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。     

德钦县城直溪河泥石流成灾模式及运动过程模拟

云南省德钦县曾多次暴发较大规模的泥石流,是云南遭受地质灾害最严重的地区之一。根据直溪河泥石流的分区、物源、流体和堆积等特征,首先确定了直溪河泥石流的5种成灾模式:崩塌-碎屑流、岩质滑坡-碎屑流、土石混合体滑坡-碎屑流、松散堆积层-基岩接触面滑坡-碎屑流和松散堆积层内滑坡-碎屑流;其次,采用FLO-2D模型对直溪河在10年、20年、50年和100年一遇暴雨周期下发生泥石流时的运动情况进行模拟,定量分析了不同降雨重现期的最大流速、最大堆积深度、冲出沟口堆积距离和体积规模。结果表明:该泥石流暴发时具有启动加速度大、流速快、破坏力强、流通区长的特点;当100年一遇的泥石流发生时,其最大流速达到了3.07 m/s;最大泥深为2.27 m;泥石流冲出方量为84419 m3;致灾面积达到91600 m2。研究结果可为直溪河泥石流灾害防治与治理提供数据参考,为德钦县防灾减灾工程设计提供依据。     

基于FLO-2D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3.97×10~4 m~3,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Massflow模型的西藏仁布杰仲沟泥石流运动特征分析

为探明杰仲沟流域上游的潜在物源在极端条件下形成泥石流灾害,对沟口建筑及G318国道的危害性。以实地无人机拍摄数据为基础,通过三维建模生成研究区高精度的数字高程模型(DEM),再利用基于泥石流运动深度积分的Massflow数值分析方法,模拟泥石流的运动过程。首先分别用两种模型(Voellmy模型和Manning模型)对已发生的泥石流灾害进行了模拟,将模拟结果与现场实际情况进行对比验证,选取了结果更精确地Manning摩擦模型并确定了相应运动参数,在此基础上对体积为3. 0×10~5m~3的泥石流灾害进行了预测模拟评估。通过对模拟结果进行分析处理,划定了研究区内的四个危险区,为泥石流灾害的防治规划和设计提供了有效的参考依据。危险区A位于泥石流沟第一个弯道处,该区及以南区域,泥深和流动强度都较大,但该区域人类活动较少;危险区B位于第一个弯道与第二个弯道之间,危险区C位于第二个弯道处,这两个区域内泥深较大,局部区域流动强度较大,极端条件下,危险性相对较高;危险区D位于国道南侧,该区域流动强度相对较小,但流体在此区域易发生堆积,所以应提高公路下涵洞的排导能力。     

四川省泸定县深家沟泥石流特征及危险度评价

2006年7月14日泸定县深家沟暴发了一场灾害性泥石流,平均流速6.3m/s,由于泥石流位于县城,造成了较为严重的财产损失.流域面积小、坡陡、沟道短且比降较大是深家沟的主要特征.深家沟属于中度危险的泥石流沟,该沟一次泥石流最大堆积危险范围10633m2,最大堆积长度为147m,最大堆积厚度为1.45m.其防灾减灾措施主要是植树造林,拦挡排导,提高下游的排导能力.     

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。     

云南贡山818特大泥石流灾害调查分析与启示

本文是在野外调查的基础上,结合遥感解译数据,通过对地质环境背景分析,详细阐述了东月各河泥石流灾害的成因与特征:远距离、大坡降、窄峡谷的地形条件以及平直的沟道,为本次泥石流的发生提供了强有力的地势条件; 流域上游大量的松散堆积物为本次泥石流的暴发提供了充足的物源; 泥石流历时2273s,流速4.62ms-1,流量1008m3s-1,在沟口形成长度约300m、最大宽度约400m的堆积扇,冲出方量约60.5104m3,一次冲出固体物质总量41.95104m3,泥石流流体具结构性,直进性强,运动中无垂直交换,浆体浓稠,浮托力大,具有明显的辅床减阻作用和阵性运动特征,泥石流容重2.04gcm-3,属于特大型黏性泥石流; 泥石流在距沟口2.5km的弯道处超高现象比较明显,其高度为4.1m,泥石流整体冲击力为64.01kN,单块块石最大撞击力为491.27tf; 东月各河泥石流具有高落差、大坡降、窄峡谷、大体量、高速度、远距离的特点,其隐蔽性、突发性和破坏性极强,属于典型的高位泥石流。对该泥石流的形成机理和运动特征分析,可为整个怒江流域,乃至西南高山峡谷区高位泥石流灾害的早期识别、监测预警与风险评价等提供科学依据。     

基于FLO-2D数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究

泥石流和普通的山体滑坡不同,它是发生在山区的一种含有砂土和石块的暂时性水流,具有宾汉体的性质和运动阻塞双重特性,国内外众多学者在流动学实验及流动学模型的基础上,对数值模拟方法进行了大量研究,通过泥石流的灾害范围、运动速度、运动时间与实际情况进行对比,开发出适用于泥石流预报的数值模拟程序,FLO-2D就是其中之一。工程实践证明,在对泥石流组成物质的流动特性研究基础上,对泥石流移动及沉积特性进一步研究是非常重要的。本文运用FLO-2D流动模型数值模拟方法对泥石流的移动特性进行模拟,以此分析泥石流流动及堆积特性与黏性系数和屈服应力的关系。通过分析得到:随着黏性系数的增大,泥石流流速呈非线性减少;屈服应力作为影响泥石流发生及停止的因素,随着屈服应力的增大,流深也随着增大,但在泥石流移动特性中,屈服应力对泥石流流速的影响并不明显;随着黏性系数的增加,泥石流冲击力减小,而随着屈服应力的增加,泥石流的冲击力则增大。     

舟曲“8．8”三眼峪特大泥石流特征值分析

在对甘肃省舟曲县“8．8”特大泥石流调查的基础上,分析计算了三眼峪泥石流的静力学和动力学特征值。三眼峪泥石流重度介于2．O～2．15t／m^3之间,属于黏性泥石流;支沟大眼峪和小眼峪坡降大,谷底窄,泥石流流速比主沟流速大,最大流速达9．2m／s,流通区积蓄能量巨大;主沟最大流量位于大眼峪沟与小眼峪沟交汇处（峪门口）,流量达1830m^3／s,一次最大冲出量为152×10^4m^3,泥石流规模为特大型;三眼峪沟泥石流冲压力最大为小眼峪沟沟口断面处,冲击力为245kPa;实测泥石流堆积扇中石块最大粒径为11．2m,计算三眼峪沟泥石流中石块最大运动速度达15．06m／s。特征值分析结果可为舟曲泥石流灾后重建过程中工程设计提供重要依据。     

基于BP神经网络的泥石流平均流速预测

泥石流平均流速是泥石流防治工程中不可缺少的重要参数,准确地预测泥石流平均流速对于泥石流防治工程的设计是至关重要的。将BP神经网络应用于泥石流平均流速的预测:将泥石流平均流速的影响因素--泥沙平均粒径、泥深、沟床比降和泥石流密度作为BP神经网络的输入单元,通过对云南东川蒋家沟泥石流观测数据的训练与预测建立了泥石流平均流速的BP神经网络预测模型。将预测结果与东川公式和曼宁修正公式的计算结果进行对比:曼宁修正公式和东川公式预测结果最大误差分别为27%和7.3%,BP神经网络的预测结果最大误差仅为3.2%,BP神经网络的预测精度是最高的,可见此方法对泥石流平均流速预测具有适用性和准确性。最后应用此方法预测了乌东德水电站近坝库区内的3条泥石流的平均流速分别为12.8 m/s、11.3 m/s和13.0 m/s,为库区泥石流防治工程提供了可靠的参考数据。     

平面二维泥石流数值模拟方法的探讨

本文提出了泥石流二维平面流动方程组，基于研究泥石流堆积泛滥的流速与泥深分布图像的构思，笔者应用有限差法进行了数值解，其计算结果与实测结果基本吻合。     

茨马绒沟泥石流运动及堆积特征

在回顾泥石流研究的基础上,对茨马绒变坡度沟泥石流进行调查研究.结果表明,该泥石流沟泥石流流速受沟床坡度控制明显,速度快慢交替,呈现出流通区与堆积区在时空上相互转化,在流通区内形成多个次级堆积区,从而在沟口一次冲出物堆积较少.针对这一特点,提出相应的变坡度沟泥石流的综合工程措施.     

四川省都江堰龙池8·13麻柳沟泥石流灾害特征

麻柳沟位于都江堰市龙池镇龙溪河右岸,＂5.12＂地震后麻柳沟流域内产生了大量的崩滑体,物源丰富。2010年8月13日,在强降雨作用下该沟暴发中等规模的泥石流,沟口堆积体积达8×104 m3,损毁了沟口处3户居民的房屋,并於埋了龙池景区公路。本文通过麻柳沟的实地调查取样和洪痕断面测定,分析了麻柳沟泥石流的形成条件和基本特点,并通过计算泥石流的容重、流速、流量等静动力学特征参数,对该泥石流沟的发展趋势进行预测。     

甘肃岷县浑水沟泥包砾成因机制及其灾害意义

2020年8月,甘东南地区持续降雨且伴随多个强降雨过程,岷县梅川镇浑水沟暴发泥石流,左岸方家山滑坡失稳下滑,严重威胁沟口成兰铁路安全。基于野外调查、遥感解译和室内测试结果,分析泥包砾的形态结构、矿物组成以及堆积特征,研究泥包砾形成的地质环境和机制,探讨泥包砾的灾害意义。研究结果表明：泥包砾分布于浑水沟流通区下游及堆积区,呈球形且具多层结构,由石英、方解石、黏土矿物等组成,其形成主要受控于流域第四系黄土和古近系泥岩中的黏土矿物,而较缓的沟道、岸坡黄土滑坡和崩塌的发育以及适宜的水动力条件,促进了泥包砾的形成和自生加大;泥石流冲击力随着泥包砾粒径的增大而增大,再起动所需临界泥石流流速相较于块石较小;泥包砾是古近系泥岩与泥石流共同作用的结果,具有加剧泥石流危害的作用,因此亟需治理浑水沟泥石流以保证成兰铁路的安全运营。     

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。     

运用Voellmy模型方法模拟泥石流运动堆积动力过程

泥石流流体具有速度快、破坏力强的特征,严重威胁着山区城镇的建设、民众生命以及财产安全。如何针对泥石流的运动堆积过程进行模拟一直是泥石流研究的热点和难点。基于近似Voellmy解的连续介质理论,建立泥石流动力模型,采用数值模拟仿真的方法,以一典型的泥石流沟为研究实例进行分析,通过模拟泥石流运动、堆积的动力过程,分析其最大速度、压力、过流量、堆积高度以及堆积面积,为后期泥石流危险性评价区划及防治提供有力支撑。     

基于φ值粒度成分分析的泥石流动力特性

为了更准确地预测乌东德水电站库区方山果沟泥石流的动力特性,首先采用概率累积曲线法对沟口堆积颗粒进行沉积环境的定性判断,然后采用图算粒度参数法对泥石流堆积物进行分析,并对泥石流的动力特性进行初步的定性判断,最后根据堆积颗粒受力分析结合初步的动力特性的定性判断结果建立固体颗粒的力平衡方程。通过对方山果沟泥石流堆积物进行分析,得出方山果泥石流沟具有以下动力特征:方山果沟泥石流堆积物以碎石为主,分选很差;在搬运能力极强的重力斜坡作用下以推移、滚动搬运的方式为主。在此基础上计算得到方山果沟泥石流流速ub=8.67m/s。     

泥石流平均流速预测模型及敏感因子研究

为了探求泥石流平均流速敏感因子及影响因素耦合关系,本文采用BP神经网络和支持向量机模型对蒋家沟泥石流数据进行预测,对两种泥石流平均流速预测模型的学习与泛化能力进行比较,并对平均流速各影响因素的敏感程度进行分析,建立了泥石流平均流速敏感因子预测模型。结果表明:支持向量机的泛化能力优于BP网络,更适合样本数量较少的泥石流动态预测。沟道比降和不稳定层厚度是泥石流平均流速的主要影响因子,各因子之间存在复杂的耦合关系。基于不稳定层厚度和泥面比降的泥石流平均流速预测模型精度较高,能够定量描述泥石流动态与影响因子间的响应关系。研究成果可为泥石流防治提供依据。