科学研究

基于野外科考过程中发现的拦砂坝在横向和纵向上的损毁现象，理清坝内拦蓄泥沙在泥石流作用下侵蚀-起动机制是应对其潜在风险的关键。针对该科学问题，成都山地所陈剑刚研究员及其课题组在中国科学院东川泥石流观测站开展了多阵次泥石流对拦蓄泥沙侵蚀-起动过程的试验研究，取得了新的进展。

通过试验模拟在不同的拦砂坝破坏高度条件下的拦蓄泥沙侵蚀过程，初步揭示了不同条件下的泥沙淤积体侵蚀过程机制，构建了拦蓄泥沙再启动比估算模型。试验结果表明，阵性泥石流对拦蓄泥沙的侵蚀主要表现为溯源侵蚀过程，侵蚀发生位置集中在拦砂坝拆除后形成的陡坎处。泥石流的侵蚀效率随着泥沙淤积体侵蚀的发展而逐渐降低，且与拆除高度呈正相关，与多阵泥石流累积体积呈负相关，与剩余泥沙淤积体的潜在侵蚀量成正比。侵蚀量沿水槽的分布满足Weibull分布，分布参数与拆除高度、侵蚀量和泥沙体积浓度有关。通过研究，进一步构建了描述侵蚀体积发展过程的指数函数模型，并阐明了模型中参数的物理意义及其经验取值。研究结果可为超过设计使用年限的拦砂坝处置及其可能带来的潜在风险评估提供支撑。

本研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0902）、国家杰出青年科学基金（41925030）和中国科学院西部青年学者等项目支持。相关成果发表在AGU期刊Water Resources Research。

原文链接：http://www.imde.cas.cn/yjld_2015/202205/t20220505_6442462.html

论文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2021WR030688

图1 多阵性泥石流在拦砂坝内的分层停淤和溯源侵蚀

图2 拦砂坝拆除/损毁后拦蓄泥沙的侵蚀分布特征