近年來(lái),頻發(fā)的強烈地震、特大暴雨、特大山洪泥石流等災害給人民群眾生命財產(chǎn)造成重大損失。針對山洪泥石流等水文地質(zhì)災害鏈形成機理和防控減災技術(shù)等方面的研究難點(diǎn),中科院成都山地災害研究所崔鵬院士主持的四川省科技支撐項目“小流域水文地質(zhì)災害鏈判識、評估和監測預警關(guān)鍵技術(shù)研究”,通過(guò)野外調查、室內實(shí)驗、數值模擬等手段,對水文地質(zhì)災害鏈形成機理、風(fēng)險評估和監測預警技術(shù)等開(kāi)展了一系列深入研究,并取得了創(chuàng )新性成果,對提高西部山區減災理論和技術(shù)起到了重要的推動(dòng)作用。
該項目首次以災害鏈的發(fā)育、形成、演進(jìn)、成災為研究對象,以小流域為災害形成的基本單元,突破了以往以滑坡、泥石流、山洪等單災種減災理論研究的局限,進(jìn)行了災害鏈形成機理和演化過(guò)程的系統性研究,推進(jìn)了災害鏈研究從過(guò)程描述到定量分析的發(fā)展。
該研究耦合了水文地質(zhì)災害的運動(dòng)過(guò)程模擬與承災建筑物的易損性分析,使山洪-泥石流的風(fēng)險評估從經(jīng)驗性、半定量方法開(kāi)始向數理化、定量模擬手段邁進(jìn),并實(shí)現了從單溝數值模擬到流域群發(fā)性災害預測評價(jià)的進(jìn)步,提升了災害鏈風(fēng)險評估的理論研究水平。
針對山洪-泥石流的鏈生轉化機制,提出了基于形成機理和演進(jìn)過(guò)程的災害鏈監測預警新思路,基于災害形成機理進(jìn)行土體強度監測,根據災害演進(jìn)過(guò)程進(jìn)行多種關(guān)鍵鏈生參數的實(shí)時(shí)監測,可對災害的演進(jìn)和類(lèi)型變化過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)判別,達到短期預報、實(shí)時(shí)監測、精確預警的效果;同時(shí)開(kāi)發(fā)了一系列新技術(shù)和新方法結合降雨閾值分析,如研發(fā)了一種基于山洪泥石流動(dòng)力學(xué)參數監測的精細化預警方法,實(shí)現了基于光流法和透視投影轉化的視頻圖像識別泥石流表面流速場(chǎng)的新技術(shù)等。這些新思路、技術(shù)和方法突破了水文地質(zhì)災害監測指標單一、預警精度不足的現狀,大大提高了災害鏈監測預警的理論和技術(shù)水平。
通過(guò)該項目的實(shí)施,解決了山地減災和區域發(fā)展的一系列關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,并四川省都江堰市龍溪河流域建設了風(fēng)險評估和監測預警示范區,取得了良好的預警效果,為當地水文地質(zhì)災害防控和減災提供重要決策依據,實(shí)現了良好的社會(huì )和經(jīng)濟效益,理論和技術(shù)成果產(chǎn)生了良好的推廣應用價(jià)值。
都江堰龍溪河泥石流動(dòng)力過(guò)程數值模擬
基于山洪泥石流形成演進(jìn)過(guò)程的監測預警模式