山地学报

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王帮团, 徐则民, 王帮圆

2015, 33(03): 257-267. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000033

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水分或溶液在土体中的迁移具有空间和时间上的异质性。以植被发育斜坡云南昭通头寨沟和昆明呈贡段家营为研究试验区,分别运用亚甲基蓝和罗丹明B溶液进行了多次染色示踪渗透试验,发现根-土间隙的导流现象十分明显,其导流作用很可能已经超过了传统的三类土体大孔隙。然而,国内外研究者对根-土间隙方面的研究还比较欠缺。为此,对根-土间隙宽度为0.5~3.0 mm,步长为0.5 mm流道内单相流体摩擦阻力系数和入渗速度进行了理论计算,并讨论了在同一流道和不同间隙流道内影响水分下渗速度的因素,结果表明:根-土间隙的大小对根-土间隙通道内流体的流动特性有着重要影响,随着间隙的减小摩擦阻力系数也相应减小;间隙对流动阻力系数的影响还依赖于Re的大小,其影响随Re的减小而减小。在昭通头寨植被发育斜坡土体中,根-土间隙宽度主要集中在0.5~1.0 mm,间隙内水分下渗的速度分布在区间0.014~0.203 mm/s;相同面积上,头寨试验区渗透速率是呈贡段家营试验区的26.28倍。由于根-土间隙的存在,大大地促进了土体水分的快速下渗,对滑坡孕育的贡献是显著的。

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基于GIS技术研究贺兰山、罗山洪积扇特征与山脉抬升关系

李庶波, 张珂, 章桂芳, 傅建利, 梁浩

2015, 33(03): 268-278. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000034

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西北是我国洪积扇发育的典型区域,特别是青藏高原东北缘,由于独特的气候条件,洪积扇保存良好,同时受高原隆起影响,此处构造多样,是研究洪积扇与构造运动关系的天然实验室。基于3S系统在地学应用中的发展,通过遥感图像解译。GIS空间分析等手段,探讨了青藏高原东北部地区典型山脉的洪积扇地貌特征:贺兰山山前洪积扇宽长比、扇顶角大,山麓弯曲明显,扇面坡度陡;罗山山麓平直,扇坡度陡,宽长比小。利用MATLAB、GRAPHER等统计分析了洪积扇细部特征与构造运动,特别是均衡抬升的响应发现:山前盆地沉降越剧烈,洪积扇扇面积与流域面积之比越小;构造活动年代越老,均衡抬升量越大,扇面宽长比越小,扇体横剖面越平直,洪积扇扇面积与扇高差之比越大,扇面积增长至75 km2,不再受控于流域情况;构造活动年代越新,山麓弯曲度、沟口间距越小,沟口与沟口高地高差越小,扇宽越大;就构造活动强度来说,山体构造抬升越剧烈,扇面坡度越大,扇面积越小。

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广东丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因

谭艳, 朱诚, 吴立, 孙伟, 王晓翠, 贾天骄, 彭华, 侯荣丰

2015, 33(03): 279-287. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000035

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为研究广东韶关市丹霞山砂岩蜂窝状洞穴及白斑成因,对世界自然遗产地丹霞山景区内玉女拦江洞中采集的6个砂岩蜂窝状洞穴样品,以及在鸭麻岩地区采集的4个白斑样品,进行XRF和ICP-MS元素地球化学分析及岩石薄片偏光显微镜鉴定。结果表明,发育蜂窝状洞穴的砂岩体与其基岩砂岩体的成分含量相近,岩体内部成分差异不是蜂窝状洞穴的成因。综合分析认为,丹霞山砂岩蜂窝状洞穴的产生是岩石的矿物组成及结构、洞穴所在的地形条件、气候因素和蜂窝状洞穴所形成的微气候共同作用的结果。对白斑的元素分析结果显示,发育白斑的砂岩在成岩过程中,红色基岩形成于氧化环境,而白斑形成于还原环境中,赤铁矿被还原形成白斑。

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不同措施红壤坡地与梯田土地生产潜力

张国华, 谢崇宝, 皮晓宇, 左长清

2015, 33(03): 288-293. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000036

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南方红壤地区是我国热带和亚热带经济及粮食作物的重要生产基地,开展不同措施红壤坡地土地生产潜力关系的研究,对指导人们合理开发利用该类土壤资源具有重要的现实意义和科学价值。基于气候-土壤生产潜力计算模型,以土壤养分作为修正函数,综合考虑气候因子和土壤因子对土地光温生产潜力的影响,以红壤坡地3种生态治理措施和裸露坡地为研究对象,以实测的不同措施坡地土壤化学性质为基础,提出了红壤坡地土地生产潜力计算方法。以柑橘为例,定量分析了不同措施对红壤生产潜力的影响,研究结果显示前埂后沟梯壁植百喜草的梯田果园(措施Ⅱ)土地生产潜力最大,较裸露地坡地提高了300多倍。研究结果表明,由于南方红壤地区降水多,水分不是作物生长的主要限制因子;而随着水土流失的增加,土壤养分满足作物生长需求的程度下降,其中速效磷对作物生长的限制程度最大。

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封面照片:丹霞山

嘉益

2015, 33(03): 293.

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<正>丹霞山位于广东省韶关市仁化县境内,地处南岭山脉的南坡,属中亚热带向南亚热带过渡的亚热带季风性湿润气候区。丹霞山为红色岩石(主要是碎屑岩)分布区发育的一种水平或近水平构造地貌,构成这种地貌的岩石主要为晚白垩世的红色陆相砂砾岩,系砂砾岩经风化剥蚀和流水侵蚀等作用,形成的孤立状山峰和

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黑河山区气温与降水的季节变化特征及其区域差异

蓝永超, 丁宏伟, 胡兴林, 石明星, 马蔷

2015, 33(03): 294-302. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000037

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基于黑河干流上游山区(以下简称黑河山区)及周边有关台站的观测数据,对该区域1960—2013年气温、降水的季节变化特征及区域差异进行分析。结果表明:黑河山区干、支流各区的气温变化与全球气温变化有着较好的一致性,气温升幅率明显高于过去50 a全球与中国平均气温的升幅,年平均气温的年代际变化的上升趋势比年际变化的更为显著,但不同区域年与各季气温的上升幅度存在着一定的差异,各区气温的气候倾向率变化呈现出一种由南向北逐步减小的趋势。其中,位于中高山地区的东、西支流域冬季气温升幅最大,位于中低山区的干流区则以秋季气温升幅最大,且各区均以春季气温升幅最小。东、西支流各区年平均与各季节气温发生变暖的突变时间基本上出现在1990年代中后期;干流区年平均与各季节气温发生变暖的突变时间差异较大。尽管山区干、支流各区各季节降水均呈波动增长的态势,但年降水量增幅差异较大。其中,以东支增幅最大,干流区增幅最小;各区各季降水量的年际变化总体上亦呈波动增长的态势;夏秋季降水增加比较明显,冬、春季降水量变化趋势不明显。各区年与各季降水量的年代际的变化较年际变化波动更为剧烈。冬春季降水波动幅度大于夏、秋季降水;各区各年代降水量增加或减少并不完全同步。东、西支两区年降水量系列均在1974年发生降水量增加的突变,而干流区年降水则无明显的突变点;东、西支两区春、夏、秋三季降水量系列均有明显增加或减少的突变点,但出现时间不一致;干流区除夏季降水在1970年初发生明显增加的突变外,其他各季降水量均无明显突变点;除西支冬季降水量在1970年中期后发生明显增加的突变外,整个山区冬季降水量均无明显突变点。总体上讲,黑河山区气候持续转向暖湿,受其影响,黑河出山径流目前的丰水态势仍将会持续下去。

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基于生产函数的区域泥石流灾害易损性研究

顾春杰, 孙爽, 宁娜, 马金珠

2015, 33(03): 303-310. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000038

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近年来人们对于自然灾害易损性的基本构成已经初步达成了共识,包括暴露性、敏感性和恢复适应能力,但对于其相互关系尚未有过深入的分析。易损性评价中多是将暴露性、敏感性和恢复适应能力等指标杂糅一起,或者虽然分开选择评价指标但在最后评价时依旧作为一体,没有对整个人地系统的内在机理深入分析。针对泥石流灾害,尝试综合分析整个人地环境的暴露性、敏感性、恢复适应能力之间关系及其对易损性的影响,借鉴经济学中的C-D生产函数建立了易损性的评价函数。在近50 a研究区历史灾情的统计分析基础上,确定了暴露性、敏感性的评价指标,并且由累积的各项损失情况确定敏感性评价指标权重,从灾害造成的直接经济损失出发对函数参数进行估计。通过对不同参数计算结果的对比分析,得出人类社会系统的敏感性对于区域的易损性的贡献率约为0.8,远高于地质灾害暴露性的贡献率0.2。最后完善了生产函数的评价方法,并将其应用于当前研究区的泥石流易损性评价中,为未来如何减少区域泥石流的易损性提出了参考意见。

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苏坡店沟“7·10”泥石流破坏都汶公路毛家湾大桥机理

蒋先刚, 葛永刚, 雷雨, 郭朝旭

2015, 33(03): 311-317. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000039

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2013-07-10四川省汶川县岷江干流沿线群发性泥石流(简称"7·10"泥石流)对都(江堰)汶(川)公路(G213线)和都汶高速桥梁、路基、隧道造成重大破坏,G213线和都汶高速共16处中断,尤以G213线破坏严重。苏坡店沟毛家湾大桥是"7·10"泥石流冲毁桥梁、造成交通中断的典型模式。在野外调查、采样和数据分析的基础上,确定苏坡店"7·10"泥石流的重度18.5 k N/m2,流速9.3 m/s,峰值流量232.5 m3/s,剪应力13.3 k Pa。高速、大流量泥石流沿陡峻的主沟排泄过程中,强烈侵蚀和起动沟床,左侧桥基基础强烈淘蚀悬空,形成1.65 m宽的临空面;在泥石流的作用下,桥基沿主沟发生5 m位移变形,导致桥梁垮塌,交通中断。经计算,桥墩下部土体支撑面积为42.8 m2,基底最大压力达545 k Pa,大于规范规定允许承载力,并且从抗倾覆角度计算也超出了规范要求,处于失稳状态。针对跨越高陡泥石流沟的桥梁,建议加强泥石流沟排导、预设足够的桥下净空高度、增加桥梁防护等措施来减少桥梁的破坏。

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基于HEC-HMS的水打沟泥石流汇流过程

王纳纳, 唐川, 唐宏旭

2015, 33(03): 318-325. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000040

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以四川省都江堰市龙池镇水打沟泥石流流域为研究区,利用遥感影像与GIS技术提取流域信息,基于HEC-HMS分布式水文模型,模拟了"2010-08-13"泥石流的暴雨汇流过程,并综合考虑泥石流的特征参数,从最大流量角度初步研究水打沟泥石流的汇流过程;探讨了研究区土地利用情况、模拟降雨时间及暴雨频率对泥石流汇流过程的影响,从而揭示三者与汇流过程之间的内在联系。研究结果表明:泥石流20 a一遇峰值流量为53.49 m3/s,灌木林将峰值流量降低24%,而休耕地的峰值流量提高70%。100 a一遇的暴雨,泥石流峰值流量增加到70.62 m3/s,同比增长32%,50 a一遇的增长23%,10 a、5 a一遇的降雨分别同比降低4%、16%。降雨总量一定的情况下,仅增加泥石流暴发前后的降雨模拟时间对汇流的影响不大,且泥石流发生之前的降雨对汇流的影响大于之后的降雨。

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基于桩间土拱效应的微型桩间距的分析

李志雨, 何晖, 郭智

2015, 33(03): 326-330. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000041

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通过FLAC3D软件模拟计算和分析陕南勉县的微型桩治理滑坡工程实例,研究了微型组合抗滑桩在滑坡治理中土拱效应的形成、应力的变化状况,得出最佳距径比。结果显示:微型桩在滑坡下滑主动土压力的作用下,首先在沿滑移方向第1排桩桩间形成应力拱效应,然后随着距径比的增加,依次在第2排、第3排桩上形成应力拱效应,并且前排桩的荷载分担比明显大于后排桩的荷载分担比。当距径比达到一定程度后土体绕过第1桩,形成以第2排桩为拱顶,第3排桩为拱脚的应力拱。由模拟的应力云图得知,距径比<3和>9时,没有明显的或者不存在应力土拱效应,距径比为5~8时最为理想。

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雅鲁藏布大峡谷水电开发对边坡稳定性的影响

李志威, 王兆印, 余国安, 王旭昭, 张晨笛

2015, 33(03): 331-338. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000042

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雅鲁藏布大峡谷蕴藏着十分丰富的水能资源,未来水电开发对满足国内能源需求和应对气候变暖都具有重要的战略意义,但可能对其边坡稳定性产生不利影响。野外调查发现,基岩河床下切促使大峡谷内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害频繁发生,大峡谷内巨大水流能量与河床结构消能保持微弱的临界平衡状况,河床结构(瀑布和阶梯深潭系统)的消能作用对维持边坡稳定性起至关重要作用。针对梯级高坝和引水隧洞的两种水电开发方案分析表明,两种方案对边坡稳定性均会产生不利影响,且前一种方案的影响更强烈。只有充分认识未来水电开发对大峡谷边坡的影响,才能将水电工程的不利影响减少到最小。

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芦山地震仁家村斜坡地震动监测

张磊, 王运生, 罗永红

2015, 33(03): 339-347. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000043

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芦山地震次生地质灾害一个显著特点是地形放大效应。震后第二天,课题组在极震区仁家村斜坡局部孤突地带谷底基岩及斜坡中部坡折部位各放置一台地震监测仪,捕捉到一系列余震数据。数据显示,坡折(2#监测点)相对谷底监测点(1#监测点,二级阶地高程)的最大峰值加速度一般放大最大可达3.4,最小为1,说明坡折部位的地震动能量大于谷底部位。阿里亚斯强度计算显示,坡折部位阿里亚斯强度最大值为0.004 855 m/s,谷底部位阿里亚斯强度值最大为0.003 145 m/s,前者约为后者的1.5倍,阿里亚斯强度放大系数最大可达6.9。傅里叶频谱分析可知,1#监测点主频范围为4.81~22.81 Hz,2#监测点主频范围为3.31~20.94 Hz,说明局部孤突地形并不影响坡体接收到地震波的丰富程度。通过与桅杆梁监测成果对比,说明了软弱覆盖层地震波的低频部分有放大作用,而对高频部分存在滤波作用;三面临空山体表现更显著的放大效应。研究认为,地震条件下局部孤突地形对地震动加速度有明显的放大效应,因而在这些地区较易达到岩土体的强度极限,从而增加震裂、崩塌、滑坡等次生地质灾害发生的数量和规模,在进行山区工程选址和城镇规划时应充分考虑局部地形的放大作用和影响。

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堆积层滑坡土石混合物细观结构特征研究综述

刘超, 苏立君, 刘文静

2015, 33(03): 348-355. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000044

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堆积层滑坡在我国分布广泛,危害严重,其稳定性问题已经引起了各国学者的高度重视。堆积层滑坡的物质是由土与石混合体组成的,其成因以坡积、冲洪积为主,极其复杂。堆积层滑坡物质的结构性特征不同于单一的土质或岩质滑坡,这种结构特征对坡体的变形和破坏影响极为显著,因此对堆积层滑坡结构特征的研究是研究堆积层滑坡滑动机理的关键所在。首先对堆积层滑坡物质的成因、分类等基本特征进行了分析,归纳和总结了目前国内外学者对这种结构特征的描述和分析的方法。这些方法可以划分为四大类:经验方法、基于分形理论的方法、数学地质方法和数字图像处理的方法。然后,在此基础上,阐述了每类研究方法的代表性特征,进一步剖析了现有的这四大类研究方法的优势和各自的局限性,提出了在此研究方向上亟待解决的问题以及针对解决这些问题的研究方法。

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基于“综合赋权”复合模糊物元的重庆市综合灾害模糊风险评价

王龙, 徐刚

2015, 33(03): 356-364. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000045

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综合灾害风险是当前灾害研究领域中的热点和核心议题之一。灾害风险评价是综合灾害风险研究的重要基础环节,厘定风险并摸清成因,可为综合灾害风险管理提供科学依据。在区域灾害系统分析的基础上,以重庆市38个区县作为基本评价单元,以公开资料和政府统计数据作为主要的数据来源,基于"R=f(h)×f(v)"的综合灾害风险概念模型,根据"科学性、系统性、独立性和可操作性"原则,构建了反映致灾因子危险性、承灾体暴露性、灾损敏感性和防灾减灾能力四个方面的"重庆市综合灾害模糊风险评价指标体系";使用集成层次分析法(AHP)和熵权法(EVM)的"综合赋权法"为指标体系赋权;在上述基础上采用"复合模糊物元(FME)"模型对重庆市各区县综合灾害模糊风险构成要素及整体风险进行了定量研究,并对灾害风险成因进行了初步分析。研究得出结论:重庆市致灾因子危险性整体水平略微偏高,承灾体易损性整体水平较低,综合灾害模糊风险整体水平居中;渝中区、涪陵区和渝东北的城口县、开县、云阳县、奉节县各类灾害发生及造成损失的可能性较大,是未来防灾减灾工作的重点。

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气阻作用下堆积碎石土渗透规律

董辉, 罗潇, 史超, 罗有为

2015, 33(03): 365-373. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000046

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降雨过程中,堆积碎石土渗透特性改变是触发滑坡等灾害的主要因素。碎石土中封闭气泡阻碍水相流动,从而对雨水入渗产生影响。通过自制渗流沉降综合测试仪,进行入渗试验,探究不同雨强(1.2 mm/min、1.6mm/min、2.0 mm/min)下,碎石土的渗透规律与沉降变形。通过Seep/w软件耦合Air/w软件进一步分析不同雨强下气阻作用对湿润锋迁移速度的影响。结果表明:入渗深度-时间曲线存在阶梯状趋势,即湿润锋迁移速度首先随表层土含水率的突增迅速增加至最大值(约30~40 mm/min),然后随气压的增加缓慢减小,最后湿润锋迁移速度随气压减小略微增大,湿润锋平均迁移速率(无积水状态)随雨强的增大趋近线性增长;碎石土沉降变形在入渗过程中经历缓慢增长、急剧增大、逐渐停滞三个阶段,雨强为2.0 mm/min时,碎石土发生急剧沉降变形时间最早(约50 min);碎石土渗透系数与干密度呈线性负相关关系。

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基于QPSO-LSSVM的边坡变形预测

李越超

2015, 33(03): 374-378. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000047

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滑坡变形受外界影响因素作用的机理十分复杂,难以采用简单方法对其进行预测,因此建立快速准确的滑坡预测模型十分重要。采用比一般支持向量机(SVM)预测效果更好且计算速度更快的最小二乘支持向量机(LSSVM)方法,选用RBF核函数对边坡位移时序数据进行训练和预测,并引入量子粒子群算法(QPSO)对LSSVM模型参数γ和σ进行全局寻优,避免了人为选择参数的盲目性,提高了模型的预测精度。将优化模型应用于新滩滑坡和卧龙寺新滑坡的变形预测,并与传统的LSSVM、PSO-LSSVM模型进行预测精度及收敛性对比分析。结果表明,QPSO-LSSVM模型较传统方法在预测精度上有了明显提高,且收敛速度明显加快,说明QPSO-LSSVM模型在边坡位移时序预测中具有良好的应用价值。

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福州大学城洪涝灾害成因

张娜, 林丽梅, 俞鸣同, 熊梦婷, 陈桂香, 常毅

2015, 33(03): 379-384. https://doi.org/10.16089/j.cnki.1008-2786.000048

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福州大学城暴雨期频发洪涝灾害,主要与纵贯大学城的溪源江水系有关。运用区域降水空间分析、遥感影像分析、河流地貌调查等方法综合研究后认为:溪源江上游夏季降水集中,暴雨引发山洪是大学城洪泛的主要原因;大学城地块上升,河流下切侵蚀、袭夺原河道、改道后纵贯大学城、行洪路径大大延长、导致排水不畅是大学城积涝的主要原因。此外,大学城建设中地表硬化,排水系统不完善,河道多处受堵等人为因素加剧了大学城积涝。大学城洪涝灾害是自然因素和人为因素综合结果。

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