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。     

西藏某水电站坝前支沟泥石流发育特征及危险性评价

泥石流对水电工程的建设及安全运行造成不同程度的影响,尤其是坝前泥石流直接决定了水电工程的坝址选择和枢纽布置。西藏某拟建水电站坝前支沟发育泥石流,对该沟进行泥石流危险性评价十分必要。通过现场调查,结合遥感解译、现场试验等,详细研究了该泥石流的形成条件及发育特征,并确定了泥石流动力学特征值。选取泥石流规模、频率、流域面积等7个影响因素作为评价指标,采用熵值法评价认为该泥石流处于中度危险。利用FLO-2D数值模拟方法研究泥石流运动全过程,结果表明7号沟堆积扇附近沟段、沟底高程3 900.00 m以下宽阔沟段危险性呈中-低危险区范围,对沟内拟布置建筑物及施工期人员和设备安全均影响较大,需采取针对性防治措施。     

基于Voellmy模型的哀牢山地区滑坡泥石流灾害运动过程数值模拟

我国西南山区滑坡泥石流灾害常发,滑坡泥石流灾害体运移堆积的范围是开展区域地质灾害危险性评价的重要指标之一。以云南省哀牢山地区水塘镇芭蕉树滑坡泥石流灾害为研究对象,利用Voellmy流体运动模型进行灾害体运移堆积全过程数值模拟反分析,获取数值模拟模型参数。利用反分析得到的模型参数建立与芭蕉树滑坡泥石流所处地质环境条件相似的戛洒镇南恩小学滑坡数值模型,进行滑坡泥石流灾害运移堆积过程模拟分析,模拟结果与野外地质灾害危险性评估结论符合程度较高。     

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。     

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。     

汉源县范家沟泥石流拟设工程治理效果研究

范家沟1998年至2020年间先后暴发6次规模不等的泥石流灾害,对沟口工业园区造成严重威胁,因此,有必要对拟设拦砂坝工程治理效果进行研究。本文分析了范家沟的地质条件,利用FLO-2D模拟不同降雨频率下泥石流的运动堆积过程,比较了自然工况及治理工况下拟设拦砂坝防治效果。结果表明:在自然工况下泥石流能冲至沟口工业园区内;在治理工况下,拟设拦砂坝能有效拦截泥石流并使泥石流停积在沟道内。本次模拟结果可对拦砂坝的设计提供一定参考。     

雅砻江中游卡拉地区泥石流危险性区划

以雅砻江中游卡拉地区为研究区,根据泥石流形成条件,基于GIS平台选取坡度、岩性、崩滑坡点密度、地质构造缓冲区及归一化植被指数等5个泥石流危险性评价因子,采用AHP法确定其权重,结合信息量法完成了研究区泥石流灾害危险性区划。结果表明:在极低度危险区内泥石流沟面积仅占危险等级面积的3.71%,而中度危险及以上的区域包含的泥石流沟面积占研究区泥石流沟总面积的75.24%,与实际泥石流发育规律相一致,说明在泥石流危险性区划中,运用AHP-信息量法并结合GIS的空间分析功能的定量评价方法具有较高的可信度。     

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。