達(dá)重大級(jí)災(zāi)情。

由黃蒙溝地區(qū)實(shí)測(cè)降雨資料（圖5）可知，泥石流爆發(fā)前該地區(qū)1、3、6 h降雨量分別為50.7、82.5和85.0 mm，同時(shí)前期降雨充分，泥石流發(fā)生前24 h的降雨總量為179.4 mm。據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，引發(fā)泥石流的主要降雨時(shí)段是爆發(fā)前1～3 h，并且泥石流的發(fā)生與爆發(fā)前24 h的降雨量密切相關(guān)；本區(qū)泥石流爆發(fā)前1～3 h降雨量較大（1 h大于50 mm，3 h大于80 mm），并且前24 h的降雨總量較大（大于120 mm），均為引發(fā)泥石流的有利降雨條件。

結(jié)合降雨特征條件，由式（1）計(jì)算可得，引發(fā)泥石流的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R=3.52＞3.5，為災(zāi)害激發(fā)雨情，表明該地區(qū)發(fā)生泥石流的可能性較大。實(shí)際情況下，經(jīng)統(tǒng)計(jì)該區(qū)群發(fā)5處溝谷型泥石流。

對(duì)比同時(shí)期黃蒙溝地區(qū)鄰近東部山區(qū)的杜澤廟前地區(qū)的實(shí)測(cè)降雨資料（圖5），結(jié)合廟前地區(qū)20020814 24 h降雨總量及對(duì)應(yīng)黃蒙溝泥石流發(fā)生前廟前地區(qū)1～3 h的降雨量，根據(jù)式（1）可確定廟前地區(qū)引發(fā)泥石流的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R=2.61<2.8，可見(jiàn)該地區(qū)降雨未達(dá)到激發(fā)泥石流災(zāi)害的有利降雨條件，為安全雨情。實(shí)際情況下廟前地區(qū)沒(méi)有發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

黃蒙溝及廟前地區(qū)降雨實(shí)測(cè)資料（20020814—15）

3.2? 沖溝水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)模型

3.2.1? 概化模型

低頻性溝谷型泥石流是在降雨作用下，隨著降雨的持續(xù)及降雨強(qiáng)度的增加，地表徑流不斷匯流底部沖溝，溝道內(nèi)部徑流水深逐漸增加，攜帶沙石的水流沖刷運(yùn)動(dòng)不斷加劇，溝道內(nèi)堆積的松散固體物質(zhì)不斷被表層水流逐層地侵蝕、搬移，甚至出現(xiàn)揭底現(xiàn)象，這些被沖刷搬移的沙石土體夾雜著混合水流，在一定地形因素作用下就形成溝谷型泥石流。

在降雨引發(fā)泥石流物質(zhì)轉(zhuǎn)化啟動(dòng)機(jī)制研究［15，19］的基礎(chǔ)上，結(jié)合本處泥石流沖溝特征進(jìn)一步深化沖溝水力沖蝕作用條件，建立概化力學(xué)模型（圖6）。

相關(guān)假定如下：1）在降雨作用下，溝道表層松散固體物質(zhì)已經(jīng)達(dá)到飽和，松散固體物質(zhì)中的孔隙水沿著坡面方向滲流，考慮地表徑流而不考慮流速的影響；2）表層飽和松散固體物質(zhì)層受到地表匯聚水流的沖刷侵蝕作用。

f. 地表徑流對(duì)表層松散固體物質(zhì)的沖刷力（kN）；τ. 表層固體物質(zhì)與溝道接觸層面間的抵抗啟動(dòng)力（kN）；i. 松散固體物質(zhì)層中水滲流產(chǎn)生的滲流力（kN）；Uw. 孔隙水壓力（kN）；W.表層松散固體物質(zhì)的重力（kN）；d. 地表徑流的深度（m）；α.溝道的傾角（°）；h. 飽和松散固體物質(zhì)層的厚度（m）。

3.2.2? 失穩(wěn)平衡關(guān)系方程

降雨作用下地表徑流（含泥沙水流）對(duì)表層松散固體物質(zhì)的沖刷力f為

f=γswdsin α=［（γs-γw）Cs+γw］dsin α。 （2）

式中：γsw為地表含泥沙水流的重度（kN/m3）；γs為松散固體物質(zhì)的天然重度（kN/m3）；γw為水的重度（kN/m3）；Cs為地表徑流含泥沙的體積分?jǐn)?shù)。

降雨過(guò)程中松散固體物質(zhì)層中雨水滲流產(chǎn)生的滲流力i為

i=γwhtan α。（3）

根據(jù)研究資料［15］統(tǒng)計(jì)可知，一般降雨作用下，表層巖土體飽和深度一般為20～30 cm，在暴雨作用下有進(jìn)一步加深的趨勢(shì)，可達(dá)40～50 cm。

降雨作用下溝道松散固體物質(zhì)啟動(dòng)力υ為

υ=f+i+（W+γswd）sin α=γswdsin α+γwhtan α+（γsath+γswd）sin α。

（4）

式中，γsat為飽水以后表層松散固體物質(zhì)的飽和重度（kN/m3），γsat=（γs-γw）Cg+γw，Cg為表層松散固體物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)。

積水蓋層作用下的孔隙水壓力Uw為

Uw=（γs-γw）h+γwd。（5）

溝道表層松散固體物質(zhì)的抵抗啟動(dòng)力τ為

τ=［（W+γswd）cos α-Uw］tan?? φ+C={（γsath+γswd）cos α-［（γs-γw）h+γwd］}tan φ+C。

（6）

式中：C為表層松散固體物質(zhì)的黏聚力（kPa）；φ為松散固體物質(zhì)的內(nèi)摩擦角（°）。

由此，降雨作用下溝道表層松散固體物質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)可用抵抗啟動(dòng)力與其啟動(dòng)力的比值來(lái)表征，稱(chēng)為穩(wěn)定系數(shù)K，其理論計(jì)算式［19］表示為

K=τυ={（γsath+γswd）cos α-［（γs-γw）h+γwd］}tan φ+Cγswdsin α+γwhtan α+（γsath+γswd）sin α。（7）

3.2.3? 泥石流沖蝕臨界徑流深度的確定

設(shè)定降雨作用下溝道表層松散固體物質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)處于臨界狀態(tài)，即K=1，基于此可確定泥石流沖蝕啟動(dòng)時(shí)的地表臨界徑流深度dk［19］為

dk=

（γsathcos α+γwh）（tan φ-tan α）-γshtan φ+Cγswcos α（2tan α-tan φ）+γwtan φ。（8）

在降雨作用下，當(dāng)其他條件都具備時(shí)，只要溝道內(nèi)部地表徑流超過(guò)臨界徑流深度，形成區(qū)的松散固體物質(zhì)就可被沖刷侵蝕而形成泥石流，可將臨界徑流深度作為泥石流是否沖蝕啟動(dòng)的判據(jù)。

3.3? 泥石流洪峰流量

通過(guò)實(shí)地調(diào)查確定沖溝相關(guān)特征參數(shù)，根據(jù)泥石流勘查規(guī)范［18］采用雨洪法計(jì)算小流域暴雨峰值流量，參照相關(guān)水文圖集手冊(cè)［20］，可知其理論表達(dá)式為

Qr=0.278δRrS。（9）

式中：Qr為暴雨峰值流量（m3/s）；δ為地區(qū)徑流系數(shù)，通過(guò)水文圖集手冊(cè)［20］查閱確定；Rr為最大雨強(qiáng)（mm/h）；S為流域面積（km2）。

再結(jié)合沖溝堵塞程度，確定泥石流洪峰流量為

Qd=（1+ψ）QrDc。 （10）

式中：Qd為泥石流洪峰流量（m3/s）；ψ為泥石流修正系數(shù)，可查表或通過(guò)泥石流及水的重度和固體物質(zhì)比重?fù)Q算所得；Dc為沖溝堵塞系數(shù)，可根據(jù)堵塞程度及溝道特征查表［18］所得。

3.4? 綜合預(yù)警體系

結(jié)合泥石流形成啟動(dòng)的降雨、地形和松散物源等要素條件，結(jié)合溝谷型泥石流水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)機(jī)制，構(gòu)建泥石流綜合預(yù)警體系（圖7），確定其遞進(jìn)式分層次綜合預(yù)警指標(biāo)如下。

1）降雨先期預(yù)警：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)沖溝區(qū)雨量變化信息，動(dòng)態(tài)計(jì)算暴雨強(qiáng)度指標(biāo)并判別雨情特征，進(jìn)行降雨預(yù)警。

2）水體沖蝕啟動(dòng)預(yù)警：實(shí)施監(jiān)測(cè)溝道泥水位深度變化，動(dòng)態(tài)判別是否達(dá)到松散物源被沖蝕啟動(dòng)的臨界徑流深度，確定泥石流是否啟動(dòng)。

3）泥石流流通預(yù)警：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溝道流體物質(zhì)的流量變化，動(dòng)態(tài)判別是否達(dá)到泥石流洪峰流量，確定泥石流規(guī)模及流通特征。

4? 工程實(shí)例應(yīng)用

4.1? 預(yù)警指標(biāo)確定

4.1.1? 暴雨強(qiáng)度指標(biāo)

根據(jù)泥石流降雨監(jiān)測(cè)預(yù)警的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)，結(jié)合19720803在“7207”號(hào)臺(tái)風(fēng)暴雨影響下楊家泥石流發(fā)生時(shí)的降雨特征參數(shù)值，綜合確定該處泥石流可能發(fā)生的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R=4.59>3.5，為災(zāi)害激發(fā)雨情，而且實(shí)際情況下該處發(fā)生了泥石流。

由此可用暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R值來(lái)動(dòng)態(tài)反映沖溝是否具有再次發(fā)生泥石流的可能性。

4.1.2? 泥石流沖蝕臨界徑流深度

根據(jù)調(diào)查，沖溝形成區(qū)松散固體物質(zhì)堆積區(qū)的平均地形坡度約21.3°，堆積體厚度一般為0.5～1.5 m，松散固體物質(zhì)主要由基巖風(fēng)化產(chǎn)物及表層松散巖土體組成，基本物性參數(shù)如下：γs為22.6 kN/m3，γsat為24.3 kN/m3，C為13.8 kPa，φ為19.8°。

強(qiáng)降雨作用下，表層松散物質(zhì)的飽和層深度一般在0.5 m左右，通過(guò)雨季野外實(shí)地調(diào)查方法并結(jié)合相關(guān)資料［17］確定該處

γsw

在1.26～1.28 kN/m3之間，根據(jù)實(shí)際情況取1.27 kN/m3。

根據(jù)沖溝水動(dòng)力學(xué)沖蝕啟動(dòng)形成泥石流的地表臨界徑流深度的平衡關(guān)系方程，將各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)代入式（8），可得該處泥石流形成啟動(dòng)所需的地表臨界徑流深度dk為1.07 m。

可見(jiàn)在降雨作用下，隨著降雨強(qiáng)度的增大，降雨量增加，溝道內(nèi)地表徑流深度不斷增大。當(dāng)其他條件都具備時(shí)，只要表層地表徑流深度超過(guò)此臨界徑流深度，即可能對(duì)溝道內(nèi)部分布的松散固體物質(zhì)進(jìn)行沖蝕進(jìn)而形成泥石流。因此，可將其地表徑流的臨界徑流深度1.0 m設(shè)定為警戒閥值，通過(guò)溝道泥水位的監(jiān)測(cè)實(shí)施泥石流形成啟動(dòng)預(yù)警。

4.1.3? 泥石流洪峰流量和泥水位深度校核

結(jié)合沖溝流域面積1.02 km2，經(jīng)查閱資料［18，20］確定該地區(qū)徑流系數(shù)0.667，泥石流修正系數(shù)0.599，以最大雨強(qiáng)52.6 mm/h為準(zhǔn)，則根據(jù)前述理論表達(dá)式可確定暴雨峰值流量Qr為9.95 m3/s。

根據(jù)沖溝實(shí)際堵塞情況，堵塞系數(shù)可取2.0，根據(jù)前述計(jì)算公式可知泥石流洪峰流量Qd為31.83 m3/s。

選取溝道形成區(qū)代表性斷面，結(jié)合實(shí)際調(diào)查測(cè)繪可知斷面面積Sd為5.4 m2，則泥石流溝道平均流速為vd=Qd/Sd=31.83/5.4=5.9（m/s）。

根據(jù)文獻(xiàn)［18］，稀性泥石流流速公式表達(dá)式為

vd=1γsψ+11ndh23I12。（11）

式中：vd為溝道平均流速（m/s）；ψ為泥石流修正系數(shù)；n為平均河床糙率；I為溝道縱坡比降（‰）；dh為溝道泥水位深度（m）。

經(jīng)查閱資料［18，20］取平均河床糙率0.067，結(jié)合溝道縱坡比降390‰，基于式（11）代入相關(guān)物性及特征參數(shù)確定溝道泥水位深度dh為1.015 m。

經(jīng)測(cè)算，降雨作用下沖溝形成區(qū)代表性斷面在泥石流洪峰流量下的泥水位深度值與強(qiáng)降雨作用下溝道地表水流沖蝕形成啟動(dòng)泥石流所需的地表臨界徑流深度較為接近，這印證了泥石流形成啟動(dòng)水動(dòng)力學(xué)沖蝕模型的合理和可靠性。

4.1.4? 泥石流預(yù)警時(shí)效

結(jié)合泥石流沖溝形成區(qū)上游松散物源分布區(qū)至下游溝口村莊區(qū)頂部之間的溝道斜長(zhǎng)（可經(jīng)水平長(zhǎng)度和傾角換算而得），根據(jù)確定的泥石流溝道平均流速，可測(cè)算泥石流形成啟動(dòng)以后沿溝流通時(shí)間（即泥石流預(yù)警響應(yīng)時(shí)間）T為

T=（L/cos α）/vd=（300/cos 21.3°）/5.9=54.7（s）。

式中，L為溝道水平長(zhǎng)度（m）。

由此可見(jiàn)，強(qiáng)降雨作用下，地表水流匯聚下方?jīng)_溝內(nèi)部，沖溝形成區(qū)上游松散物源經(jīng)沖蝕啟動(dòng)形成泥石流以后，大量松散物質(zhì)夾雜著泥沙水流沿溝道流通至下游溝口區(qū)村莊的時(shí)間介于50～60 s之間。可見(jiàn)在所測(cè)算流通時(shí)間內(nèi)，提前實(shí)施泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警，村莊區(qū)可實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間應(yīng)急響應(yīng)，能最大限度保證溝口區(qū)村莊人員安全。

4.2? 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)

4.2.1? 監(jiān)測(cè)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)引發(fā)泥石流的影響因素，如誘發(fā)條件、物性變化和運(yùn)動(dòng)流通特征等，并結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求［21］，分析降雨、泥水位、流量及紅外攝像監(jiān)控儀等監(jiān)測(cè)設(shè)備的適用條件、使用范圍及精度，構(gòu)建泥石流遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，開(kāi)展遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方法在泥石流單溝監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用（圖8）。步驟如下。

首先，根據(jù)泥石流三區(qū)基本特征及邊界條件，選擇確定并布設(shè)安裝雨量計(jì)、超聲波泥水位計(jì)、流量計(jì)及紅外攝像監(jiān)控儀等監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備；然后，基于GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及GPRS無(wú)線傳輸終端，從主控中心服務(wù)器發(fā)送指令控制各型監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，包括開(kāi)啟、數(shù)據(jù)采集、閉合、工作狀態(tài)反饋等控制操作；最后，將各型監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸入主控中心服務(wù)器，進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化曲線查詢(xún)與顯示。據(jù)此實(shí)現(xiàn)泥石流溝遠(yuǎn)程自動(dòng)化連續(xù)監(jiān)測(cè)控制與實(shí)時(shí)信息動(dòng)態(tài)反饋，并通過(guò)監(jiān)測(cè)預(yù)警為泥石流防災(zāi)減災(zāi)提供決策依據(jù)。監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備布設(shè)見(jiàn)圖9。

泥石流監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系布設(shè)的基本要求如下：

1）在形成區(qū)上游匯水區(qū)附近布設(shè)雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)流域內(nèi)及附近地區(qū)的雨量變化情況，通過(guò)確定降雨量臨界閥值，進(jìn)行降雨預(yù)警。

2）結(jié)合預(yù)警響應(yīng)時(shí)效問(wèn)題，在溝道形成區(qū)上游物源區(qū)布設(shè)超聲波泥水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溝道泥水位變化，為確定地表徑流是否超出泥石流啟動(dòng)的臨界徑流深度提供依據(jù)，進(jìn)行泥水位監(jiān)測(cè)預(yù)警。

3）考慮溝道匯流作用，在溝道流通區(qū)中下游布設(shè)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)溝道流體的流量變化，判斷泥石流規(guī)模及流通特征，進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)預(yù)警。

4）在溝道流通區(qū)附近布設(shè)紅外攝像監(jiān)控儀，實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄泥石流形成發(fā)展及流動(dòng)變化特征。

4.2.2? 遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

根據(jù)楊家泥石流溝的實(shí)際條件，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)條件調(diào)查，于2012年10月針對(duì)性地布設(shè)安裝各型監(jiān)測(cè)設(shè)備，組建單溝泥石流遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（圖10）。本研究選取20121026—20221010期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分析。

在系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中，雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由雨量計(jì)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，超聲波泥水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由超聲波泥水位計(jì)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和鋼管支架組成，溝道流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由流量計(jì)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、鋼管支架和量水堰槽組成；所有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用太陽(yáng)能+蓄電池的方式供電，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及信號(hào)控制（圖11）。

4.3? 研究區(qū)自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制與預(yù)警

4.3.1? 區(qū)域降雨預(yù)警

根據(jù)監(jiān)測(cè)期間

（20121026—20221010）

楊家泥石流沖溝區(qū)降雨量監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)變化曲線（圖12）可見(jiàn)：每年的5—9月雨汛期是全年中降雨較為集中的時(shí)段，日降雨量多在20 mm以上，其中5—7月中旬梅雨期降雨量較大，日降雨量在40～120 mm之間；最大日降雨量發(fā)生于20190619，達(dá)121 mm，同時(shí)該日也發(fā)生最大雨強(qiáng)35 mm/h；較大雨強(qiáng)一般發(fā)生于日降雨量超過(guò)100 mm的日期，日降雨量與雨強(qiáng)相互對(duì)應(yīng)變化。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在上述監(jiān)測(cè)期間，雨汛期日降雨量基本

未超過(guò)121 mm，最大雨強(qiáng)未超過(guò)35 mm/h，未達(dá)到19720803楊家

泥石流發(fā)生時(shí)的24 h降雨量和最大雨強(qiáng)；其余非雨汛期日降雨量和雨強(qiáng)均較小。

通過(guò)計(jì)算可知，20190619強(qiáng)降雨作用下楊家泥石流沖溝的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R=2.4＜2.8，為安全雨情，可知在監(jiān)測(cè)期間該處沖溝由降雨引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。實(shí)際情況下該處沖溝未發(fā)生巖土體滑塌、溝道混蝕或泥石流等災(zāi)害地質(zhì)現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)情況與暴雨強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果相符，也反映出楊家泥石流沖溝發(fā)生泥石流的低頻性特點(diǎn)。

4.3.2? 泥石流溝動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警

通過(guò)在楊家泥石流沖溝區(qū)科學(xué)布設(shè)超聲波泥水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（設(shè)置于形成區(qū)上游）和流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（設(shè)置于流通區(qū)中下游），可分別對(duì)溝道中的地表泥水位深度和流量變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。首先，進(jìn)行泥水位監(jiān)測(cè)預(yù)警，分析和判斷泥石流是否發(fā)生；然后，進(jìn)行泥石流流量監(jiān)測(cè)預(yù)警，通過(guò)流量特征比較，判斷泥石流是否沖蝕流通，或泥石流發(fā)生以后的流量變化及其流通情況。

由監(jiān)測(cè)期間沖溝內(nèi)泥水位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化曲線

（圖13）可知：沖溝內(nèi)側(cè)地表泥水位深度隨降雨量而變化；

每年的5—9月雨汛期降雨較為集中，其中5—7月中旬梅雨期降雨量較大，沖溝內(nèi)泥水位深度相應(yīng)增大，在降雨量較少時(shí)，泥水位深度逐漸降低，其余少雨或無(wú)雨時(shí)段，深度變化不甚顯著；而且在監(jiān)測(cè)期間溝道內(nèi)地表泥水位深度最大為0.7 m，未達(dá)到持續(xù)強(qiáng)降雨條件下的泥石流沖蝕臨界徑流深度（dk）值1.0 m。

可見(jiàn)該處沖溝不具備泥石流形成啟動(dòng)的水動(dòng)力學(xué)條件。

根據(jù)監(jiān)測(cè)期間沖溝流量實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化曲線（圖14）結(jié)合圖13對(duì)比可見(jiàn)，沖溝內(nèi)流體流量相應(yīng)于降雨量和泥水位深度有對(duì)應(yīng)變化：每年的5—9月雨汛期降雨較為集中，其中5—7月中旬梅雨期降雨量增大，隨之沖溝內(nèi)泥水位深度增大，流量相應(yīng)增大，在降雨量較少時(shí)泥水位深度降低，流量也相應(yīng)降低，其余少雨或無(wú)雨時(shí)段，沖溝內(nèi)流量較?。槐O(jiān)測(cè)期間沖溝內(nèi)實(shí)測(cè)流量最大為470 t/h，換算成標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量值為1.70 m3/s，遠(yuǎn)未達(dá)到持續(xù)強(qiáng)降雨條件下的泥石流洪峰流量（Qd）值31.83 m3/s （114 600 t/h）。

可見(jiàn)上述監(jiān)測(cè)期間沖溝未有泥石流發(fā)生或溝道堵塞等不良跡象。

4.4? 監(jiān)測(cè)效果與綜合評(píng)價(jià)

結(jié)合楊家泥石流沖溝區(qū)降雨量、沖溝泥水位及流量的動(dòng)態(tài)變化，通過(guò)對(duì)比分析和綜合研究可知，在監(jiān)測(cè)期間本區(qū)不具備泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的有利降雨條件，物源分布區(qū)和沖溝內(nèi)部未見(jiàn)巖土體滑塌和沖刷侵蝕跡象，沖溝地表泥水位深度和流量等特征指標(biāo)均在受限范圍內(nèi)，均未達(dá)到極端強(qiáng)降雨條件下的警戒限值。

綜合可見(jiàn)，上述監(jiān)測(cè)時(shí)期內(nèi)楊家泥石流沖溝區(qū)較為穩(wěn)定，發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

5? 結(jié)論

1）楊家泥石流是溝谷型泥石流，屬于由特大暴雨激發(fā)的、低頻的、一次性爆發(fā)規(guī)模為小型的稀性水石流，經(jīng)測(cè)算形成區(qū)松散物源沖蝕臨界徑流深度dk為1.0 m，超過(guò)此限值時(shí)，溝道內(nèi)松散物源可沖蝕啟動(dòng)形成泥石流，將其作為水動(dòng)力學(xué)作用預(yù)警判據(jù)，連同暴雨強(qiáng)度R值（R<2.8）和泥石流洪峰流量（Qd = 31.83 m3/s）共同構(gòu)成綜合預(yù)警指標(biāo)。

2）結(jié)合泥石流預(yù)警響應(yīng)時(shí)效問(wèn)題，考慮溝道匯流條件，在上游匯水區(qū)附近布設(shè)雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在形成區(qū)上游布設(shè)超聲波泥水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在流通區(qū)中下游布設(shè)流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建泥石流遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨、泥水位、流量等參數(shù)，動(dòng)態(tài)反映泥石流形成啟動(dòng)的誘發(fā)條件、物性變化及運(yùn)動(dòng)流通性，通過(guò)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間應(yīng)急響應(yīng)。

3）通過(guò)單溝泥石流特征參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，研究區(qū)監(jiān)測(cè)期間暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R=2.4< 2.8，沖溝區(qū)處于安全雨情，沖溝泥水位深度未達(dá)到臨界徑流深度限值，溝內(nèi)流量（最大值為1.70 m3/s）也未有異?；蛲蛔冔E象。上述時(shí)期內(nèi)該處沖溝區(qū)相對(duì)較穩(wěn)定，未具備泥石流發(fā)生的有利降雨及水動(dòng)力條件，再次發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

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