地震擾動區(qū)泥石流起動閾值研究現(xiàn)狀及展望

張向營，張春山，孟華君，王 鵬

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所， 北京 100081；2.國土資源部新構(gòu)造運動與地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室，北京 100081；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 101407 )

地震擾動區(qū)泥石流起動閾值研究現(xiàn)狀及展望

張向營1,2,3，張春山1,2，孟華君1,2，王 鵬1,2

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所， 北京 100081；2.國土資源部新構(gòu)造運動與地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室，北京 100081；3.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 101407 )

地震擾動區(qū)泥石流是大地震活動后常見的地質(zhì)災(zāi)害類型，具有高頻、突發(fā)、超大規(guī)模、時間同步性、危害大和潛伏性等特點。該文從地震擾動區(qū)泥石流降雨因子和起動機理兩個方面出發(fā)，對國內(nèi)外有關(guān)地震區(qū)泥石流起動閾值的研究做了全面的綜述，總結(jié)了當(dāng)前地震擾動區(qū)泥石流研究工作中存在的問題，并對未來地震擾動區(qū)泥石流研究趨勢進行展望。

地震擾動區(qū); 泥石流; 起動閾值; 展望

我國是世界上遭受地震次生地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。近年來，發(fā)生的汶川8.0級地震、蘆山7.0級地震等破壞性地震，導(dǎo)致我國西部山區(qū)持續(xù)處于地震地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期，給當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚a(chǎn)生活帶來極大的威脅。例如汶川8.0級地震，在大約110 000 km2的區(qū)域內(nèi)，誘發(fā)了超過197 000多處崩滑地質(zhì)災(zāi)害[1]，而崩塌和滑坡又為后期泥石流活動提供了豐富的松散固體物質(zhì)，在強降雨作用下導(dǎo)致大量的松散堆積物轉(zhuǎn)化為泥石流，這也給災(zāi)區(qū)人民生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重的二次災(zāi)難。截止2010年底，汶川地震災(zāi)區(qū)已經(jīng)先后發(fā)生不同規(guī)模泥石流災(zāi)害約440余起[2]，類比國內(nèi)外強震發(fā)生后地質(zhì)災(zāi)害活動的時空規(guī)律[3-6]，汶川震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害可能將強烈活動20年甚至更長時間[7-11]，災(zāi)害類型由地震初期的崩塌、滑坡災(zāi)害為主逐漸轉(zhuǎn)為以泥石流為主[2,12]。因此，后地震時期災(zāi)區(qū)泥石流災(zāi)害形勢非常嚴(yán)峻。典型案例包括：2008年“9.24”泥石流群發(fā)事件、2010年“8.13”泥石流群發(fā)事件等6起超大規(guī)模泥石流災(zāi)害，其規(guī)模都遠遠超過了現(xiàn)有泥石流防治規(guī)范設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的范疇，很難依靠工程手段進行防治[13]。據(jù)此，一些科學(xué)家和工程專家提出“在近3～5個雨季之內(nèi)不宜進行大規(guī)模泥石流防治工程建設(shè)”[14-15]。在這種情況下，監(jiān)測預(yù)警技術(shù)就成為震區(qū)泥石流防災(zāi)減災(zāi)最重要的手段。從地震災(zāi)區(qū)震后泥石流活動情況來看，泥石流激發(fā)的臨界條件相比震前發(fā)生了顯著的變化[16]。泥石流起動閾值的研究不僅對泥石流預(yù)警報具有重要的現(xiàn)實意義，是防災(zāi)減災(zāi)工作急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，同時也是泥石流學(xué)科的前沿科學(xué)問題[13]。因此，本文對國內(nèi)外地震擾動區(qū)泥石流起動臨界值問題研究進行了總結(jié)。

1 地震擾動區(qū)泥石流起動閾值的研究現(xiàn)狀

1.1 基于降雨資料的震區(qū)泥石流起動閾值研究現(xiàn)狀

強大的地震作用破壞流域內(nèi)表層土壤和植被，巖土體強烈擾動，為泥石流的觸發(fā)提供巨量的松散固體物質(zhì)?；鶐r出露及地震造成的崩塌、滑坡，改變了溝道流通條件及流水徑流條件，造成溝道堵塞。再加上強震區(qū)泥石流溝的降水和匯水條件均十分良好，一旦這些巨量物源的泥石流溝遇上強降雨，就極有可能再次爆發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害，所以地震是通過影響泥石流形成條件而強烈影響泥石流的形成[17]。對于震區(qū)泥石流起動閾值研究，目前國內(nèi)外學(xué)者把研究重心放在激發(fā)泥石流起動的降雨因子上。與震前相比，在相同降雨條件下，震后現(xiàn)有泥石流溝道需要更低的起動閾值。我國臺灣地區(qū)集集地震過后陳友蘭溝流域泥石流起動的最大降雨強度和臨界累計降雨強度全都降到只有震前三分之一大小[18]。而Shieh CL通過對1999-2006年間集集地震區(qū)激發(fā)泥石流臨界雨強的進一步深入研究發(fā)現(xiàn)，震后1年內(nèi)泥石流在全年累計雨量僅有200 mm(地震前的四分之一)時就被觸發(fā)了，泥石流的激發(fā)臨界雨強顯著降低，雖然逐步上升，現(xiàn)在仍然低于地震前的強度[19]。

研究表明，泥石流的形成是前期降雨量和短歷時雨強共同作用的結(jié)果，前期有效降雨量可作為泥石流前期預(yù)報的重要參數(shù)之一[20]。但是對前期雨量的定義不同的學(xué)者有較大差異。如譚萬沛[21]把前14 d降雨殘留在土壤中的含水量定為前期降雨；崔鵬[22]等人認(rèn)為間接前期降雨量、直接前期降雨量、短歷時激發(fā)雨量三者共同構(gòu)成前期降雨；陳景武[23]則把泥石流暴發(fā)前1 d的降雨量和暴發(fā)當(dāng)天的降雨量之和看作前期降雨量；彭濤[24]把間接前期降雨量和直接前期降雨量之和看作前期降雨量；莊建琦[25]把前期雨量分為直接前期雨量和間接前期雨量。前期雨量對泥石流發(fā)生影響已是不爭的事實，但究竟其與泥石流的發(fā)生相關(guān)性有多大，由于數(shù)據(jù)缺失等因素很難做精確的定量說明。

國內(nèi)對于激發(fā)泥石流臨界雨量的研究，主要包括單因子臨界雨量組合判別模式和多因子臨界雨量組合判別模式兩種。單因子臨界雨量主要指泥石流發(fā)生的激發(fā)雨強、主要臨界日雨量、臨界小時雨量、臨界10 min雨量等[26]。對于多因子臨界雨量組合判別模型，國內(nèi)外用的較多的是降雨歷時-降雨強度預(yù)報模型，即所謂的I-D模型計算泥石流的臨界雨量公式。Guzzetti[27]等人為了描述泥石流起動的臨界情況，通過I-D(雨強-降雨歷時)關(guān)系曲線表示，兩者之間的關(guān)系可以用如下的等式表示：

I=αD-β。

(1)

Caine[28]在1980年發(fā)表了激發(fā)淺層滑坡和泥石流的I-D關(guān)系：

I=14.82D-0.39。

(2)

Jibson[29]1989年對Puerto Rico南部的泥石流起動臨界條件進行了研究：

I=30.53D-0.57。

(3)

Crostata[30]于2001年提出了

I=0.48+7.2D-1.0。

(4)

Guzzetti[31]2008年對全球2 626次導(dǎo)致淺層滑坡和泥石流的降雨事件導(dǎo)致進行了統(tǒng)計研究，得出：

I=2.2D-0.44。

(5)

Chyan-Deng Jan和Cheng-lung Chen[32]對集集地震前后陳友蘭溝流域中泥石流起動的臨界降雨線(水文氣象閾值)進行了比較。

地震前：I=13.5D-0.2。

(6)

地震后：I=6.7D-0.2。

(7)

同樣，Jinn-Chyi Chen[33]也對陳友蘭溝流域進行了研究，地震發(fā)生前后的I和D為：

地震前：I=30D-0.75。

(8)

地震后：I=36(1-e-32π)D-0.75。

(9)

其中π是反映時間變化作用的參數(shù)。

而Chien-Yuan[34]還研究整個臺灣地區(qū)在集集地震后泥石流啟動條件。擬合后，提出

I=115.47D-0.8。

(10)

這在結(jié)果上與Guadagno[35]在研究意大利中部山脈泥石流提出的臨界方程是接近的：

I=176.4D-0.9。

(11)

通過對上述不同研究者在不同研究區(qū)得出的部分I-D方程在對數(shù)坐標(biāo)系中投點得出圖像(圖1)，不難發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)激發(fā)泥石流的雨強和降雨歷時之間大致呈線性關(guān)系，平均雨強隨著降雨歷時的增加而降低，即降雨持續(xù)的時間越長，誘發(fā)泥石流所需的平均雨強越小。雖然由于各研究區(qū)地質(zhì)背景的不同造成了數(shù)值上的差異，但整體上還是有較強的規(guī)律性可循。

圖1 降雨強度和降雨強度關(guān)系

對于我國2008年汶川8.0級大地震極震區(qū)泥石流的起動閾值，在汶川地震發(fā)生后，國內(nèi)震區(qū)泥石流起動研究不斷深入，許多學(xué)者圍繞汶川地震泥石流做了大量的工作，進行了較為詳盡的研究。例如，馬超[36]對汶川地震災(zāi)區(qū)2008-2010 年的暴雨泥石流以及我國臺灣集集地震后2001、2004、2009 臺風(fēng)引發(fā)的泥石流雨量過程進行了數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果表明汶川地震災(zāi)區(qū)的幾次暴雨激發(fā)泥石流及集集地震區(qū)臺風(fēng)觸發(fā)泥石流的降雨過程中，平均雨強和降雨持續(xù)時間都有一個臨界關(guān)系，該關(guān)系式如下所示。

汶川地震災(zāi)區(qū)：I=34.4D-0.56。

(12)

集集地震災(zāi)區(qū)：I=34.4D-0.4。

(13)

李天濤[37]采用四種判別模式對汶川震區(qū)泥石流發(fā)生的臨界雨量特征進行了研究，對比得出判別模式所得到的臨界雨量判別式最為符合：

R=-13Ic+524。

(14)

周偉[38]2013年搜集了汶川震區(qū)暴雨泥石流發(fā)生的降雨數(shù)據(jù)，用單線法建立了汶川震區(qū)暴雨泥石流發(fā)生的降雨閾值：

I-D類型：I=51.43D-0.7。

(15)

C-D類型：C=43.26D-0.42。

(16)

IMAP-D類型：IMAP=0.029D-0.5。

(17)

CMAP-D類型：CMAP=0.04D0.4。

(18)

式中：I為平均雨強；C為累積雨量；IMAP為標(biāo)準(zhǔn)化平均雨強；CMAP為標(biāo)準(zhǔn)化累積雨量。

周偉[39]在研究汶川地震災(zāi)區(qū)大水等四個地區(qū)泥石流起動降雨量閾值時，又提出了平均降雨強度(I)和降雨歷時(D)之間的關(guān)系：

I=66.36D-0.79，(2≤D≤15) 。

(19)

并且經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化后得到標(biāo)準(zhǔn)雨強(平均降雨強度與年平均降雨的比值)與D之間的關(guān)系：

IMAP=0.0036D-0.61,(2≤D≤15) 。

(20)

葉天立[40]等通過北川源地土和粉土的泥石流起動模式試驗，得出臨界雨量T、雨強I、坡腳θ之間的經(jīng)驗擬合公式：

T=3.5I-1.39θ-2.45。

(21)

唐川[11]在研究清平鄉(xiāng)文家溝5次泥石流事件后，提出了平均降雨強度(I)與降雨歷時(D)之間的關(guān)系：

I=25.962D-0.239,(1

(22)

可見，I-D臨界雨量計算公式得益于其使用的便捷性和統(tǒng)計結(jié)果的可靠性，在國內(nèi)外泥石流研究工作中作為一種較常見的統(tǒng)計模型被使用。在國外某些地區(qū)通過進行長時間雨量監(jiān)測，基于此模型還建立了較為成熟的泥石流預(yù)警系統(tǒng)。

1.2 基于起動機理的震區(qū)泥石流起動閾值研究現(xiàn)狀

如前所述，國內(nèi)外學(xué)者基于降雨資料的泥石流起動閾值的研究，已經(jīng)獲得了不少成果。并有很多共識，都是采用相同或相似的降雨參數(shù)來表達泥石流起動與降雨因子之間的關(guān)系。但是，無論是單因子還是多因子模型，或者是I-D 模型，都沒有考慮泥石流形成的具體地質(zhì)背景、地貌信息與形成機理的作用，在某個具體的子區(qū)通過統(tǒng)計學(xué)方法得到的泥石流激發(fā)閾值就不具有普適性。因此，通過分析泥石流起動機理，全面了解松散固體物質(zhì)的受力特性、靜水壓力，綜合考慮研究區(qū)的地質(zhì)背景信息，從而推導(dǎo)出震區(qū)泥石流起動閾值。

泥石流起動的外部條件主要包括三個, 陡峭的地形(地貌條件)、大量的松散固體物質(zhì)(土源條件) 和降雨(水源條件), 泥石流的發(fā)生是三個條件共同作用的結(jié)果[41]，因此泥石流起動機理與其形成的外部條件密不可分。國內(nèi)外學(xué)者在泥石流起動機理研究中主要是通過野外實地觀測研究、實驗研究、理論研究三種方式圍繞泥石流起動、運動過程及成災(zāi)規(guī)律等方面，建立了相應(yīng)的模型。

Takahashi[42]在2003年根據(jù)土坡靜態(tài)極限平衡原理，結(jié)合水體的滲入使土體發(fā)生膨脹并產(chǎn)生泥石流，得到了泥石流的臨界起動條件：

(23)

式中：θ是臨界起動角，φ是內(nèi)摩擦角，σ是顆粒的容重，ρ是水的容重，c是固相顆粒的體積百分比，h0是超出堆積體表面的水的深度，d是顆粒平均粒徑。

Armanini[43]等假設(shè)地表徑流深度與松散物質(zhì)最大粒徑相同條件下，推導(dǎo)出了此類泥石流在徑流作用下起動的臨界徑流條件：

(24)

式中：B為徑流寬，Qc表層徑流流速，f0阻力系數(shù),d松散物質(zhì)粒徑,k為流深與粒徑特征的比值系數(shù),g為重力加速度，θ為坡度。

D.G.Fredlund[44]根據(jù)非飽和土理論，對降雨型泥石流起動機理進行了研究。得出

T=C′+(σf-μa)tanφ′+(μa-μω)。

(25)

式中：C′為Mohr-Coulomb破壞包線與剪應(yīng)力軸的截距；σf為破壞時在破壞面上的法向總應(yīng)力；μα為破壞時在破壞面上的孔隙氣壓力；μω為破壞時在破壞面上的孔隙水壓力；(μa-μω)為破壞時破壞面上的基質(zhì)吸力；φ′為與凈法向應(yīng)力狀態(tài)變量(σf-μa)有關(guān)的內(nèi)摩擦角；φb為抗剪強度隨基質(zhì)吸力而增加的速率；(μa-μω)tanφb為基質(zhì)吸力引起的抗剪強度。

Iverson[45]認(rèn)為泥石流的起動是由以下三種因素共同作用的：①巖土體廣泛上的庫倫破壞②高孔隙流體壓力導(dǎo)致的完全或部分土體液化③土體運動產(chǎn)生的顆粒溫度升高，動能轉(zhuǎn)化為顆粒內(nèi)能。在某些情況下，泥石流的產(chǎn)生是由一種或兩種因素起主導(dǎo)作用。他于1992年提出了一個適用于地下水流動場中的等式，可以用安全系數(shù)FS來表示，代表了三個無量綱比值之和，當(dāng)FS<1時，斜坡開始發(fā)生破壞：

FS=Tf+Tω+TC。

(26)

在國內(nèi)，泥石流起動機理的研究起步較晚。國內(nèi)學(xué)者崔鵬[46]用邊界條件相同的47次模擬實驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到了公式：

(27)

從而得到一個以底床坡度θ、水分飽和度Sr和細粒含量C為主軸的空間曲面，進行泥石流起動的判斷。

陳中學(xué)[47]探討了黏土顆粒含量對泥石流啟動的影響，認(rèn)為黏土顆粒含量具有臨界性，當(dāng)黏粒含量少于5%或大于18%時，難以形成泥石流。

費祥俊和舒安平[48]根據(jù)極限平衡條件，推導(dǎo)出了泥石流形成的臨界坡度：

(28)

馬超[49]在對蔣家溝流域研究時提出了“臨界土體含水量”的概念，基于土體含水量和實時降雨的泥石流預(yù)警方法，提出了臨界土體含水量條件(26%)和雨強指標(biāo)關(guān)系式：

(29)

式中：i是t時刻雨強，fp是地面下滲容量，源區(qū)土體飽和度為θn，降雨過程中土體某一時刻實時土體含水量為θt，θn-θt|L是下滲總量與累積下滲量的差值。

楊順[50]從泥石流源區(qū)松散固體物質(zhì)研究入手，以力學(xué)平衡原理為基礎(chǔ)，提出了“可移動固體物質(zhì)”概念。并基于此探討了飽和滲流、飽和滲流+表面徑流兩種條件下固體物質(zhì)的動力、阻力表達式，并建立了相應(yīng)地可移動厚度臨界模型。

何文社[51]推導(dǎo)了斜坡上天然非均勻沙不同啟動狀態(tài)時的啟動流速公式，并指出同樣適用于天然均勻沙的啟動。以下公式為個別啟動和少量啟動時的流速公式：

(30)

式中：Vc為啟動流速；d為粒徑；f為摩擦系數(shù)；β為床面與水平面的夾角；h為啟動水深。之后，張惠惠[52]在何文社試驗基礎(chǔ)上，引入不均勻系數(shù)和中值粒徑的影響，對地震影響區(qū)四川省都江堰虹口小溝泥石流溝流域進行研究后，得到如下形成泥石流的臨界啟動的流速公式：

(31)

白志勇[53]分析了溝床縱坡、洪峰流量、松散物質(zhì)飽和抗剪強度及剪切面積的影響, 建立了松散物質(zhì)啟動條件的判別公式：

(32)

式中：K為松散物質(zhì)穩(wěn)定性系數(shù)，靜摩擦阻力F，下滑力T， L為松散物質(zhì)長度, B為松散物質(zhì)寬度，C為粘聚力，R為水流推力。

孟華君[54]通過對汶川地震擾動區(qū)梅子林溝進行水石流起動模擬試驗，得出暴雨水石流臨界雨量：

(33)

式中：Pc是臨界雨量，dm是中值顆粒粒徑，B是平均流面寬度，V是水石流速度，Im是土壤最大儲水能力，A是流域積水面積。

何思明[55]等在運用無限邊坡模型研究汶川地震震后溝谷泥石流時，通過分析雨強、地震力、斜坡坡腳以及斜坡體物質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)等因素，給出了震后溝谷泥石流起動的臨界降雨閾值：

(34)

式中：Ic代表臨界雨量，T是導(dǎo)水系數(shù)；A是上游匯水盆地面積；ρs是水密度；ρω是沉積物密度；c是粘聚力；φ是內(nèi)摩擦角；b是溝槽寬度；θ表示坡腳；g是重力加速度。

吳永[56]借助水力學(xué)理論對震后溝道松散沉積物的起動模式進行分析，認(rèn)為坡體失穩(wěn)是流域穩(wěn)態(tài)降雨作用下堆積體內(nèi)潛水位不斷抬升、水力環(huán)境不斷劣化的結(jié)果，而松散堆積體內(nèi)潛水位h又是流域面積A、區(qū)域等效穩(wěn)態(tài)降雨強度I、溝道寬度w、溝床坡度、堆積深度Z以及導(dǎo)水系數(shù)T等變量的綜合函數(shù)。

方華[16]通過模擬研究汶川地震極震區(qū)泥石流溝起動情況進行人工降雨試驗，得出礫石土體的含水量為15% ～18%時處于失穩(wěn)臨界狀態(tài)時，大范圍破壞形成泥石流形成時的含水量為21% ～24%左右，震區(qū)泥石流起動的平均激發(fā)降雨強度約為24～28mm/h。

綜上所述，對國內(nèi)外相關(guān)研究文獻總結(jié)后不難發(fā)現(xiàn)，通過對泥石流起動機理的研究進一步推導(dǎo)得出的泥石流起動閾值，具有較強的普適性。相比于降雨等單因子控制模型，能夠較好地表達泥石流起動與溝床縱坡、粒徑、細粒含量、流量等各影響因子之間的關(guān)系。但對公式(22)～(33)進行進一步擬合分析時發(fā)現(xiàn)，各個公式所含參數(shù)不盡相同，其空間曲線因此也相差很大。究其原因，主要是：①各研究者研究區(qū)域不同，不同的地質(zhì)條件、降雨條件造成統(tǒng)計樣本的差異；②各研究者采用不同的試驗方法、不同的理論依據(jù)、不同的變量也造成的研究方法差異。

2 存在的主要問題

地震擾動區(qū)泥石流相比常態(tài)泥石流，兩者觸發(fā)機理相同，但其又有自身發(fā)育的特殊性：臨界起動條件和降雨條件有了很大變化。文章通過系統(tǒng)的總結(jié)前人的工作，認(rèn)為目前地震擾動區(qū)泥石流起動閾值的研究工作存在如下的問題。

(1)在降雨過程中巖土體達到一定含水量后，土體強度迅速降低發(fā)生大規(guī)模剪切破壞，土體的剪脹導(dǎo)致土體孔隙水壓升高，從而使得土體液化產(chǎn)生泥石流。在目前的臨界雨量判別模式中，研究者對前期雨量影響泥石流發(fā)生這一事實已不存在爭議，但究竟其與泥石流的發(fā)生相關(guān)程度，以及對“前期雨量”這一重要范疇缺乏統(tǒng)一的認(rèn)識。I-D判別模式在國內(nèi)外泥石流起動閾值研究中的應(yīng)用雖然已有了較多的研究成果，但是在地震區(qū)特殊的氣候和物源背景下，必須要對該模式的應(yīng)用性提出思考。

(2)在泥石流起動機理的理論研究中，國內(nèi)外學(xué)者主要是通過理論研究、實驗研究、野外實地觀測研究三種方式圍繞泥石流起動、運動過程及成災(zāi)規(guī)律等方面，建立相應(yīng)的模型。理論研究中，研究者通常從土力學(xué)角度出發(fā)，利用數(shù)理統(tǒng)計、模糊數(shù)學(xué)和灰色理論進行統(tǒng)計分析。但地震區(qū)物質(zhì)粒徑、顆粒級配、力學(xué)性質(zhì)、溝床縱坡、黏土顆粒含量等多影響因素均有強烈的不確定性，推導(dǎo)過程中通常只控制一個或若干個變量。而泥石流的觸發(fā)是一個多因子耦合的結(jié)果，這種簡化的推導(dǎo)過程也會影響理論模型的普適性。

(3)在進行野外試驗時，一般是通過構(gòu)建相同的物源、相似的溝床坡降、降雨等地質(zhì)和氣候條件，再賦予室內(nèi)試驗測定的力學(xué)參數(shù)來模擬泥石流的起動。但是限于實驗條件和設(shè)備等因素，當(dāng)前的泥石流起動模擬試驗僅僅停留在中小尺度水平。中小尺度試驗的邊界條件是封閉的，是由人工設(shè)定參數(shù)來控制，而現(xiàn)場大尺度問題的邊界是開放的，其包含的物質(zhì)與能量交換是難以模擬的，因此還存在中小尺度實驗成果向野外大尺度推廣的尺度不變性問題。

(4)不同地質(zhì)條件下的泥石流起動模式相差巨大，即使是同一流域內(nèi)的泥石流溝也不盡相同。地震后，巨量的松散固體物質(zhì)堆積在溝道或坡面上，而且影響泥石流起動的外在因子很多，當(dāng)一個因子發(fā)生微小的變化，其他臨界條件就會發(fā)生相應(yīng)的變化，如地形地貌的改變，會引起氣候和物源的變化。這種關(guān)聯(lián)性使得單因子對泥石流的形成貢獻難以定量化。

(5)由于災(zāi)區(qū)泥石流的特殊性，其暴發(fā)歷時較短，往往位于交通不便的山區(qū)，無法直接獲取泥石流相關(guān)的指標(biāo)，現(xiàn)今的野外試驗只是針對震后特定的土體在某些現(xiàn)象的基礎(chǔ)上開展的，這種資料的短缺往往使得試驗不能反映泥石流起動的真實性。

3 發(fā)展趨勢與展望

本文從泥石流起動機理和降雨資料分析統(tǒng)計兩個方面出發(fā)，對地震擾動區(qū)泥石流起動閾值的研究現(xiàn)狀進行了較為詳盡的綜述。地震擾動區(qū)泥石流的研究工作取得了不少突破性進展，但在如下方面還需要進行深入性研究：①在運用統(tǒng)計方法來進行泥石流預(yù)報時，各區(qū)域內(nèi)降雨情況、閾值的時間、空間差異是由于各地區(qū)地質(zhì)背景和氣候條件共同決定的，消除地區(qū)性和經(jīng)驗性，確定各影響因素之間的定量化關(guān)系將是下一步工作重點之一。②加強地震擾動區(qū)泥石流形成和致災(zāi)機理的研究，從土力學(xué)、巖體力學(xué)、滲流力學(xué)、水力學(xué)、顆粒流力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科著手，加強泥石流基礎(chǔ)理論研究，深入認(rèn)識泥石流形成、運動和成災(zāi)機制，分別把水源、土源、激發(fā)條件等影響因子按照一定的指標(biāo)，劃分相應(yīng)的類型，分別討論其對泥石流起動的影響，實現(xiàn)從單因子到多因子，從定性、半定量到定量方向的轉(zhuǎn)變。③研究手段的多樣性，不應(yīng)僅僅局限于野外地質(zhì)調(diào)查、模型試驗等傳統(tǒng)研究方法，研究中應(yīng)注重與計算機數(shù)值模擬和遙感等其他學(xué)科的結(jié)合應(yīng)用。④盡可能開展物源區(qū)堆積物的原位試驗和現(xiàn)場剪切試驗，深入探討泥石流固體物源的結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)。

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The Review and Development Trend of Critical Threshold Value of Debris Flow in Earthquake-Influenced Area

ZHANG Xiangying1, 2, 3, ZHANG Chunshan1, 2, MENG Huajun1, 2and WANG Peng1, 2

(1.InstituteofGeomechanics,ChineseAcademyofGeologicalsciences,Beijing100081,China; 2.KeyLaboratoryofNeotectonicMovement&Geohazard,MinistryofLandandResources,Beijing100081,China; 3.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing101407,China)

Debrisflowoccurredinearthquake-influencedareaarecommongeologicaldisastersaftertheearthquakeandthedebrisflowhavethecharacteristicsofhighfrequency,group-occurring,suddenlyoutburst,verylargescaleandhighpotentialhazardaftertheearthquake.Basedontheanalysisofdebrisflowmechanismandcriticalrainfallthresholdandreviewedthestudyofcriticalthresholdvalueofdebrisflowinearthquake-influencedareaathomeandabroad,Wesummarizetheexistingproblemsintheresearchworkofdebrisflowinearthquake-influencedarea,andthetrendoffutureresearchofdebrisflowinearthquake-influencedareaareprospected.

earthquake-influencedarea;debrisflow;criticalthresholdvalue;developmenttrend

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.039.]

2016-05-26

2016-07-22

中國地質(zhì)調(diào)查項目(1212011220087)；國家自然科學(xué)基金(41502339)；中國地質(zhì)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費專項經(jīng)費(YYWF201523)

張向營(1993-)，男，山東濟寧人，碩士，主要從事地質(zhì)災(zāi)害方面的研究. E-mail:dzzxy2011@163.com

張春山(1964-)，男，研究員，主要從事地質(zhì)災(zāi)害、地應(yīng)力、環(huán)境地質(zhì)等方面的工作. E-mail:zhangcs401@sina.com

X43；P642

A

1000-811X(2017)01-0221-07

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.01.039

張向營，張春山，孟華君，等. 地震擾動區(qū)泥石流起動閾值研究現(xiàn)狀及展望[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(1)：221-227. [ZHANG Xiangying, ZHANG Chunshan, MENG Huajun, et al. The review and development trend of critical threshold value of debris flow in earthquake-influenced area[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(1)：221-227.