团队在泥石流沟进行现场调查测量。 兰州大学供图
实验平台立面示意图 兰州大学供图
随着全球气候变暖，极端天气事件增加，加上汶川地震后甘肃南部山区整体松动，重大、特大山洪泥石流灾害开始频频光顾生态脆弱的西部，尤其是甘肃。兰州大学资源环境学院教授马金珠团队经过10年研究，完成“甘肃典型山洪泥石流灾害多尺度风险评价与防治关键技术”项目。近日，该技术获得2020年甘肃省科技进步奖一等奖。
在白龙江甘肃境内2万平方公里流域范围内，团队遴选出发生过泥石流灾害的典型小流域，以沟为单位，分别从小沟、次沟、大沟进行全方位调查评价，建立了一个庞大的数据库。团队自建泥石流发生现场模拟实验平台，开展不同降雨强度下斜坡的破坏机制及泥石流起动过程研究，构建山洪泥石流运动与堆积过程物理模型，研发监测预警装置，确定甘肃不同环境下典型泥石流起动的临界降雨强度阈值，即斜坡发生大面积失稳的阈值分别为：土壤孔隙水压力3.15千帕、土压力2.71千帕和累积降雨量92毫米，并呈现“洞—缝—沟—失稳—山洪泥石流”的模式。
团队梳理并研究发现，影响白龙江流域泥石流发生的主要原因有三：暴雨是决定性因素，每年汛期，上游多属阵性暴雨，中游少雨，下游雨量大、强度高、次数多；江北岸岩层软弱，因此泥石流沟较南岸更多，一旦发生多为黏性泥石流，相比西南和南方的稀性泥石流危害更大，所经之处可能会夷为平地；道路建设、垦荒造地、人类不合理居住、水利建设等人类活动因素也产生了一定影响。
在长期监测和实验中，团队探索出单沟—流域—区域不同空间尺度不同精度的泥石流风险评估方法，形成了一套完整的山洪泥石流灾害综合风险评估技术，完成了高精度风险分区图，填补了白龙江流域山洪泥石流研究的空白，编制出甘肃第一套山洪泥石流风险评估技术手册，实现了泥石流起动到致灾过程的可视化，有效提升了泥石流成灾过程中数据处理、空间分析与模型演算能力，该技术在国际处于领先地位。
同时，在综合考虑甘肃不同类型与不同规模山洪泥石流灾害防治中的排导、护岸、清淤防冲等工程建设后，团队与甘肃省明升体育app院合作研发改进了锚固式拦挡坝、弹性竖肋格栅坝、构筑物背侧回填和管沟回填结构等4套山洪泥石流防治关键技术。
目前，该技术已经推广到甘肃省黄土沟壑典型地区，为5市州7县区16条典型特大型山洪泥石流防治工程提供技术支撑，争取到中央财政资金1.56 亿元，有效保护了流域内6.45万人的安全和55.49亿元固定资产免遭损失，修复灾毁生态环境9623公顷，探索出一条以风险评估与综合防灾优先，发展与减灾紧密结合的山洪泥石流防治新路。
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