基于RAMMS锄头沟泥石流运动过程模拟

2013年7月,汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害,对沟口居民区和交通干线造成严重破坏,造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算,利用RAMMS软件基于Voellmy模型和REK模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟,获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明,沟口处沟道泥深约2～6m,平均流速2～4m/s。对堆积范围进行校核,与实地调查结果基本吻合,模拟结果对泥石流运动特征分析及其防治具有积极意义。     

基于RAMMS锄头沟泥石流运动过程模拟

2013年7月,汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害,对沟口居民区和交通干线造成严重破坏,造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算,利用RAMMS软件基于Voellmy模型和REK模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟,获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明,沟口处沟道泥深约2～6m,平均流速2～4m/s。对堆积范围进行校核,与实地调查结果基本吻合,模拟结果对泥石流运动特征分析及其防治具有积极意义。     

基于RAMMS锄头沟泥石流运动过程模拟

2013年7月,汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害,对沟口居民区和交通干线造成严重破坏,造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算,利用RAMMS软件基于Voellmy模型和REK模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟,获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明,沟口处沟道泥深约2～6m,平均流速2～4m/s。对堆积范围进行校核,与实地调查结果基本吻合,模拟结果对泥石流运动特征分析及其防治具有积极意义。     

基于FLO-2D数值模拟的工布江达县城泥石流灾害危险性评价

工布江达县位于藏东地区,雨季区内泥石流频发,对人民基本生活和区域经济建设与发展造成了严重影响。为研究藏东地区中—小型泥石流灾害对城镇居民聚集区的危害特征和潜在危险性,运用FLO-2D软件,以西藏自治区工布江达县县城周边居民分布较为集中的5条泥石流沟为研究对象,通过模拟泥石流泥深和流速等方面的冲淤特征,以县城典型泥石流沟模拟冲出结果为基础,确定泥石流强度并划定危险性分区,分析泥石流危险分区与居民聚集区之间的拓扑关系,评估县城周边泥石流危险性,为工布江达县城的城镇规划和防灾减灾提供技术参考。      

雅鲁藏布江色东普沟冰崩—堵江—溃决灾害数值模拟

为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩—堵江—溃决灾害链的动力演化过程,基于Massflow数值模拟仿真平台,使用Fortran编程语言,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发以优化Voellmy模型,模拟冰崩—泥石流动力过程;将模拟泥石流得到的堰塞坝体嵌入地形中,运用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过Manning模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩—泥石流—堵江—堰塞湖—溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减灾工作提供有效支撑。为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩-堵江-溃决灾害链的动力演化过程,采用Massflow数值模拟仿真平台,以Fortran语言为编程手段,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发优化Voellmy模型,模拟冰崩-泥石流动力过程;将模拟泥石流所得到的堰塞坝体嵌入地形中,采用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过曼宁模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩-泥石流-堵江-堰塞湖-溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减工作提供有效支撑。     

基于FLO-2D的矿山泥石流运动特征及危险性评价——以甘肃省岷县簸箕沟矿山泥石流为例

岷县簸箕沟金矿因人类开采活动引发了矿山泥石流灾害. 采用FLO-2D软件模拟分析了降雨强度重现期50 a及100 a条件下的簸箕沟泥石流运动特征, 进行危险性评价和分区, 并结合实际发生情况做了精度验证. 结果表明: 簸箕沟泥石流的堆积扇范围、堆积深度以及平均流速等运动特征参数随着降雨重现周期的变长而增大, 堆积扇中部的堆积深度及流速明显大于两翼及前端. 泥石流的危险区集中分布于泥石流沟道以及沟口一定范围内. 随着降雨重现周期的变长, 高危险区面积比例由48%升高至54.0%. 通过精度验证得出模拟结果与实际情况基本相符, 可信度较高.     

基于CFX的江口沟泥石流危险区范围预测模拟

拟建猴子岩水电站移民安置点位于江口沟泥石流堆积扇上,通过现场调查泥石流形成条件和运动特征,获得了1958年发生的50 a一遇泥石流危险区范围,根据雨洪法计算确定了泥石流的相关运动学参数。使用基于有限体积法的CFX软件,选择Bingham流变模型对江口沟泥石流流动过程的液面分布情况和速度场进行了三维数值模拟,得出了泥石流危险区范围和速度场分布情况。模拟结果显示,江口沟50 a一遇泥石流流过堆积区的平均速度为5.76 m/s,其中最大速度为13.59 m/s。数值模拟计算得出的危险范围较1958年扩大,是因为早期泥石流堆积物将原有地面特别是沟道附近地面抬高,使得现状条件下泥石流更容易向两侧漫流泛滥而扩大。上述结果为泥石流防治工程设计及危险区范围划定提供了一种新的方法,对工程实践具有重要的指导意义。     

降雨驱动泥石流危险性评价

“5·12”汶川地震后大量滑坡崩塌体出现,伴随极端降雨极易向泥石流转换,其规模及危害程度远高于预期.2010年8月13日都江堰龙池场镇突发暴雨,导致八一沟泥石流暴发,冲毁拦挡坝,掩埋道路、房屋及农田.为了探索降雨驱动泥石流的危险性,选取八一沟泥石流作为研究对象,通过分析不同降雨频率下的泥石流暴发强度及周期,采用FLO-2D数值模拟方法开展危险性评价.经验证模拟精度可达78%,结合降雨频率（5年、20年、50年、100年、200年）、流速和堆积深度构建八一沟泥石流危险性评价模型并绘制分布图.结果表明,八一沟泥石流危险范围内高危险区占62%,中危险性区占28%,低危险区占10%,该结论为危险范围内重点设施的监测预警提供科学依据.      

地形地貌条件对兰州市泥石流灾害形成影响分析

通过对兰州市地质灾害详细调查确定的各类泥石流灾害点148处的统计,统计分析了地形地貌主要表现在沟床比降、沟坡坡度、流域面积、相对高差、流域形态和沟壑密度对泥石流控制影响分析,并对泥石流有主要控制影响的沟床比降、沟坡坡度、流域面积、相对高差4项进行了相关性分析,对该区域泥石流灾害的预警预报有一定的指导意义。     

城市泥石流风险评价探讨

探讨了城市泥石流风险评价的系统方法,该方法包括泥石流扇形地危险区划、城市易损性分析和城市泥石流风险评价三个主要内容。泥石流堆积扇危险区划是基于数值模拟计算出的泥深和流速分布图进行叠合完成的。以美国高分辨率的“快鸟”卫星影像为数据源,完成了研究区的城市土地覆盖类型遥感解译,在此基础上完成了城市泥石流易损性分析,应用地理信息系统提供的统计和分析工具,完成了研究区泥石流风险评价。该风险区划图可用于指导对泥石流易泛区的不同风险地带的土地利用进行规划和决策,从而达到规避和减轻灾害的目的,也为生活在泥石流危险区的城市居民提供有关灾害风险信息,以作避难和灾害防治的依据。     

山区公路地质灾害减灾决策支持系统——以西藏古乡沟泥石流为例

由于复杂地形条件和地质条件以及降雨、地下水等因素的影响,山区公路易受到泥石流、滑坡、崩塌、溜砂坡等地质灾害的危害。文章在对山区公路地质灾害模型研究和分析的基础上,建立了滑坡稳定性分析、泥石流活动性分析、泥石流危险范围预测与危险性分区、滑坡区公路整治方案优选、拦砂坝优化设计等灾害分析模型和减灾决策模型,通过数据库、分析模型和决策模型的集成,建立了基于组件式GIS的山区公路地质灾害减灾决策支持系统。作为系统应用的实例,文章最后讨论了系统在古乡沟泥石流危险范围预测的应用,预测了一定条件下泥石流堆积扇上的泥深,泥石流运动过程中出现的最大泥深、最大速率、最大动量和最大动能,为古乡沟泥石流的预防和治理提供了科学依据。     

云南省泥石流灾害危险度分区研究

本文应用数理统计方法，探讨了云南省泥石流灾害危险度分区评价方法，将云南省３８．４万ｋｍ＾２范围划分为９０３个评价单元，由计算得出泥石流危险极度，重度，中度和轻度四个等级的划分界线，并据此分析划分为１１个泥石流灾害危险区域，其中泥石流极危险区面积占全省总面积的７．４２％，重度危险区面积３７．７６％，中度危险区面积４４．８５％，轻度危险区面积９．９７％，为了进一步分析对比全省各地州市泥石流灾害危险度。     

基于数值模拟的耳阳河流域泥石流灾害危险性评价

洮河流域中游位于甘肃省南部,属泥石流高发区。耳阳河是洮河流域中游的一条重要支流,泥石流灾害尤其严重。为研究甘肃省南部小流域泥石流灾害的危险性,以耳阳河流域为研究对象,选取流域内居民相对集中的6条泥石流沟,用FLO-2D模型模拟了2012年5月10日实际降雨条件下的泥石流运动特征和堆积特征,得到了泥石流流量随时间的变化曲线、泥石流流体深度和流速在沟谷不同地段的空间分布,对“5·10”泥石流灾害过程进行了重现。模拟结果表明:泥石流爆发15～30 min后达到洪峰,约3 h后流量逐步回落;泥石流流动速度在流通区快,到沟口迅速下降,固体物质淤积阻塞河道。通过野外现场调查和遥感解译,发现模拟得到的泥石流发生过程、堆积区分布、泥石流影响区与现场调查和访问得到的实际情况基本相符。进而,采用相同的方法和参数,对2.0%和0.2%降水频率下泥石流的堆积范围、深度和流速进行了模拟分析,分别制作了上述工况下的泥石流危险性分区图,圈定了潜在威胁较大的人口聚集区,为耳阳河流域泥石流灾害的预防和治理提供了依据,也为类似泥石流提供了一种危险性分析的技术方法。     

非匀质泥石流运动特征与峰值流量关系研究

对非匀质泥石流运动变化特征进行预测评价是泥石流防治工程规划和预警预报系统建设的重要内容,也是目前泥石流领域亟需完善的重点问题。通过对泥石流泥位和流速实测资料整理和分析,构建了非匀质泥石流运动特征值预测模型,该模型在前人成果的基础上,利用较少因子就能够判别研究区泥石流运动变化特征,并以陇南地区礼县下胡杨沟泥石流为例,通过FLO-2D流体模型对50年一遇(2%频率)和20年一遇(5%频率)降水条件下泥石流运动特征进行模拟。结果表明泥石流容重为1. 83 t ·m-3时,下胡杨沟20年一遇的泥石流运动特征值最小且差异性不大;当泥石流容重为1. 97 t ·m-3时,下胡杨沟50年一遇的泥石流运动特征值最大且差异性悬殊;当不同规模泥石流流量达到峰值时均产生较大的泥位深度。进一步将泥石流运动特征值模拟结果与实测断面相结合检验分析,并反推已发生泥石流事件的峰值流量,与实际情况都具有较好的一致性,表明采用本文预测模型计算的结果具有一定的可靠性,可为泥石流防灾减灾和泥石流监测预警示范区建设提供参考。     

安宁河流域典型沟谷泥石流危险性评价

冕宁县安宁河流域为地质灾害密集分布区,安宁河断裂穿越于此,构造复杂,冷渍沟在上游左岸发育。在强降雨条件下,该沟就会暴发泥石流,堵塞安宁河流域和掩埋杀叶马村房屋和道路。冷渍沟泥石流具有流域面积小,主沟长度短,沟床纵比降大等特征,为了研究安宁河流域内泥石流的危险性,以冷渍沟为例,分析不同降雨周期下的泥石流暴发强度,模拟泥石流的运动过程并进行危险性评价。模拟的最大流速、最大堆积深度和降雨强度三者结合建立冷渍沟泥石流危险性评价模型。研究结果表明,冷渍沟泥石流危险范围内高危险区域占27%,主要集中在松散固体物质较多的沟道,中危险性区域和低危险区域各占56%和17%,该结论为危险范围内的居民和重点设施的风险管控提供参考。     

北京怀柔7·16暴雨泥石流发育特征与形成机理

2018年7月16日北京怀柔云蒙山地区突发山洪泥石流灾害,国道G111和省道S310多处毁损,周边4个乡镇506人被迫紧急转移。本文通过灾害发生前后高清卫星影像解译和现场详细调查,研究了区域内典型泥石流沟的地形地貌特征和松散固体物质来源,分析了泥石流形成的降雨激发条件,估算了容重、流速、流量等重要参数,并基于沟床块石稳定性分析改进了泥石流启动与降雨强度之间的关系式。研究表明,怀柔7·16泥石流属极端气象条件下短历时强降雨所激发的稀性泥石流,在连续2 h降雨条件下,其临界激发雨强不低于8~15 mm·h-1,物源主要来自于沟床堆积物的揭底输移,沟床岸坡松散堆积体侧蚀增加了物源补给,强降雨条件下很可能再次发生类似规模的泥石流。该研究可对今后区域内泥石流的防灾减灾工作提供参考。     

基于FLOW-3D的泥石流龙头运动过程模拟研究

由于2020年10月3日四川省阿坝州理县米亚罗镇突发暴雨,二经里沟暴发了泥石流,损坏沟口的高速公路,并堵塞河道。为了探索泥石流龙头运动特征,选取二经里沟为研究对象,通过调查分析得到泥石流物源分布及规模、沟道形态等特征,采用FLOW-3D数值模拟方法对该泥石流的运动特征进行分析。依据泥石流运动过程的不同特征,将全过程划分为物源汇集、运动特征突变、持续发展、泥沙堆积4个阶段,经验证模拟精度达88.98%。结合泥石流流动速度和堆积深度计算其强度指数,将其划分为4个等级并绘制强度分布图,其中极高强度区占2.4%,高强度区占5.1%,中强度区占13.6%,低强度区占78.9%。并通过三维建模在沟道拟设拦挡坝,模拟分析其对泥石流的减灾效果,为今后防治工程的修建提供科学依据。     

地形因素对白龙江流域甘肃段泥石流灾害的影响及权重分析

白龙江流域甘肃段是我国四大泥石流灾害多发地区之一,其中地形条件是形成泥石流的关键因素。文章在实地调查研究区内发育的1 008条泥石流沟的基础上,通过统计分析沟床比降、沟坡坡度、流域面积和相对高差4个主要地形因素数据与泥石流灾害的类型及易发程度的关系,研究其对泥石流灾害形成的影响。通过熵权法计算4个因素的权重,由权重大小排序分析了它们对泥石流灾害形成的贡献程度。结果表明:在200‰~400‰区间内的沟床比降、坡度大于30°的沟坡、相对高差大于300 m的山体、小于10 km2的流域面积对泥石流的形成和运动最为有利;对泥石流灾害形成贡献程度最大的为沟床比降,其次为相对高差和流域面积,最小的为沟坡坡度。该研究结果对此区域内泥石流灾害的监测预警及防治有一定指导意义。     

舟曲县三眼峪沟特大型泥石流的形成和运动特征

2010年8月8日凌晨,舟曲县城北侧三眼峪沟和罗家峪沟暴发了自1949年以来强度最大的特大山洪泥石流灾害。本文基于现场调查,对三眼峪沟泥石流的运动特征进行了分析。该流域泥石流的特征显示,三眼峪沟"8.8"泥石流在流域中游已基本形成,但是,由于沟谷不同地段沟谷形态及固体物质的特征不同,泥石流在冲淤和流量方面差异显著。三眼峪沟的两个支沟汇合后,泥石流流量迅速增大,但其最大峰值流量未形成叠加,主沟出山口处最大峰值流量达1833.18m3/s。     

基于数值模拟的群发性泥石流危险性评价

岷县是甘肃南部泥石流频发地区。岷县泥石流多分布于洮河干支流两岸,为群发性泥石流。为了研究群发性泥石流的运动及堆积特征,选取了甘肃岷县麻路河流域为研究区域,以流域内2012年“5·10”暴发泥石流造成重大损失的6条泥石流沟作为整体研究对象,并考虑主河对泥石流堆积物的冲刷携带,运用FLO-2D模拟降雨前主河流动情况及不同降雨频率条件下主河及泥石流的流动情况。根据野外调查结果对比2%降雨频率条件下泥石流模拟结果,验证模型的可靠性。基于模拟结果用ArcGIS进行危险性评价,识别流域内高危险泥石流沟并划定高危险居民区,统计受冲击范围,为泥石流防治和预警工作提供科学依据。