基于FLO-2D的泥石流危险性评价——以四川省汶川县绵虒镇簇头沟为例

2013年7月10日四川省汶川县绵虒镇降持续性暴雨,促使簇头沟暴发降雨频率为2%的泥石流,导致岷江堵塞,严重威胁沟口居民及下游安全。以簇头沟的1∶10000等高线、2013年降雨数据与遥感影像等作为基础数据,结合野外考察资料,运用FLO-2D软件,模拟计算簇头沟在不同降雨频率下(5%、2%和1%)泥石流的运动堆积过程,研究簇头沟泥石流的危险性。在2%降雨频率(实际降雨频率)条件下,模拟得出最大泥石流流速为12.99m/s,最大泥石流泥深为15.7 m,堆积面积为9.55×10~4m~2,与实际堆积范围进行验证,精确率为77%,在合理误差范围内,成果可靠性高。通过泥深与流度来构建泥石流的强度模型,再与暴发的重现周期相结合而构建簇头沟泥石流危险性评价模型,获得堆积扇危险范围分布图,其中高危险面积占61%,中危险面积占19%,低危险面积占20%。为簇头沟泥石流的灾害防治提供科学的参考依据。     

四川省汶川县绵虒镇小流域泥石流危险性评价

2013年7月10日汶川县绵虒镇持续性暴雨引发岷江小流域内的泥石流群事件,使得岷江堵塞、公路摧毁和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地调查、遥感影像解译及地形数据处理,首先对流域内8条重点泥石流沟运用模糊综合评判的方法进行了流域内的泥石流危险性评价,得出研究区8条泥石流的危险性结果为:瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为低危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高危险。其次,选择危险性较高的簇头沟在与实际降雨频率相同的条件下运用FLO-2D软件进行数值模拟,重现泥石流暴发现状,得出其堆积扇危险特征,最后对模拟结果进行验证,作出危险性评价,得到危险性分区图。经统计计算得出簇头沟堆积扇中,高危险性面积占61%,中危险性面积占19%,低危险性面积占20%。该危险性评价对泥石流风险评估、预警预报、工程治理工作和危险范围分区可提供更有效的参考依据。     

康定市牛棚子沟泥石流发育特征及动力学过程模拟

牛棚子沟位于四川省康定市大渡河左岸,沟口为土地复垦区,2020年8月暴发泥石流。经现场勘察,牛棚子沟流域内物源丰富,沟口排导条件极差,仍具备暴发大规模泥石流的可能性。笔者采用规范公式计算了牛棚子沟泥石流的动力学参数,分析了泥石流的成灾特征。使用基于有限体积法的CFX软件,模拟了牛棚子沟可能暴发的泥石流在沟口的运动、堆积过程。模拟结果显示20 a一遇降雨泥石流堆积面积为1.70×10⁴ m²,最大堆积宽度为250 m,沟口居民将遭受重大威胁,既有排导槽设计不合理。将模拟结果与实测堆积范围对比,计算得出模拟结果精度为88.3%,并根据模拟结果提出了针对性的防治措施建议。     

基于浅水流模型的广州市大坪泥石流预测与防治

暴雨是导致山区泥石流的重要因素,不同降雨条件下泥石流冲出范围的预测仍是泥石流防治的重点,而设计合理的拦挡坝方案可达到防灾减灾的目的。以广州市大坪沟泥石流为例,采用复杂地形条件的浅水流建模技术,对泥石流的运动过程和防治开展数值模拟。结果表明：(1)不同降雨阈值条件下,泥石流的流深和流速随降雨频率的降低而增大。当降雨频率设计值为0.5%时,泥石流沿河道堆积长度可达800 m,危险性较大。(2)以流深为标准对模拟结果进行危险性划分,提出泥石流危害指数(HI)。(3)结合地形重构技术对拦挡坝方案进行数值模拟,在沟内A、B两点设置不同高度的拦挡坝,确定了在A点设置15 m高的拦挡坝为最佳方案。研究结果可为国内外类似案例提供参考。     

基于FLO-2D的西藏若如村泥石流危险性分析

若如村泥石流堆积扇前缘分布有青藏公路、青藏铁路以及在建的青藏高速公路三大交通工程,对其危险性研究十分必要。在详细野外调查的基础上,采用FLO-2D软件对青藏铁路、青藏高速公路、若如村及主排导槽的泥石流危险性进行研究。基于1998-2018年历史日降雨数据,模拟了5%、2%和1%降雨频率以及另外8种极端降雨条件下若如村泥石流的暴发过程,分析了重点威胁区域的泥石流流动及堆积特征。将模拟情况与实际堆积范围进行对比,精确率为68. 7%,在合理误差范围内。最后将泥深、流速与暴发频率相结合,得到泥石流危险性评价图,并为其灾害分析、预警及发展规划提出建议。     

基于FLO-2D的溃决型泥石流模拟研究

2013年7月10日华溪沟引发降雨量为100年一遇的溃决型泥石流("7.10"泥石流),造成岷江堵塞并形成堰塞湖,造成巨大经济损失和人员伤亡。为了研究溃决型泥石流危险性,探讨不同降雨频率下暴发泥石流的结果,利用FLO-2D软件对华溪沟在不同降雨频率下溃决与非溃决条件进行了数值模拟,并把100年一遇的模拟结果与实际野外调查情况做出对比。结果显示溃决条件下冲出量、堆积范围面积、平均堆积深度比非溃决条件下超出1倍;溃决时冲出量比实际调查值少5.58万m3。数值模拟结果表明模型的误差在允许范围内,模拟结果与原型相比准确度为88.61%,模拟效果较好。溃决型泥石流规模比非溃决时相比甚大,因此在进行灾害防治设计和危险性评价时应特别注意。     

基于Massflow模型的青龙沟台风暴雨型泥石流运动特征研究

2019年8月10日台风“利奇马”登陆，造成位于皖南中低山区的青龙沟暴发大规模台风暴雨型泥石流，为深入探究台风暴雨型泥石流运动特征，在查明青龙沟沟谷特征、形成条件及物源分布的基础上，建立研究区高精度三维模型，计算非台风暴雨与台风暴雨2种工况，运用地表过程动力学数值分析软件Massflow进行泥石流运动特征数值模拟及对比分析。研究表明：相较于非台风暴雨型泥石流，台风暴雨型泥石流具有较快的前进速度，分别在600、100、1 500、1 600、1 900 s运动至监测点j1—j5,龙头能在短时间内对沿途沟道及建筑物造成破坏；泥石流暴发过程形成3个主要堆积区，台风暴雨型泥石流最大堆积厚度分别为3.08、3.80、7.75 m,堆积面积分别为36 324.4、3 700.4、32 279.5 m²,具有较大的高度影响范围、平面影响范围的特征，更易对工程建筑及居民造成严重的生命财产损害。     

汶川震区八一沟流域滑坡物源稳定性评价研究

汶川地震后,大量同震滑坡松散物质堆积于坡体,为次生滑坡泥石流提供了丰富物源,泥石流流域的滑坡物源的稳定性评价对于泥石流活动的防治预警具有重要意义。选取震后八一沟为研究对象,基于OpenLISEM模型实现了流域尺度的滑坡物源稳定性评价。模拟结果显示,八一沟流域内滑坡物源极不稳定占比6.28%,欠稳定占比55.28%,表明震后八一沟内滑坡物源稳定性很差,在降雨作用下极易起动,滑坡泥石流活动暴发频率高。同时,基于GIS分析了不同稳定性分级滑坡物源在空间上的分布特征,处于不稳定状态的滑坡物源分布的优势高程、坡度、坡向、距沟道的距离分别为1 500～2 100 m、45～60°、偏南向、50～100 m。该研究模型在震后泥石流流域滑坡泥石流活动的危险评价具有一定的适用性及参考性。     

西藏波密县卡达沟泥石流发育特征及危险性评价

卡达沟位于西藏林芝地区波密县境内,为给当地的工程建设提供参考,对卡达沟进行危险性评价十分必要。以卫星遥感影像和野外实地调查为依据,通过对泥石流相关参数的分析计算,得到卡达沟在设计暴雨频率5%的情况下,清水洪峰流量为96.76 m~3/s,泥石流峰值流量为432.96 m~3/s,泥石流的流速为6.49 m/s,一次泥石流的总量为68 393.25 m3,泥石流整体冲压力为101.30 kPa,泥石流最大冲起高度为2.15 m。同时,再根据泥石流危险度评价模型和转换函数法,得出卡达沟属于轻度易发、具有中度危险性的泥石流沟,并针对卡达沟流域汇水面积大、物源丰富的特点,初步提出了在已有拦挡坝的基础上增加排导措施的建议。     

四川壤塘县茸郎沟泥石流发育特征及危险性

通过对四川壤塘县茸郎沟泥石流实地勘查,从地形、物源及水源查明其发育特征,并根据雨洪法获得泥石流流速、流量等运动学参数。采用CFD软件ANSYS CFX计算模拟茸郎沟20 a与50 a一遇泥石流运动、堆积过程,获得流速及流量等动力学参数变化特征与危险区范围。模拟结果显示,20a一遇泥石流与50a一遇泥石流通过堆积区的平均速度分别为为4.30 m/s、4.78 m/s,最大冲淤泛滥区范围占居民区面积的67%、79%,会对位于堆积区的居民构成严重危害。     

九寨沟熊猫海左岸泥石流震后发育特征研究

泥石流是山区高频率发生的地质灾害,九寨沟熊猫海左岸泥石流的发生给景区造成巨大的损失。在现场调查的基础上,通过现场实验及理论公式计算了泥石流的容重、峰值流量、平均流速,并对九寨沟熊猫海左岸泥石流的形成机理进行了分析研究。通过Massflow软件对九寨沟熊猫海左岸泥石流的运动特征进行了模拟计算,结合目前沟道物源、水源、地形地貌等条件进行分析,根据分析结果判断出：该沟道再次发生更大规模泥石流的可能性极大,并提出针对该沟道泥石流的两种治理措施。     

汶川强震区“8·20”登溪沟泥石流发育特征与致灾机理研究

登溪沟是汶川强震区“8·20”泥石流事件中典型的由暴雨诱发的大型灾害性泥石流,其泥石流持续时间达3 h,堆积长度达3.4 km,受沟道地形的放大效应影响,峰值流量达407.54 m³/s。形成四个典型的灾难链。给沟口建筑、居民、公路及岷江上下游都带来了严重影响。地震为登溪沟泥石流提供了充足的物源,当持续性强降雨超过了研究区的阈值之后,泥石流就会起动,在运动过程中不断带走沿途沟道内的固体物质,最终发展为灾害性泥石流。笔者在现场充分调查的基础上,结合遥感卫星影像,从地震、降雨、物源和沟道侵蚀等方面揭示了登溪沟泥石流的形成和发展过程,并提出“以拦固为主,排导为辅”的治理思路,可作为强震区泥石流防治工程的参考。     

川藏铁路宋家沟泥石流发育特征及危险性分析

宋家沟为一条活跃的泥石流沟,该沟历史上曾爆发过较大规模泥石流灾害,对沟口新建川藏铁路升航大桥构成潜在威胁。通过区域资料收集、遥感解译技术、野外地质调查、室内实验分析与参数计算等综合手段,在研究泥石流的发育特征及形成条件的基础上,评价其危险性,针对泥石流对铁路工程的影响,给出防治建议。研究结果表明:宋家沟流域内泥石流的松散固体物质来源的类型主要包括坡面及冲沟物源、崩塌物源、工程弃渣物源和沟道物源;宋家沟泥石流活动处于发展期,泥石流的危险度属于中度危险,与实际调查结果一致。研究成果可为新建川藏铁路类似工程的防灾减灾提供借鉴。     

藏东南地区冰川泥石流形成条件初步分析——以天摩沟冰川泥石流为例

针对融雪、降雨融雪等条件诱发的冰川泥石流形成过程,为了更好的认识藏东南地区冰川泥石流形成条件,选取藏东南地区天摩沟为研究对象,根据研究区流域特征、冰川覆盖面积以及气温等条件,在热化学、土力学以及流体力学等理论基础上,分析得到藏东南地区冰川泥石流在融雪条件下的起动流深阀值。结果表明:由于藏东南地区冰川泥石流沟分布高程影响,使得冰川泥石流沟所处的大气压为41. 0×103～54. 0×103kPa,使得雪线位置的冰川熔点上升至0. 352～0. 45℃;天摩沟冰川泥石流沟道冰碛物表层有效粒径(d10=10 mm)起动的临界流深为0. 04 m;天摩沟冰川泥石流沟道冰碛物发生冲蚀剪切破坏时的临界地表流深为其侵蚀厚度的3. 17倍;当天摩沟的降雨强度大于10. 22mm/h时可诱发冰川泥石流过程。研究成果为藏东南地区冰川泥石流的防治提供一定的参考。     

干热河谷区泥石流活动特征及对交通干线的危害——以峨汉高速为例

干热河谷区泥石流活动可能性高,对重大交通干线沿线工程存在严重的威胁。根据野外调查,结合遥感解译,采用泥石流运动参数常用计算方法,探讨了峨汉高速段泥石流的活动特性,以及泥石流对峨汉高速的危害及防治模式。研究显示:(1)峨汉高速所在的干热河谷区地形条件复杂,高差大,满足泥石流形成的势能条件;降雨集中且丰富,干热条件加剧了泥石流的形成;该段娃娃沟、板洋沟、大旋沟三条沟物源总量分别为690.98万,160.39万,150.19万m~3,有效动储量分别为131.63万,31.48万,22.02万m~3,为泥石流的形成提供了丰富的松散堆积物质。(2)区域泥石流流速快,3条沟最大流速达5.85 m/s;流量较大,最大为娃娃沟,其100 a一遇、50 a一遇泥石流峰值流量分别为545.64,401.52 m~3/s;泥石流大石块冲击力大,最大达到1 797.01k N。(3)区域泥石流对峨汉高速的危害表现为泥石流对桥墩的冲刷、掏蚀及大石块撞击的危害;其防治措施为加宽桥梁桥墩跨沟宽度、修筑排导工程、进行坡面及柱面防护。     

矮子沟泥石流影响因素及运动参数分析

通过对矮子沟流域进行现场勘查,收集相关气象及水文等资料,获取矮子沟流域的地形地貌特征、不良地质体分布规律、地震活动等数据,结合矮子沟流域的地质条件及降雨特征,对矮子沟泥石流的影响因素进行分析,探讨矮子沟泥石流的形成过程。在此基础上选取五个典型断面结合经验公式进行运动参数的分析计算,经计算沟口处断面的泥石流的流速为7.54 m/s,流量为948.63 m3/s,此次泥石流总量为60.08万m3,这些运动参数可以为矮子沟泥石流防治方案的选择及防治工程的设计提供参考。更多还原     

5·12汶川地震对磨子沟的影响及震后泥石流活动状况

磨子沟位于四川省汶川县银杏乡,属岷江上游右岸支流,5·12汶川地震对其造成了严重影响。地震引发了大量的崩塌、滑坡,其中8处大型崩塌和滑坡对沟道造成了严重堵塞,并为泥石流活动提供了良好的条件。地震后磨子沟泥石流十分活跃,仅2008年7-9月就暴发了75阵阵流,3次堵断岷江并形成堰塞湖,淹没了岷江左岸村庄;2009-2011年又多次暴发泥石流并堵塞岷江。持续的降雨监测数据表明,震后初期磨子沟发生泥石流的日雨量条件急剧降低,目前有逐步回升的趋势。通过对比磨子沟流域震前(2005年6月)、震后(2008年6月)及泥石流事件后(2010年12月)等不同时段的遥感影像,结合实地调查和震后高分辨率航空影像的解译,分析了地震对磨子沟的影响,估算出地震形成的崩塌和滑坡方量超过3 000×104m3;根据不同暴雨频率下的泥石流流量计算,得出2008年7月14日最大一场堵江泥石流的规模为2.57×105m3,其峰值流量为541 m3/s,为50年一遇的规模;已发生的泥石流仅从沟道内带走约2.5×106m3的固体松散物质,沟内剩余的巨量固体松散物质将使磨子沟的泥石流活动持续相当长的时间,并具有再次堵断岷江的风险。     

栾川县暴雨泥石流预警模型研究倡--以“7.24”暴雨泥石流为例

以栾川县2010年7月24日暴雨泥石流为研究对象,对单沟泥石流进行预警研究。在参考前人研究成果及野外调查分析的基础上,结合栾川县降雨资料分析结果,选取前5d间接雨量、24h最大降雨量、1h最大降雨量、松散物质储量、山坡坡度、沟床比降、沟床弯曲系数、补给长度比和植被覆盖率9个指标,建立了基于地质背景条件与降雨因素相耦合的泥石流预警模型。采用三标度AHP法对相关因子进行赋权,采用功效系数法确定预警因子的单项功效系数,并加权求和确定总功效系数,根据总功效系数与泥石流预警等级的对应关系,对研究区单沟泥石流进行预警。预警结果基本符合“7.24”特大暴雨下的泥石流历史灾害发生规律,表明此预警模型是合理的,适用于对栾川地区泥石流预警。