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。     

基于FLO2D模型的泥石流治理工程效益评价

泥湾沟为白龙江一级支沟,沟内地质构造发育,固体松散物质丰富,历史上曾爆发多次大规模泥石流灾害,属典型暴雨型黏性泥石流。为更好的对该工程效益进行评价,本次采用FLO-2D模型对其治理前后不同频率的泥石流运动、堆积情况及危险性进行模拟对比。研究结果表明,防治工程的布设能有效拦截流域内松散物质,拦截方量约为3.97×104m3,回淤反压稳固坡体效果更加明显;泥石流流速控制作用明显,1%降雨频率下到达沟口处流速为2.7m/s,且呈沿拦挡工程逐级减小的趋势。在松散物质及流速得到有效控制的情况下,泥石流冲出方量减少,堆积范围缩小,缩小比例最大达84%。该方法不仅有利于评价泥石流治理效益,也对泥石流治理方案的提出提供有效的数据支持,是值得借鉴与参考的一种评价方法。     

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.     

基于数值模拟的暴雨泥石流暴发频率计算模型

在缺失可靠降雨数据的地区,为解决泥石流暴发频率这一现实问题,从泥石流形成机理出发,由泥石流堆积特征反演形成条件,构建了基于数值模拟的泥石流暴发频率计算模型。该模型利用泥石流固体物质量估算模型和流域洪水流量推算模型,确定固体物质量、洪水流量、泥沙体积浓度后,通过FLO-2D流体模型计算得到与实际情况最符合的模拟情景,即可反推出已发泥石流事件的暴发频率。并以7 4石棉县马颈子沟和熊家沟泥石流为例,计算出两处泥石流的暴发频率皆为100年一遇,案例研究表明,该模型具备定量确定泥石流暴发频率的能力,对于泥石流预警预报和防灾减灾具有较强的理论和实践意义。     

泥石流堆积形态影响要素的数值模拟

本文运用泥石流堆积数值模拟方法,对影响泥石流堆积形态的主要因素分别进行了变化趋势的模拟分析,展示了堆积区地形坡度的差异、泥石流体重度变化和一次泥石流冲出量大小不同等所产生的泥石流堆积形态和空间展布范围的变化规律.研究结果可应用于分析预测不同条件下、不同类型的泥石流灾害发生范围及强度分布,进而为灾害风险评估提供基础.     

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。     

基于HYDRUS-2D的渗滤池回灌地下水数值模拟研究

人工回灌是提高水资源利用水平的重要工程措施。深入研究渗滤池回灌过程机理,基于Hydrus-2D,结合具体渗滤池回灌算例,建立渗滤池回灌的二维饱和-非饱和渗流数值模型。模拟结果表明：回灌水入渗形成的＂湿润峰＂逐渐向饱和带移动,同时饱和带的浸润线逐渐上升,形成不断扩大的饱和区,直到形成一个连续的饱和带。回灌水出流速率经过了迅速增大到一峰值后快速减小,然后又缓慢变小的过程,回灌水入渗速率随时间变化的这一特征与Green-Ampt入渗模型的结论是一致的。     

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。     

基于FLO-2D的都江堰市龙池镇黄央沟泥石流数值模拟

利用HEC-HMS软件结合ArcGIS技术模拟都江堰市龙池镇黄央沟2010年8月13日泥石流的清水流量过程线,然后生成的清水过程线输入到FLO-2D软件中模拟了黄央沟泥石流的运动和堆积过程,计算了堆积的深度和分布范围。文中分析比较了模拟结果与实际调查结果,误差较小。可见基于FLO-2D的泥石流规模预测具有一定的应用意义,预测结果可以为泥石流的防治和预警提供依据。     

泥石流堆积过程数值模拟及防灾效益评估方法

根据动量守恒和质量守恒原理 ,研究建立了泥石流堆积过程的数学模型 ,运用有限差分法求解数学模型 ,用以模拟泥石流堆积的动态过程。在此基础上 ,结合云南省东川市深沟泥石流堆积区的实际情况 ,对泥石流灾害的危险范围和程度进行了分析评价 ;结合各类受灾体经济损失评价 ,对比防灾工程造价 ,进行了减灾效益分析评价。     

基于数值模拟的强震区典型泥石流堵江模式分析

受512汶川强震影响,大量崩滑体出现在震中岷江流域,伴随极端降雨天气它们逐步转化为泥石流灾害。2011年7月3日,受强降雨影响震中附近高家沟暴发泥石流,完全摧毁沟口地物,并且部分堵塞岷江,严重威胁高速公路隧道入口及国道。为了减少强震区泥石流堵江带来的损失,本文选取强震区岷江流域高家沟泥石流作为研究对象,采用数值模拟的方法,模拟不同降雨强度下（5a、20年、50a、100年）高家沟泥石流的运动特征,进而分析其不同程度的堵江模式。经过野外验证2011a73高家沟泥石流数值模拟精度可达81.4%,模拟结果表明,高家沟泥石流5年一遇降雨条件下没有松散堆积物冲出,20年一遇降雨条件下虽有部分松散堆积物进入岷江但未形成堵江,50年一遇降雨条件下则出现部分堵断岷江现象,100年一遇降雨条件下则完全堵塞岷江。该研究结果将为今后强震区泥石流堵江判识及监测预警提供科学依据。     

拦挡坝影响下泥石流堆积体侵蚀特征的模型试验研究

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基于Flac3D和3DEC数值模拟技术的岩体稳定性评价

本文选取神仙居景区内般若道景点坡体为研究对象,利用无人机航拍技术进行复杂地形建模。在结合现场测量的地形地貌、工程地质条件和边坡岩体的破坏现状等基础上,采用Flac3D有限差分数值模拟技术和3DEC离散元数值模拟技术相结合,利用Flac3D对岩体整体稳定性、应力分布和位移变形分布进行模拟分析;使用同一模型,利用3DEC离散元数值模拟技术模拟局部岩体的变形崩塌过程,对岩体局部的稳定性进行模拟分析。结合两者模拟分析的结果,对岩体稳定性进行综合评价,以此增加数值模拟分析的可靠性。数值模拟结果表明,表面破碎的岩体稳定性差,极易崩落,并对般若道处的游路行人安全构成威胁,这一结果和实际调查结果基本一致,建议对该路段进行绕避。     

工程因素对围岩稳定性影响三维数值模拟分析

结合某地下工程实际,运用FLAC3D模拟了巷道断面形状、开挖面距离以及开挖顺序对巷道围岩稳定性的影响,并模拟了围岩深部多点位移规律。结果表明,相同围岩条件下,不同断面形状其力学效应不同,同一断面在不同围岩条件下变形不一样;围岩水平位移曲线随开挖面的距离呈S形,围岩水平最大位移主要发生在距开挖面后方 2倍巷道长径的范围内;Ⅲ级围岩深部位移影响范围约 2 .8～ 4 .3m,Ⅳ级围岩影响范围 6 .9～ 7.8m;对较大断面,分步开挖有利于围岩控制。     

隧道穿越泥石流堆积体的数值模拟及优化处治

根据泥石流堆积体的地质特征, 结合都汶高速公路福堂隧道工程背景, 建立三维数值模型, 分别进行隧道穿越泥石流堆积体时无支护状态、设计支护状态和优化支护状态下以及泥石流堆积与侵蚀条件下的模拟分析。结果表明:在泥石流堆积体内开挖隧道时, 拱顶沉降是隧道变形的主体部分, 并直接导致了地表的沉陷及隧道边墙的收敛变形; 在采用超前注浆并加长锚杆长度的措施进行针对性的优化处治后, 隧道衬砌的变形及地表沉陷明显降低, 表明处治优化是有效的; 隧道拱顶上方泥石流覆盖层的厚度小于14m时, 隧道处于明显不安全状态, 泥石流覆盖层厚度大于42m时, 围岩形成自稳体系。     

基于well-balanced数值方法的震区狭陡型泥石流运移过程研究

汶川地区是泥石流灾害的多发地区,其中存在着一种狭陡型泥石流。狭陡型泥石流具有纵坡坡降大,物源储量大,冲出规模较大等特点,所以在对灾区泥石流的防治需要重点关注。本文针对汶川地区的狭陡型泥石流,利用well-balanced数值方法对其进行研究,并以汶川县绵虒镇瓦窑沟为例,通过模拟其各个爆发频率的流速和流深,研究其流动过程、冲出和堆积范围,并从地形地貌和流体能量的方向解译了模拟结果。well-balanced数值方法能够很好的处理复杂地形的泥石流运移问题,对于狭陡型泥石流可以得到更为准确的模拟结果。根据模拟结果显示2%爆发频率的泥石流的固体物质有1.87×10⁴ m³,最大冲出长度为185 m,堆积扇堆积面积为2.88×10⁴ m²和调查结果比较确定方法的可靠性。研究其流动过程表明狭陡型泥石流的运移过程和泥石流沟的地形地貌有很大的关联：在弯道区域流体能量逐渐累积,在直线沟道区域泥石流流体能量和流速的最大值,在下游坡度较为平缓位置泥石流流深达到最大值,最后冲出沟口。基于上述结论为汶川地区的狭陡型泥石流灾害治理和防治工作提供工作方法和合理的工程建议。