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TELEMAC-2D模型的深圳洪涝风险评估

基于TELEMAC-2D模型构建深圳市深圳河流域洪涝仿真模型,选取两场实测暴雨(20180607和20180916)的内涝淹没资料对模型进行验证,结果表明所构建的模型具有较好的可靠性和精度。采用构建的仿真模型模拟暴雨重现期为50年一遇、雨峰系数为0.4条件下,降雨历时分别为30 min、60 min、90 min和120 min 4种情景下洪涝发生的过程,获取积水深度、积水面积和流速等致灾因子,考虑不同流速和积水深度组合情境下对深圳河流域进行内涝风险评估。结果表明：随着降雨历时的增加,积水深度、积水面积和流速均增大;根据积水深度和流速对深圳河流域进行洪涝风险分区,中高风险区面积随着降雨历时的增加不断增大;中高风险区占流域总面积比例较小,但容易出现人员伤亡和财产损失,当出现中高风险区时,应及时发布信息,积极采取应急减灾措施。     

基于信息量模型的神农架林区滑坡风险评价

在地理信息系统的支持下,以滑坡灾害频发的湖北省神农架林区为研究对象:首先,选取地层 年代、与断层距离、高程、坡度、与水系距离、与公路距离以及土地利用作为滑坡危险性评价指标,运用信 息量模型得到研究区滑坡危险性区划图;然后,选取人口、建筑物、交通线路以及土地资源作为承灾体, 根据承灾体不同类别的抗灾能力进行易损性赋值,空间叠加后得到研究区承灾体易损性区划图;最后, 通过风险等级矩阵的两两比较对研究区进行滑坡风险区划。研究结果表明:神农架林区的极高风险区 和高风险区主要分布在神农架林区的东部,风险区划结果基本符合神农架灾区的实际情况。     

宁夏隆德县泥石流形成条件分析

2013年,隆德县遭遇了50年一遇的强降雨,导致境内发生了17处泥石流.在野外详细调查的基础上,结合区域现有资料,从沟坡比降、物源和水源三个主要方面分析了隆德县泥石流的形成条件.结果表明:隆德县泥石流均分布于丘陵地貌区,坡度范围在20°～50°之间,相对高差在50～100m之间,为泥石流的发生提供了有利的地形地貌条件;流域内新近系(Ngn)桔红色砂质泥岩残坡积物,具有弱膨胀性,吸水后会发生一定程度的崩解软化,导致土体结构联结减弱、强度降低,构成了泥石流的物源;降雨是隆德县泥石流最主要的触发因素.通过实地调查与降雨数据分析,可知隆德县泥石流的形成主要受前期降雨的影响,属于前期降雨控制型泥石流.因此,可通过监测前期降雨,特别是间接前期降雨,对泥石流进行预警预报.     

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。     

宁夏隆德县泥石流形成条件

2013年,隆德县遭遇了50年一遇的强降雨,导致境内发生了17处泥石流。在野外详细调查的基础上,结合区域现有资料,从沟坡比降、物源和水源三个主要方面分析了隆德县泥石流的形成条件。结果表明:隆德县泥石流均分布于丘陵地貌区,坡度范围在20°~50°之间,相对高差在50~100m之间,为泥石流的发生提供了有利的地形地貌条件;流域内新近系(Ngn)桔红色砂质泥岩残坡积物,具有弱膨胀性,吸水后会发生一定程度的崩解软化,导致土体结构联结减弱、强度降低,构成了泥石流的物源;降雨是隆德县泥石流最主要的触发因素。通过实地调查与降雨数据分析,可知隆德县泥石流的形成主要受前期降雨的影响,属于前期降雨控制型泥石流。因此,可通过监测前期降雨,特别是间接前期降雨,对泥石流进行预警预报。     

极端降雨条件下濮阳市马颊河流域水灾害风险研究

近年来,极端降雨事件频发,给城市健康发展带来阻碍,北方平原城市存在降雨量偏少、地势平坦、河流水动力不足等现象,在面对超标准暴雨事件时,存在较大风险。以北方平原城市濮阳市马颊河流域为研究对象,基于MIKE FLOOD平台构建一维河网-二维地表模型相耦合的大尺度洪涝数值模拟模型,利用实测水文数据,对模型关键参数进行本地化处理,对100 a一遇降雨及极端降雨条件下区域洪涝状况进行了研究。研究结果表明,当河流糙率取值0.031、居民用地糙率取值0.08、有植被覆盖的土地糙率取值0.025、空地糙率取值0.028时,模型模拟精度较高。两种暴雨条件下,清丰县城、濮阳市区、濮阳县城受灾情况较为严重。极端降雨条件下,受灾面积、淹没水深、淹没时长均明显增加,受灾规模呈显著扩大趋势,积水深度超过1 m区域面积最大可达315.5 km²,是100 a一遇降雨的6倍。极端降雨条件下,高风险区域面积达100 a一遇降雨的6.26倍,灾害风险严重程度显著上升;遭遇极端降雨时,应提升应急反应速度,加强防御能力,多措并举保障人民生命财产安全。     

小木岭泥石流堵江风险数值模拟

利用RAMMS对泥石流在不同暴雨频率下进行模拟,可对泥石流堵河风险做出预测。小木岭泥石流在10 a一遇、20 a一遇、50 a一遇、100 a一遇暴雨频率下发生泥石流的可能较大,均会将绵远河主河道局部堵塞甚至是完全堵断,出现堵江的可能性极高。应根据实际情况加强沟道内的水土保持和周边区域的降雨监测,以期达到防患于未然的目的,减小其带来的破坏。     

四川崇州大岩沟泥石流成因机制及危险性评价

大岩沟泥石流位于四川省崇州市鸡冠山乡苟家村,在2008年"5.12"特大地震后曾发生过多次泥石流。为了对该泥石流进行成因机制探讨与危险性评价,现对其区域地质特征作详细勘查,这些为大岩沟泥石流的发生提供了基本条件。泥石流的活动强度大,致灾能力较强,而综合承(抗)灾能力差,最终判定受灾体处于灾变的临界工作状态,建议及时采取措施进行泥石流灾害防治。     

山地城市暴雨洪水中人车失稳风险数值模拟研究

【目的】为定量分析山地城市暴雨内涝中行人和车辆的失稳风险特征,【方法】以重庆市悦来新城某排水片区为研究区域,构建一二维水文水动力耦合模型,对研究区不同降雨情景下的承灾体暴露性进行了模拟分析,按照最不利原则,从失稳风险范围和失稳持续时间等维度计算分析了典型人车(轿车、SUV、成人、儿童)的失稳风险。【结果】结果显示：降雨重现期越大,承灾体暴露性越高,失稳开始时间越早,持续时间越长,轿车的失稳风险最高,SUV次之,成人最小;四类承灾体在不同重现期下的轻微风险区域占比均最大,且其分布与积水深度较浅(如低于0.15 m)或流速值低于0.4 m/s的区域分布较为相似。【结论】结果表明：失稳风险等级越高的区域,其面临的洪水特征可能越复杂,尤其对于地形起伏多变的山地城市,应根据承灾体的特征进行风险图绘制,并结合降雨预报进行风险预警,提升灾害应急管理的精细化水平。     

瀑布沟水电站工程区响水沟泥石流风险性评价

在对大渡河流域内的瀑布沟水电站工程区内的泥石流分析基础上,以响水沟泥石流为例,针对水电站工程区讨论了单沟泥石流的风险评价方法。采用联合国对自然灾害风险的定义及其定量表达即"风险度=危险度×易损度"的方法,通过建立危险性评价模型和易损性模型,再根据布拉德福定律中的区域分析方法将危险度、易损度、风险度划分为5个等级。在此基础上,对研究区的响水沟泥石流进行了危险性分析和易损性评价,得出风险分析结果:响水沟泥石流为高风险性。     

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。     

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。     

基于降雨频率的泥石流危险性评价研究

以强震区四川省汶川县为典型研究区,采用GIS技术与层次-信息量模型相结合的方法,针对震区震后特殊的地质环境,首先,选取了6类影响物源敏感性的因子(坡度、高程、距水系距离带、断层影响带、地震烈度、岩土体类型),对形成泥石流的最重要影响因素物源进行敏感性分析,生成汶川县滑坡敏感性评价图,将其归化至泥石流流域中,计算出泥石流敏感性,并分别在100 a一遇和50 a一遇2种不同降雨频率的影响下分析其泥石流危险性。最终,利用ArcGIS空间分析功能生成高、中、低3级危险性区划图,从而确定在不同降雨下需要重点监测与防治的泥石流沟道。     

震后泥石流的阻力特性及冲出总量计算

“5·12”汶川地震后泥石流汇流区和流通区沟道内覆盖有巨厚的滑坡、崩塌等松散物质.松散物质在强降雨作用下容易启动形成泥石流.泥石流形成后通过时会侵蚀松散堆积物,与沟床存在动态的物质交换,其规模沿程不断扩大,而且运动阻力特性不同于一般定床情况.为定量分析动床条件下泥石流阻力和一次降雨引发泥石流的冲出总量,本文首先以灾区6条泥石流沟为研究对象,通过多元回归分析发现泥石流阻力与输沙量和弗罗德数存在良好的相关性,初步得到了泥石流动床阻力的估算方法.然后统计分析了北川和清平16条泥石流沟的基本数据,发现一次降雨引发泥石流的冲出总量与日降雨量和流域汇流面积存在较好的幂指数关系,得到了降雨控制型泥石流总量估算方法.研究结果对震后泥石流防灾减灾工程设计具有一定的参考价值.     

城市洪涝损失评估与应对措施效益分析——以广州市为例

气候变化和城镇化使得城市洪涝风险加剧,对城市区域的洪涝损失评估有助于洪涝风险的科学管理。以广州市为例,对不同重现期暴雨损失现状进行评估,综合考虑气候变化和社会经济发展影响,对未来暴雨损失进行预测,并对洪涝应对措施展开成本效益分析,结果表明：广州市现状洪涝年均期望损失约为5.88亿元,受气候变化和社会经济发展影响,未来洪涝灾害损失会进一步增加,其中社会经济发展带来的承灾体暴露度增加影响大于气候变化影响;对广州市城市防涝工程的成本效益分析可知,对于50年一遇以下暴雨,工程措施效益较为显著,超过50年一遇的暴雨,可采取以洪水保险等经济手段转移风险。     

老城区海绵改造降雨致涝及污染物输移过程数值模拟——以西安市小寨老城区为例

以西安市小寨老城区为例,采用二维城市雨洪模型模拟分析海绵改造前后不同降雨重现期下的降雨致涝和污染物输移过程。结果表明:改造后小寨老城区2年一遇降雨条件下未出现明显积水;20年一遇降雨条件下由改造前15处积水减少为改造后5处积水;50年一遇设计降雨条件下由改造前29处减少到改造后13处积水。对比小寨老城区海绵改造前后积水水量,2、20、50 a重现期下积水水量峰值分别削减62.04%、37.13%、32.43%;污染物扩散面积和降雨重现期相关,50年一遇降雨重现期下污染物扩散面积最大。     

基于DAN3D的五花海泥石流运动过程模拟研究

2017年8月8日九寨沟景区发生7.0级强烈地震,地震诱发景区内多处崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。五花海泥石流沟口正对五花海景点,地震诱发沟域内产生大量崩滑、震裂松散物源,一旦遇到强降雨,可能形成泥石流冲出沟口,对五花海景观造成强烈破坏。本文通过DAN3D软件对泥石流进行数值模拟,预测了泥石流50 a与100 a一遇的运动过程,可以得知50 a一遇工况下泥石流不会大量冲出,少量冲出泥石流会对栈道构成一定威胁。100 a一遇工况下,泥石流浆体大量涌出,泥沙大量冲入五花海,会对五花海景观水质构成严重威胁。根据模拟结果,提出了"拦挡物源、围堰停淤、拦水过滤"的防治建议。     

基于FLO-2D的泥石流工程治理效果分析——以都江堰银洞子沟泥石流为例

选取地震区典型泥石流沟银洞子沟作为研究对象,运用FLO-2D软件再现该沟2013年泥石流发生过程,验证了通过研究区雨量数据获取泥石流流量线方法的可靠性以及相关模拟参数选取的合理性。在此基础上,基于泥石流发生频率和暴雨爆发频率相同的假设,对不同爆发频率下的泥石流工程治理效果进行了分析。结果表明:工程治理后,当爆发频率为30,50 a时,工程治理效果显著;当爆发频率为100 a时,工程治理效果不显著。因此,建议相关管理部门加强极端降雨条件下泥石流的预警和防治工作。     

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。