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。     

论泥石流流动过程中的失水现象

泥石流在运动和运移中,水的含量起着决定性的作用.但水的含量在其运移的全过程中不可能是一成不变的,当泥石流流经孔隙度大、渗透率高的区域时,其中大量水分就会渗出,从而明显地改变着泥石流的密度值,使其迅速变稠、变干,最终失去液体的动力而停积下来.由此可见,如果对泥石流流动过程中,水的丢失现象不加考虑,不进行专门的研究,那么对泥石流的认识也就不够全面.笔者从多年的泥石流防治工作中,观察和总结出有关泥石流流动过程中的失水现象.这在过去有关泥石流的研究中未见专门论述.对失水现象的研究,可以更好地认识泥石流的流态、搬运与堆积特性,更全面地考虑泥石流防治工程效益,并为正确指导防治工程--特别是排导工程的选用及设计提供更为科学的依据.     

Assessment of dynamic impact force of debris flow in mountain torrent based on characteristics of debris flow

Landslides and debris flows that occur around residential areas are considered, globally, as significant disasters that cause damage to human life and property. With terrain slope defining the flow characteristics of debris flows, flow depth, flow velocity, and impact force vary by time and distance. In particular, when a structure is located in the flow path of debris flows, the flow characteristics of debris flows vary by terrain slope and direction angle. To simulate the flow characteristics of these debris flows, the simulation results obtained by FLO-2D were analyzed with six-stage conditions for the research area. In the analysis, the flow depth, flow velocity, and impact force were estimated on the basis of the outlet of the research area in the presence and absence of structure(s) at certain distances. With this, the variation of the impact force in accordance with the variation of the flow depth of the debris flows was highly similar to the simulation results obtained by FLO-2D, when the correction index (α) of the suggested dynamic impact force equation was 0.3–0.4. There were sections where the estimated value of the impact force was overestimated near the outlet, and it was judged that the fixed values of the terrain factors (width, roughness coefficient, slope, etc.) caused the impact force to be overestimated. However, the correlation analysis showed that the correlation index was above the normal ranges in the suggested dynamic impact force equation for debris flows with the application of the terrain factors.     

基于数字滑坡技术的暴雨滑坡、泥石流预警、监测模型研究

中国学者在暴雨滑坡、泥石流预测预报研究领域取得的成果为采用数字滑坡技术进行暴雨滑坡、泥石流预警、监测模型研究提供了宝贵的基础,应用数字滑坡技术建立暴雨滑坡、泥石流预测模型的原则是：（1）必须在滑坡、泥石流形成条件理论指导下;（2）应了解研究区地质环境及滑坡、泥石流特征;（3）就基于数字滑坡技术而言,只能选取遥感方法可能...     

数量化理论在泥石流易发性预测中的应用

泥石流易发性是泥石流研究中的重点与难点,泥石流易发性的确定对于泥石流整体特征的把握具有十分重要的作用。在总结现行标准和前人研究不足的基础上,从发生学角度选取流域面积、纵坡降、谷坡坡度等9个评价指标,采用数量化理论Ⅰ建立了泥石流易发性预测模型。通过模型自检和应用验证结果表明,模型准确率分别达到87.14%和90%,证明了该方法在泥石流易发性评价中的合理性与有效性。     

基于黏弹塑性本构模型的泥石流数值模拟

泥石流是一个世界范围的地质灾害问题,多年来受到广泛而深入的研究。大多数工作致力于分离地研究岩土材料破坏前的失稳机制和失稳后的快速流动扩展。尝试以一种连续方法模拟完整的泥石流过程,仅用一个本构模型描述泥石流的起始、扩展和停滞。首先讨论了重力增大和基质吸力降低诱发泥石流的力学机制,描述了泥石流过程中岩土材料力学性质的弹塑性–黏性转变现象,对泥石流进行了黏弹塑性的全程模拟,并对挡土墙的冲击效应进行了启发性研究,证明了研究中所使用的本构模型可以准确地描述岩土材料的固流转化现象,数值方法可以很好地对均质连续介质进行大位移模拟。     

基于GIS的滑坡、泥石流灾害危险性区划关键问题研究

随着GIS技术的引入,滑坡、泥石流灾害危险性区划的效率和准确性得以大大提高。依据工程地质类比原则,在灾害学理论指导下,结合专家打分、层次分析、人工神经网络、信息量、Logistic回归、统计量等模型方法,以MAPGIS软件为平台,利用C++语言开发了滑坡、泥石流灾害危险性区划评价分析系统;并重点探讨了GIS支持下的滑坡、泥石流灾害危险性区划过程中的因子分析、模型选取、模型复合、单元划分、系统集成、结果评价等关键问题,建立了一整套基于GIS的滑坡、泥石流灾害评价方法体系。应用该系统对长江三峡库区和辽宁省鞍山市分别开展了滑坡、泥石流灾害危险性区划研究,取得了较好的效果。     

基于RS及GIS的泥石流等地质灾害三维定量评价

随着泥石流等地质灾害的频繁发生,定量分析灾害发生的风险性已经成为越来越重要的课题。综合运用RS（遥感）和GIS（地理信息系统）等技术,对地质灾害数据进行采集、存储、检索、建模、分析,以期定量评价灾害发生的风险性,并以此作为参考,给泥石流等灾害可能发生的地区提出合理建议。     

基于可拓层次分析法的泥石流危险性评价研究

本文从系统理论出发,基于可拓层次分析法(EAHP),利用可拓工程方法,在物元模型理论的基础上建立了泥石流危险性评价的物元模型,并采用层次分析法计算物元模型中各评价指标的权系数。然后对美姑河流域牛牛坝公路泥石流沟进行了评价,得到牛牛坝公路泥石流的危险性为中度危险。结果表明该方法为泥石流危险性研究提供了一条新的思路和手段。     

基于Fisher判别法的台风暴雨泥石流预测模型

对台风暴雨泥石流发生的可能性进行定量预测,有助于减少危险区内的人员伤亡、降低经济损失。以台湾地区南投县陈有兰溪流域的47条泥石流沟为研究对象,从泥石流形成所需的地形地貌、物源和降雨条件中,初步选取台风暴雨泥石流发生的影响因子,包括沟床平均坡度、有效流域面积、形状系数、主沟长度、岩性、崩滑比和平均雨强。根据因子重要性排序结果,选择崩滑比和平均雨强作为模型的预测因子,基于Fisher判别法建立了台风暴雨泥石流预测模型。采用随机取样技术,选取70%的数据用于构建模型,剩余30%的数据用于验证模型。以精确度、准确率、漏报率和误报率指标,定量评价模型的预测效果,并确定最优的预测模型。结果表明:基于Fisher判别法构建的台风暴雨泥石流预测模型,综合考虑了泥石流形成所需的物源条件和降雨条件,弥补了降雨阈值模型仅依靠降雨资料分析的不足,预测效果更好。     

泥石流启动过程PFC数值模拟

泥石流松散碎屑物质具有散粒体的基本特征,在暴雨激发下容易形成泥石流,整个过程具有散粒体大变形的特征。颗粒流理论是基于离散单元法模拟圆形颗粒介质的运动及其相互作用,在模拟颗粒相互作用和大变形问题研究方面具有显著的优越性。为分析泥石流松散碎屑物质启动形成泥石流的过程及其与土体含水率的关系,采用二维颗粒流程序（PFC2D）分析降雨作用下松散碎屑物质启动形成泥石流的过程,揭示崩滑堆积体在降雨作用下含水率超过临界值后质点运动速度和位移增加,松散碎屑物质启动并加速而导致滑坡泥石流连锁式破坏的过程和机制。     

基于黏土颗粒含量的泥石流容重计算

泥石流灾害的防治通常采用“稳、拦、排”的基本模式,但对于不具备排导条件的泥石流治理方法,仍在探索之中。本文以阿勒泰布尔津县科克逊泥石流为例,对排导受限条件下的泥石流防治模式进行了探索性的分析研究,提出了“上游拦挡物源、中游稳固沟道和消能、下游综合排导”泥石流治理新模式。该模式在稳定和拦截泥石流物源的基础上,充分利用下游地形地质条件,在下游沟口地形开阔处修建拦水堤坝,坝前设置渗水区,拦截和储存水体,借助该区地层良好的渗透性,使临时储存的水体快速下渗转化为地下水进行排泄,从而有效达到治理泥石流灾害的目的。本文以新疆布尔津科克逊泥石流为例,系统分析了研究区地形地貌、水文、工程地质条件、下游堆积区地质结构等,优化了工程布局和结构设计,通过现场工程应用验证了新模式的可行性和有效性,并根据不同地质条件、气候特征、社会经济情况等提出了相应的适应性调整措施,提高泥石流防治的长期有效性,成果可为排导困难区域的泥石流防治提供借鉴。     

基于遥感检测的输油管道泥石流灾害危险性评价

兰成渝成品油管道是我国能源战略的重要组成部分,礼县—广元段基岩山区线路上崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害均较为发育,对管道安全运行存在着潜在的威胁。基于多源遥感检测信息,以该段线路泥石流为例,建立了泥石流灾害的遥感解译标志,采用模糊综合评判法分析了降雨作用下泥石流灾害发生概率,并对管道泥石流灾害危险性进行了评价,从而实现了管道泥石流灾害的快速预警。     

基于遗传规划的泥石流多因子融合预测方法

泥石流是一种多发的地质灾害,常对人民生命财产安全带来极大的威胁,其暴发不仅与降雨有关,还与众多地质环境因子相关。本文以流域面积、松散物质比率、沟床平均坡度为地质因子,以最大小时雨强(T)和总降雨量(R)的乘积作为降雨指数,在获取的泥石流地质因子和降雨指数因子综合样本库的基础上,采用遗传规划法建立了泥石流临界降雨指数智能预测模型,克服了以往以雨量为单一指标的预警模型的弊端,模型验证结果显示,泥石流预测精度高、适应性强。     

基于功效系数法的泥石流灾害预警研究

泥石流灾害破坏力巨大,预测预报泥石流发生的可能性是防灾减灾的重要手段,也是国内外学者研究的热点。基于功效系数法原理,在综合分析泥石流灾害发生的气象、地质环境影响因素的基础上,选取了山坡坡度、相对高差、植被覆盖率、沿沟松散物储量、5 d累计降雨量、最大小时雨强和当日雨量为评价因子,采用改进后的层次分析法计算评价因子的权重系数,建立了泥石流预测预警模型。以岫岩地区泥石流为例对预警模型进行检验,预测结果较好地反映了实际情况。表明基于功效系数法的泥石流预测预警模型具备较高的可靠性和实用性,研究结果为泥石流预测预警提供了一种新的思路和方法。     

基于等级相关的泥石流危险因子筛选与危险度评价

针对泥石流危险因子之间的单调性差异和主次危险因子之间的非线性关系,提出了结合散点图和Spearman等级相关评价泥石流主次危险因子相关性的方法,以散点图作为危险因子初步筛选的依据,以Spearman等级相关系数作为危险因子最终筛选和权重分配的依据。以云南省37条泥石流沟的基础数据为例,建立了泥石流危险度综合评价模型,以此计算东川市12条泥石流沟的危险度评价结果,计算结果表明,新方法比经典方法更能体现物源条件与动力条件对泥石流危险性的贡献,从而证明了新方法的合理性。     

泥石流成因机理的非饱和土力学理论研究

泥石流是一种具有较强破坏力的自然山地灾害。对于它的预报研究历来为人们所重视，并建立了很多雨量预报模型。然而，这些雨量预报模型的预报时间很短，往往只能在灾害发生前几十分钟作出预报。论文应用非饱和土强度理论对降雨型泥石漉的成园机理进行了研究，提出降雨型泥石流的形成过程可以划分为2个阶段：第一个阶段与前期实效降雨量有关；第二个阶段与短历时强降雨有关。并对各个阶段降雨作用机理以及固体松散物质的力学性质变化特征进行探讨。为预先判断在降雨条件下，会不会发生泥石流以及所需要的降雨量和雨型提供依据。     

北京山区泥石流专业监测技术要求及实践

泥石流是北京山区主要突发地质灾害之一,虽然发育规模以中小型居多,但危险性很大,开展专业监测十分必要。科学选取监测对象、合理选择监测方法、监测设备类型和可靠的安装位置,明确监测技术要求,是泥石流监测预警的关键。根据北京市突发地质灾害监测预警系统(二期工程)建设的工作实践,在北京山区泥石流特征分析的基础上,总结得出泥石流监测对象选择、监测方法及设备、监测点位确定方法及技术要求等,并以小梁后沟印子峪泥石流专业监测实践为例,验证了上述原则、方法和技术的合理性。研究成果可为泥石流监测预警的前期选点工作提供思路方法和借鉴参考。     

基于能量概念的泥石流减灾新思路

陆地上发生的很多变迁都是受能量流控制的,特别是在泥石流这种具有复杂性、突发性、群发性、继承性和局部性等特征的山地灾害过程中,能量趋于均衡化是它们发生和输移的根源和驱动力。本文从能量的角庞出发,通过阐述能量线性模型的原理,分析泥石流输移时的各种能量消耗,从宏观角度提出了减轻泥石流灾害的一种新的思路,即可以从控制能量或熵消耗的角度出发,通过减少固体物质来源量和增大摩擦两种途径来采取一系列减灾措施,为制定泥石流防治规划提供参考。