震后泥石流的侵蚀-堆积演化特征研究

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基本信息

  • 批准号：
    41807257
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张妮
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    D0705.工程地质环境与灾害
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In the last decade, debris flow hazards occurred frequently in the Wenchuan earthquake stricken zone, and caused seriously causalities and economic losses, due to extremely abundant debris materials generated during the earthquake. In the preliminary study, it is found that the debris materials are mainly transported out the valley by debris flows under rainfall, and such phenomena will last several decades. Therefore, it is very urgent to study the erosion-deposition evolution of post-seismic debris flows to provide scientific guidelines for prevention and mitigation of debris flow hazards. In this project, with the help of diffusion theory, a soil-water mixing model based on the depth-integrated particle method is developed to evaluate the erosion-deposition evolution of debris flows. Meantime, a relationship between the bottom shear stress and the sediment volume concentration is determined. Interpreting high-resolution satellite images and analyzing the distribution characteristics of source materials prior to disaster is prepared for predicting the occurrence of debris flows. Regarding rainfall as a main triggering factor, we adopt the proposed numerical model to study the initiation-transportation-deposition characteristics. Then the numerical results are compared with the satellite image and flied investigation to reveal the motion mechanism of debris flows. The erosion-deposition evolution of post-seismic debris flows is quantitatively evaluated to provide scientific guidelines for efficient prevention and mitigation of debris flows in the Wenchuan earthquake stricken zone.
近10年来，由于汶川地震产生的大量碎屑物为震后泥石流的发生提供了丰富的物源，汶川震区泥石流高发并造成了惨重的人员伤亡和经济损失。初步研究发现，地震产生的碎屑物主要在降雨作用下以泥石流的方式被带出沟谷，而且这个现象将持续几十年。因此，研究泥石流的侵蚀-堆积演化特征为有效预防和减灾提供科学依据显得十分迫切。在本项目中，基于深度积分粒子法，引入扩散理论构建土-水混合模型，明确泥石流基底剪切力和固体体积浓度的关系，为评价泥石流的侵蚀-堆积演化特征建立一个简单实用的数值方法。解译高清的卫星影像图并分析泥石流灾前的物源分布特征，为泥石流的预测评价奠定基础。将降雨作为主要诱发因素，采用建立的数值方法，研究泥石流的起动-运移-堆积特征。将数值分析结果与高清卫星影像图和野外观测数据对比，以揭示泥石流的运动机理。定量评价震后泥石流的侵蚀-堆积演化特征，为汶川震区泥石流的有效预测预防和减灾提供科学依据。

结项摘要

由于汶川地震产生的大量碎屑物为震后泥石流的发生提供了丰富的物源，汶川震区泥石流高发并造成了惨重的人员伤亡和经济损失。初步研究发现，地震产生的碎屑物主要在降雨作用下以泥石流的方式被带出沟谷，而且这个现象将持续几十年。因此，研究泥石流的侵蚀-堆积演化特征为有效预防和减灾提供科学依据显得十分迫切。在本项目中，基于深度积分粒子法，引入扩散理论构建土-水混合模型，明确泥石流基底剪切力和固体体积浓度的关系，为评价泥石流的侵蚀-堆积演化特征建立一个简单实用的数值方法。解译高清的卫星影像图并分析泥石流灾前的物源分布特征，为泥石流的预测评价奠定基础。将降雨作为主要诱发因素，采用建立的数值方法，研究泥石流的起动-运移-堆积特征。研究发现：降雨和扩散系数主要影响着同震堆积物及震后泥石流的体积演化，相对堆积厚度控制着其演化形态；体积演化与面积演化最大可差12%，即通过同震堆积物覆盖面积的演化特征评价震后泥石流的活动性有可能造成较大误差；同震堆积物出现了从斜坡到沟道再到沟外的多步演化机制；沟道窄化与堆积体溃坝增大了堆积物的搬运能力，年均堆积物搬运能力在0.6-8.5×105 m3；受堆积物时空演化机制的影响，震后泥石流的体积随着同震堆积物体积的减小呈波动性下降；同震堆积物的时空演化很大程度上依赖于堆积物的分布特征及局地气候特征，约需要2-80年可输出所有的堆积物。本项目的研究结果可为汶川震区泥石流的有效预测预防和减灾提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Exportation of coseismic deposits in areas affected by the Wenchuan earthquake
汶川地震灾区同震矿床输出
  • DOI：
    10.1007/s10346-021-01826-y
  • 发表时间：
    2022-01
  • 期刊：
    Landslides
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Zhang Ni;Sun Qing;Yang Zongji
  • 通讯作者：
    Yang Zongji
Quantitative investigation of the spatiotemporal evolution of coseismic deposits and its influence on the magnitude of postseismic debris flows in the Hongchun valley, Wenchuan County, China
汶川红春河谷同震沉积物时空演化及其对震后泥石流震级影响的定量研究
  • DOI：
    10.1007/s10346-021-01754-x
  • 发表时间：
    2021-09
  • 期刊：
    Landslides
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Ni Zhang;Qing Sun
  • 通讯作者：
    Qing Sun
Numerical modeling of the Xinmo landslide from progressive movement to sudden failure
新磨滑坡从渐进运动到突然破坏的数值模拟
  • DOI：
    10.1007/s12665-021-09651-1
  • 发表时间：
    2021-04
  • 期刊：
    Environmental Earth Sciences
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Ni Zhang;Jiwen Zhang;Qingyi Mu;Zongji Yang
  • 通讯作者：
    Zongji Yang
Quantitative investigation of post-seismic debris flows considering the spatial distribution of source materials
考虑源物质空间分布的震后泥石流定量研究
  • DOI：
    10.1007/s12665-021-10048-3
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Environmental Earth Sciences
  • 影响因子：
    2.8
  • 作者：
    Ni Zhang;Qingyi Mu
  • 通讯作者：
    Qingyi Mu

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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