在固体物质集中分布地段,应进行降雨入渗和地下水动态监测。
7.1.4 泥石流动态要素监测,包括爆发时间、历时、过程、类型、流态和流速、泥位、流面宽度、爬高、阵流次数、沟床纵横坡度变化、输移冲淤变化和堆积情况等,并同取样分析相配合,测定输砂率、输砂量或泥石流流量、总径流量、固体总径流量等。
7.1.5 泥石流动力要素监测内容,包括泥石流流体动压力、龙头冲击力、石块冲击力和泥石流地声频谱、振幅等。
7.1.6 泥石流流体特征监测内容,包括固体物质组成(岩性或矿物成分)、块度、颗粒组成和流体稠度、重度(重力密度)、可溶盐等物理化学特性,研究其结构、构造和物理化学特性的内在联系与流变模式等。 7.2 监测方法
7.2.1 泥石流固体物质来源于崩滑体的,其变形破坏监测方法同6.2节。固体物质来源于松散堆积物的,可以在不同地质条件地段设立标准片蚀监测场,监测不同降雨条件下的冲刷侵蚀量,分析形成泥石流临界雨量的固体物质供给量。
7.2.2 暴雨型泥石流必须设立以监测降雨为主的气象站,一般利用常规气象仪器监测气温、风向、风速、降雨量(时段降水量和连续变化降水量)等。
在有条件时,应利用遥测雨量监测系统、测雨雷达超短时监测系统、气象卫星短时监测系统等较先进、自动化监测仪器,进行降雨量的监测。
冰雪消融型泥石流的气象站,应增加用常规仪器进行的冰雪消融量监测。 降雨入渗和地下水动态监测方法同6.2节。
7.2.3 泥石流动态要素、动力要素监测,除掌握泥石流运动特征外,还肩负着紧急报警任务,一般在选定的若干个断面上进行。可分两种情况:
7.2.3.1 小型泥石流沟或爆发频率很低的泥石流沟,一般采用水文观测方法和仪器进行监测。
7.2.3.2 较大的或爆发频率较高的泥石流沟,应利用针对泥石流流体特性和运动特性研制的专门仪器进行监测。常用的有雷达测速仪、各种形式和性能的传感器与冲击力仪、有线或无线超声波泥位计(带报警器)、无线遥测地声仪(带报警器)、地震式泥石流报警器,以及重复水准测量、动态立体摄影等。
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7.2.4 泥石流流体特征监测与泥石流运动情况监测结合进行。一般用取样器(如悬挂在横跨沟床断面缆道上的电动铅鱼式取样器)采集动态样品,用常规仪器(如粘度计、比重计、流塑限仪、密度仪、酸度计等)和特制的仪器(如砂浆流变仪、大型直剪仪等)进行有关参数的测试。
7.2.5 在有条件时,应采用遥感技术进行泥石流规模、发育阶段、活动规律等的中长期动态监测,用地面多光谱陆地摄影、地面立体摄影测量技术,进行泥石流基本参数变化的短周期动态监测。
7.2.6 列为群测群防对象的泥石流,发动、组织当地居民进行简易监测。 7.3 监测点网布设
7.3.1 泥石流补给区、流动区和堆积区,一般都应布设内容不同的监测点网。
7.3.2 泥石流固体物质来源于崩滑体的,其变形破坏监测点网的布设同6.3节。固体物质来源于松散堆积物的,其稳定性监测点网的布设,应在侵蚀程度分区的基础上进行,测点密度见表了7.3.2
表7.3.2 松散堆积物稳定性测点布设数量表
侵蚀程度 严重侵蚀区 中等侵蚀区 轻微侵蚀区 测点密度(个/平方公里) 20~30 15~20 可少布或不布测点 测点应重点布设在严重侵蚀区内,并根据侵蚀强度的发展趋势和变化来调整。 7.3.3 以监测降雨为主的泥石流气象站,应综合性的布设在泥石流沟或流域内有代表性的地段或试验场。降雨监测点布设应遵守下列原则: 7.3.3.1 重点布设在泥石流形成区及其暴雨带内。
7.3.3.2 重点布设在泥石流沟或流域内崩滑体和松散堆积物储量最大的范围内及其上方。 7.3.3.3 测点应选在四周空旷、平坦且风力影响小的地段。一般情况下,四周障碍物与仪器的距离不得小于障碍物顶高与仪器口高差的2倍。
7.3.3.4 测点布设数量视泥石流沟或流域面积和测点代表性好坏而定。为严密控制形成区,测点布设以网格状为好,泥石流沟或流域面积小时也可采用三角形。
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7.3.4 泥石流运动情况和流体特征监测断面布设数量、距离,视沟道地形、地质条件而定,一般在流通区纵坡、横断面形态变化处和地质条件变化处,以及弯道处等,都应布设。同时,必须充分考虑下游保护区(居民点、重要设施)撤离等防灾救灾所需提前警报的时间和泥石流运动速度,一般可按下式估算:
L?t?V
式中:L——断面距防护点的距离(m);
t——需提前报警的时间(h); V——泥石流运动速度(m/h)。
泥位监测点一般布设在冲淤变化范围较小和与下游保护区断面基本一致地段,且二区间河段内无其它径流补给(或可忽略不计)。监测泥位应根据危险泥位确定,危险泥位则根据下游保护区分布情况确定。 7.4 活动预报
7.4.1 泥石流活动预报,是泥石流监测的重要目的之一,但也是难度最大的问题,要认真分析、研究。目前,预报方法很多,包括宏观前兆法、类比分析法、因果分析法(灰色理论法、模糊信息评判法、马尔柯夫法等)、统计分析法(非线形回归分析法、生长曲线法等)、仪器微观监测法等,应结合不同地区泥石流活动特点和监测资料选择使用,综合分析,不断提高预报的准确率。
以监测资料为基础的多因素权系数法使用较多,可以作为基本方法使用。
7.4.2 泥石流活动预报等级,按时间分为预测级、预报级、警报级三个等级。各级内容见表7.4.2。
表7.4.2 泥石流活动预报等级表
预报等级 时 间 空 间 流 域 方 法 调查评价 指 标 危险度 手 段 危险度区划和数据库 预防措施 防治工程或搬迁 预测级 1年以上 (中长期预报) 预报级 1年至几(短期预报) 小时 中小流域和泥石流沟 调查评价和监测 临界值 1、流域、沟谷自抢险应急工程然、地貌、地质、或常规紧急避社会因素分析; 难 2、暴雨监测 18
警报级 几小时至(临发预报) 几十分钟 泥石流沟 监测 警戒值 地声、泥位、流速等监测仪器及其报警装置 紧急避难 7.4.3 泥石流活动预测
7.4.3.1 对泥石流流域进行详细的地质、地貌和社会(主要是流域内,特别是沟谷中人口密度、分布和经济状况,以及经济—工程活动对沟谷的影响等)环境调查,确定泥石流形成和活动的各种主要的、次要的因素,重要的包括固体物质来源及其积累程度、水的来源及其数量、沟谷的发育程度、泥石流活动频率等。以此为依据,进行综合分析,评判、预测其活动的可能性及其危险度。
7.4.3.2 泥石流活动的危险度,可以利用环境质量进行预测。一般预测的方法是:详细调查研究区内泥石流的形成条件和分布特征,在综合分析和数量统计的基础上,选取、确定泥石流危险区划的因素,厘定其权重,并对其进行归一化处理(极差变换),用各因素权重得分与归一化处理数据的乘积之和来表征泥石流活动的危险度,并据此划分出若干危险等级,编制危险区划图,作为预防的参考依据。 7.4.3.3 泥石流活动频率预测的一般方法和步骤是:
a.对区内泥石流沟进行详细的地质、地貌调查,查明泥石流沟的数量。
b.按泥石流沟发育阶段(发展期、活动期、衰退期、间歇期)和危害程度(严重、中等、轻微、暂无)进行分类、统计。
c.分析、确定灾害性泥石流活动周期。
d.预测不同发展阶段、不同危害程度泥石流每年可能活动的次数和全区泥石流每年可能活动次数,作为预防的参考依据。
7.4.3.4 泥石流活动的流体性质,根据泥石流沟松散固体物质的机械组成进行预测。一般在泥石流重度>18KN/m3时,粘粒(<0.005mm)含量>5%的多为粘性泥石流,粘粒含量<5%的多为稀性泥石流,粘粒含量介于上述二者之间的为过渡性泥石流。在泥石流重度<18 KN/m3时,粘粒含量高的多为泥流或稀性泥石流,粘粒含量少的多为水石流或稀性泥石流,含少量砂粒或石块的多为水石流或稀性泥石流。一般固体物质的机械组成,在粒径>2mm的含量55~70%、粒径2~0.05mm的含量15~25%、粒径0.05~0.005 mm的含量5~10%、粒径<0.005 mm的含量5~10%的范围内,泥石流活动的流体性质为粘性。
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7.4.3.5 确定降雨能级和泥石流活动规模之间的关系,预测泥石流活动的激发雨量。该雨量与前期降雨量、前期固体物质含水量等,都有密切关系,都必须进行详细的分析研究。 激发雨量用临界雨量表达。根据平均降雨量并分析归纳为某一量级的雨量和雨强,即临界雨量。常用的方法有:
a. 泥石流灾害实地调查法:对泥石流灾害做详细的实地地质、地貌、灾情调查,结合降雨监测资料,进行统计、分析,确定临界雨量。
b. 泥石流活动频率和暴雨频率分析法:研究泥石流活动频率与暴雨频率的关系,通过回归分析,确定泥石流活动的临界雨量。
c. 泥石流与暴雨等值线关系分析法:根据监测资料编制的暴雨等值线,找出泥石流所在区域内等值线均值,作为该区临界雨量初选值,再用典型泥石流实地地质、地貌调查的暴雨均值进行检验修订,确定最终临近雨量。
上述三种方法,都需要进行大量调查,才能取得较准确的预测值。
前期降水量与固体物质前期含水量和蒸发作用等有关,应根据监测资料确定。在监测资料缺乏时,可利用有关经验公式估算。
d. 直接降雨量监测法:设置降雨量监测点网,监测泥石流活动时的降雨情况,用雨强(10分钟雨强H 1/6或1小时雨强H 1)和实效雨量(前期降雨量与激发雨量之和HE)绘制直角坐标关系图(图7.3.4),根据两类点群(活动的、不活动的)的分布情况,作一条点群分区线,活动的在上方,不活动的在下方。此法多用于泥石流活动频率较高地区,活动频率较低者难以获得信息资料。
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