基于FLO-2D模型的泥石流运动冲淤数值模拟

采用2维流变模型FLO-2D,经连续方程与运动方程,结合网格化的数字高程模型,选取陇南市武都地区清水沟、嘴子沟及段河坝3条泥石流沟为试验区.通过DEM在ArcGIS中转换为ASCⅡ格式输入至FLO-2DPRO软件中,建立流域模型,分析计算出各网格点的可能运动速度、淤积深度,并将模拟结果整合致GIS中.在GIS软件中分析可能淤积范围,通过对比2010年陇南"8.12"特大暴雨事件引发泥石流灾害灾情,验证了FLO-2D模型模拟试验区泥石流威胁范围的正确性,发现模拟结果与实际发生灾情威胁范围大致相符.     

基于FLO-2D数值模拟震区急陡型泥石流冲出量——以瓦窑沟为例

汶川地震后,震区的山体破碎严重,诱发泥石流、滑坡等地质灾害的临界阈值较低,其中诱发一类破坏性极大的急陡型泥石流。此类泥石流暴发历时较短、体积浓度和泥砂比重较大,产生较强"滚雪球效应"和"消防管效应"。工程措施对急陡型泥石流的FLO-2D数值模拟具有重要影响,因此以汶川震区瓦窑沟为例,采用FLO-2D模拟典型急陡型泥石流在非工程和工程措施下的冲出量,模拟精度达到86.4%。在工程措施下,泥石流分段淤积于拦挡坝后,大大减缓冲出量。模拟重现期为50年一遇时,工程治理下比非工程措施下的冲出量减少83.16%,冲出影响范围减少75.81%,平均堆积深度减少30.25%。研究结果可以为汶川震区急陡型泥石流的防灾减灾工程、早期预警等研究提供参考。     

四川九龙县先家庙沟泥石流特征及其防治对策

先家庙沟为雅砻江下游支流九龙河右岸的一条支沟,位于四川省甘孜州九龙县,2013年7月17日暴发较大规模泥石流。为了研究泥石流的活动特征和提出适宜的泥石流减灾防灾对策,在野外调查和实地勘测的基础上,分析了该泥石流沟的形成环境、活动特征等,探讨了工程实施的背景条件和村镇泥石流的防治思路。研究表明,先家庙沟受汶川8.0级地震扰动,在主沟形成区2 700~3 100 m段产生崩塌滑坡,形成集中物源,由震前的山洪沟转化为泥石流沟,活动频率增加;先家庙沟具有"陡—缓—陡—缓"的纵坡型式,由于流通段陡崖地貌的存在,流速增大约3倍,冲击力增大约5倍,泥石流冲出流通段后流速较大,对沟口省道S215和居民房屋造成威胁,泥石流成灾能力强;针对流域地形特征和泥石流活动特征,在坝高较高的拦挡坝工程和排导工程实施受限的情况,提出"固源+停淤+排水"总体思路,可以为其他类似条件的泥石流治理工程提供防治思路。     

基于FLO-2D数值模拟的结底岗村公路泥石流危险性评价

工布江达县公路沿线泥石流频发,对公路交通安全和县内各区域经济发展造成严重影响。为研究高海拔地区暴雨型泥石流对公路的危害特征和潜在危险性,同时探索基于FLO-2D模型模拟泥石流的方法在高寒、高海拔、强地质构造地区的适用性,本文运用FLO-2D软件,以西藏自治区工布江达县典型公路泥石流——结底岗村泥石流为例,模拟泥石流泥深、流速等方面的冲淤特征,确定泥石流强度并划定危险性分区评价泥石流危险性。以公路沿线典型泥石流沟危险性的“点评价”为基础,通过分析公路泥石流危险分区以及与受威胁路段之间的拓扑关系,定量评估泥石流危险性,可以合理的预测公路泥石流的影响区域和危害程度,为工布江达县公路泥石流灾害分析、预警以及建设设计和公众疏散计划提供技术参考。     

中兆沟泥石流特征及危害性分析

中兆沟为一泥石流频发地区,曾于1989年和2008年雨季发生较大规模的泥石流,其中1989年泥石流灾情较为严重.本研究在现场踏勘的基础之上,在分析中兆沟泥石流流域分区特征的基础上分别从地形、水源、物源3方面着手,计算泥石流的流体重度、流量、流速、整体冲压力.计算结果显示,中兆沟泥石流为易发性暴雨沟谷泥石流,存在较大危害性.     

雅砻江纤维沟泥石流特征及工程影响评价

纤维沟为雅砻江中游左岸发育的一级支沟,处于深切高山峡谷区,地形坡度陡,沟内岩体风化卸荷严重,崩滑物源沿沟堆积,加之较为丰富的暴雨,使该沟具备泥石流暴发的条件.若纤维沟暴发泥石流,将对沟口扇地卡杨二级公路以及拟建水电站大坝砂石混凝土加工场地产生直接影响.在阐述纤维沟泥石流发育历史的基础上,详细分析其汇水—物源区、流通区和堆积区的特征,对泥石流静动力学参数进行计算,并对其工程影响做出相应评价.     

夏河县颜克尔沟泥石流灾害特征及治理方案

本文根据2008年8月20日凌晨,发生在夏河县颜克尔沟泥石流的危害方式和规模,沟内不良地质现象的发育和泥石流特征,结合地形地貌和工程地质条件,确定了拦挡坝、护岸堤、防冲坎、谷坊坝、排洪渠、导流渠、排洪堤、必要拆迁的综合治理方案,该治理方案的实施,可基本消除颜克尔沟100年一遇的泥石流隐患,对于保护夏河县城人民生命财产及拉卜楞寺的安全,促进社会和谐发展、维护少数民族地区社会稳定具有重要的意义。     

油菜冲大沟泥石流防治设计

介绍了织纳线DK19+350泥石流沟防治工程设计实例,在分析既有渣场稳定性及泥石流对既有弃渣场影响的基础上,进行了了泥石流沟防护设计,确保弃渣场的安全可靠,保证既有铁路的安全运营。提出了采用拦砂坝设计该工程,在设计中进行了优化处理,并提出了结构施工中的一些注意事项。     

大渡河金川石家沟泥石流灾害特征及防治措施研究

大渡河金川石家沟在1982年端午节及1992年9月28日发生两次大规模的泥石流灾害,冲毁金川农场及沟口铁路桥,造成2人死亡.通过对该沟泥石流调查发现,该沟具备形成泥石流的地形、物源及水源条件,形成区物源丰富,一次泥石流固体物质冲出量大,为中型规模泥石流,易发,中度危险,结合研究区在建金川水电站工程建设特点,提出了相关防治措施及建议.     

甘肃省武都区马槽沟泥石流特征及其治理工程效应

调查了马槽沟泥石流沟的地形地貌、地层岩性、松散物源、降雨等地质环境条件和人类工程活动情况,对比分析1990年竣工和"5.12"汶川地震后新修建的治理工程,研究其工程治理效应.结果表明马槽沟泥石流属中易发粘性泥石流.1988年马槽沟实施的拦挡工程使主沟道沟床比降由7.5%降为5.4%,起到了消减洪峰流量和泥沙输移量的作用;2009年新建拦挡工程库区淤满后,主沟道纵比降将变缓为3.77%,沟床平均宽从建坝前6.85 m淤宽到34.9m,百年一遇流量的泥石流在修建拦挡工程前后,经过沟口处的流速将减小54.4%,泥石流输移的最大粒径减小75.5%,说明马槽沟泥石流综合治理工程的实施能有效减少泥沙输出量,对扼制白龙江武都段河床淤积及长江中上游水土流失做出贡献,同时为北峪河流域泥石流灾害以及其他地区类似泥石流沟的治理提供理论依据和科学理念.     

柴达木盆地泥石流灾害特征与治理

柴达木盆地因其特殊的地质环境背景,泥石流成为盆地内地质灾害主要灾种。为系统地总结分析研究该灾种,通过充分收集资料,结合实地调查和已实施的泥石流灾害防治工程,总结出了该地区泥石流特征,分析了泥石流形成机理,并对泥石流防治工程进行了论述评价。泥石流类型以粘性泥石流为主,水石流次之,规模为中小型,易发程度为低-中等易发。形成机理主要受地形地貌、物源条件、水动力条件、植被条件和人类工程活动诱发因素控制。在泥石流沟中、上游采取拦挡坝稳拦固体物质和下游采取排导渠保畅等是工程治理的主要措施。     

“5.12”地震后阿坝州茂县上门沟泥石流特征及防治措施

汶川大地震引发了大量的崩滑地质灾害,为泥石流提供了丰富的物质来源,高强度降水将引发大规模的泥石流灾害。上门沟泥石流为一条老的泥石流沟,震后其爆发频率显著增加,仅震后3个月内,就发生了2次泥石流,造成房屋、田地被毁。通过对上门沟泥石流的调查,详细分析了其形成条件、基本特征,并对其发展趋势做出了预测。提出了"3道拦砂坝+原有谷坊坝+公路涵洞清淤+防护堤"的综合治理方案,达到了预期治理目的。     

小流域中-低频泥石流与山洪输沙比例的讨论:以金沙江支流海子沟为例

泥石流山洪输沙比是工程防治设计的重要参数。本文以金沙江支流海子沟为例,调访了近115a的泥石流活动历史,查明了1996年一次最大规模泥石流运动参数,采用雨洪法计算了不同的泥石流发生频率下泥石流的流量、总量。通过对1899年至今海子沟堰塞坝泥沙淤积的测定,得出海子沟流域每年泥沙淤积量为1.23×10~5 m~3,总输沙量为1.42×107 m~3,流域平均剥蚀速率为1.5mm/a。由不同泥石流频率下海子沟泥石流的固体物质总量,计算出自1963年以来海子沟泥石流输沙量为1.67×10~6 m~3,而此期间山洪泥石流的总输沙量为6.65×10~6 m~3,由此确定海子沟泥石流的输沙量占山洪泥石流输沙总量的25%。而官坝河泥石流、白龙江流域泥石流、蒋家沟泥石流输沙量分别占总输沙量的29.5%、62.9%、99%,泥石流输沙量随着泥石流频率的增加而增加。高频率泥石流工程拦挡仅考虑泥石流输沙量;类似白龙江流域松散固体物质丰富的半干旱气候区泥石流防治拦挡工程需考虑山洪输沙量;而类似官坝河、海子沟中等频率的泥石流沟,需更多考虑山洪输沙量。     

不同工程情景和降雨频率工况下白龙江流域泥石流危险性评价

为深入认识不同工况下泥石流灾害的堆积特征及潜在危害,采用FLO-2D模型对白龙江流域泥湾沟在有无治理情景不同降雨频率条件下泥石流堆积特征及危险区进行模型分析。结果显示在有工程治理情景下,泥湾沟危险区面积相对无工程时减少29.71%～52.06%;无工程治理情景下1%、2%、5%等3种降雨重现期工况的冲出固体物质量是有工程治理同等条件下的1.55～2.99倍。结合构建的泥石流一次最大冲出量模型对模拟结果进行误差分析,结果显示在有无工程治理情景下泥石流最大堆积厚度及冲出固体物质总量相对误差分别在0.74%～28.48%、2.03%～14.97%范围内,模拟效果较好,可为今后白龙江流域降雨型泥石流工程防治提供技术参考。     

美姑河流域牛牛坝公路泥石流灾害防治

牛牛坝公路泥石流属于粘性泥石流,沉积区洪积扇典型,沉积物淤埋厚度12～25 m,泥石流在沉积区冲淤变动、加积特性显著,爆发周期3～5a.提出了泥石流隧道治理技术,拟定了治理结构方案,并进行了结构计算.以泥石流隧道附近的泥石流沟为对象,运用流-固耦合有限元数值模拟方法,分析了泥石流初始状态及峰值流量状态泥石流隧道及邻近泥石流沉积物内大主应力的变化规律,发现泥石流隧道顶部泥石流峰值流量出现8s以后沉积物及隧道结构内的大主应力才达到峰值.治理工程于2003年底修建完成,4a来经历了2次泥石流检验.现场观测发现,该防治工程治理效果显著.     

基于三参Weibull分布的泥石流降雨动态预警模型

降雨是触发泥石流灾害的重要因素。现有的泥石流预警模型多为半定量的预警,通过划分不同的预警级别来预报灾情,没有做到任意时刻泥石流爆发的定量计算。通过分析文家沟5次大型泥石流灾害的降雨数据,引入泥石流爆发降雨驱动指标RTI并运用三参Weibull分布确定了绵竹市清平镇文家沟泥石流的降雨阈值,提出了计算任意雨量下的泥石流的瞬时发生概率。最后通过Weibull分布结果和泥石流堆积方量的计算值拟合出文家沟泥石流爆发概率和堆积方量的关系。该模型不仅实现了文家沟泥石流灾害的动态定量预警,同时也给出了任意概率下泥石流堆积方量的域值区间。最后以2012.8.13文家沟泥石流事件为例验证了该模型,说明三参Weibull分布可以用于泥石流分析并建立预警模型,可将此法推广到其他地质灾害的分析及预警中。     

江西崇义县楼梯石沟泥石流特征及成因研究

楼梯石沟位于章江源头江西省崇义县聂都乡境内,为典型降雨型泥石流沟谷。该沟于2009年7月3日晨暴发泥石流灾害,堆积方量约5.14×10~4 m~3,造成直接经济损失约100万元。通过对楼梯石泥石流沟流域地形条件、物源条件及水源条件的特征分析,得出该沟形成泥石流的条件充分:1)主沟平均纵比降126‰,相对高差759.3 m,易发生浅层滑坡的山体(表面坡度25～45°)面积较大,约1.63 km~2;2)泥石流松散固体物源主要为浅层滑坡堆积体,总方量达26.15×10~4 m~3。楼梯石沟"7·3"泥石流为浅层滑坡启动类型,大量滑坡体进入沟道后被洪水启动形成泥石流。预测在50年一遇或大于50年一遇的强降雨条件下,楼梯石沟还可能发生新的泥石流。     

桩板墙在泥石流治理工程中受力模式试验研究

近年来,每当我国进入雨季后都会有由于强降雨形成的泥石流灾害的出现;这种情况已经造成了大量的人员伤亡和财产损失,例如2016年福建泰宁泥石流灾害造成34人遇难,2010年甘肃舟曲特大型泥石流造成了千余人遇难;因此对泥石流的治理和防范工作成为了地形地质复杂地区的重中之重。泥石流具有爆发突然、冲击能量大、破坏性强等特点,又受地形、地质以及降雨情况等复杂情况的影响,对治理工程的强度要求较高。近年来,常用于边坡工程中的桩板墙结构被广泛的应用于泥石流治理工程中,由于泥石流冲击力为动荷载,其受力模式与在边坡工程中截然不同由于桩板墙造价较高,在实际工程中往往需要配合其它附属工程共同使用。以桩板墙泥石流拦挡结构为研究对象,设置了桩板墙模型,同时配合柔性网、格宾,放置在溜槽中模拟泥石流冲击桩板墙的过程,通过布置在桩板墙模型后部的压力传感器来分析桩板墙的受力情况;并综合桩板墙的拦挡效果、排水效果和坝后淤积等情况进行研究。得到:1在模型试验中桩板墙的拦挡效果良好,可以将大部分体积较大的固体物质拦下。2在桩板墙后部设置格宾和柔性网均可以有效降低泥石流对桩板墙的冲击力,格宾和柔性网各有优点,柔性网的排水效果相较于格宾要好,格宾相较于柔性网可以更有效的降低泥石流的冲击力。3桩板墙后部易形成漩涡,对坝后地基造成严重的侵蚀。4当坝后淤满固体物质后,会将排水通道堵塞,应当加强排水措施。     

震区急陡沟道型泥石流特征及动力过程研究——以汶川瓦窑沟为例

汶川地震以来,汶川震区暴发了大量各种类型的泥石流,其中存在一种急陡沟道型泥石流.文章首先分析了急陡沟道型泥石流具有流域面积小、纵坡陡、物源储量丰富、侵蚀强烈及冲出规模大等特点;再以汶川县瓦窑沟为典型代表,采用FLO-2D软件模拟再现50年一遇暴雨频率下瓦窑沟泥石流的动力过程,研究其动力特性及启动、侵蚀、堆积演化过程.模拟结果显示,瓦窑沟急陡沟道型泥石流下游普遍淤高3~5 m,最大流速达9.34 m/s,与调查结果较为符合,表现出冲於幅度大、水动力强的特点.因此,应该开展对震区急陡沟道型泥石流风险评估、监测、早期预警等研究,同时应对治理工程方案需进行有效的组合.     

马路沟泥石流危险度评价及防治方案

根据地质勘察资料,论述了马路沟泥石流的成灾条件,包括地形条件,物源条件,水源条件等方面,及泥石流基本特征,包括泥石流规模,泥石流的发展趋势.通过两种不同的方法分别对马路沟泥石流的危险度进行评价并对比分析,两者得到的结论基本吻合,马路沟属中度危险的泥石流沟,必须对其进行工程防治.通过对沟谷形态,物源总量,有无排导出口等多方面考虑,决定采用稳拦停淤的防治方案,以保护下游移民新村及省道的安全.