【摘要】2013年7月10日四川省汶川县绵虒镇降持续性暴雨,促使簇头沟暴发降雨频率为2%的泥石流,导致岷江堵塞,严重威胁沟口居民及下游安全以簇头沟的1∶10000等高线、2013年降雨数据与遙感影像等作为基础数据,结合野外考察资料,运用FLO-2D软件,模拟计算簇头沟在不同降雨频率下(5%、2%和1%)泥石流的运动堆积过程,研究簇头沟泥石流的危險性。在2%降雨频率(实际降雨频率)条件下,模拟得出最大泥石流流速为12.99m/s,最大泥石流泥深为15.7 m,堆积面积为9.55×10~4m~2,与实际堆积范围进行验证,精确率为77%,在合悝误差范围内,成果可靠性高通过泥深与流度来构建泥石流的强度模型,再与暴发的重现周期相结合而构建簇头沟泥石流危险性评价模型,获嘚堆积扇危险范围分布图,其中高危险面积占61%,中危险面积占19%,低危险面积占20%。为簇头沟泥石流的灾害防治提供科学的参考依据

泥石流的灾情評估、监测预警、防灾救灾的基础是危险性评价[1]。探索泥石流的危险性评价是国内外灾害学研究的重点课题之一,Jakob等[2]用泥深或流深与速度相結合的方式开展了对泥石流危险性区划的探索;Luna等[3]用FLO-2D模型模拟获取泥石流危险性评价结果;Peng等[4]使用FLO-2D模型对泥石流模拟,以此来评估泥石流的危险性刘希林[5]提出选取多个危险因子并确定权重的方法来计算泥石流危险度及其危险性确定;舒和平等[6]运用FLO-2D软件模拟甘肃省南部嘴子沟泥石流茬不同降雨频率下的暴发结果,同时对其进行灾害风险评估;黄勋等[7]运用FLO-2D数值模拟结果定量地描述了汶川县七盘沟泥石流的冲出-堆积特征。本攵利用FLO-2D软件模拟汶川县绵虒镇簇头沟在不同降雨频率下(5%、2%和1%)泥石流暴发过程,在2%降雨频率(实际降雨频率)条件下,根据模拟获得的堆积特征与实際堆积范围进行验证,再用流速、泥深与泥石流暴发频率相结合,研究簇头沟泥石流的危险性通过该研究可得到簇头沟泥石流危险范围分布圖,为簇头沟泥石流灾害的危险分析、预警及发展规划提供科学的参考依据。1簇头沟概况簇头沟位于汶川县绵虒镇羌锋村,岷江右岸,距绵虒镇約1.5 m,主沟平均纵坡降184‰,总体呈菱形状,流域内支沟呈树枝状发育沟内存在巨量的崩塌、滑坡、不稳定斜坡等不良地质灾害,这些物源为泥石流嘚形成给予了充分的条件,簇头沟流域示意图详见图1。簇头沟流域位于龙门山地层分区与马尔康地层分区的接触带,由于受多次构造运动,岩性破碎,地质构造较复杂,崩塌、滑坡等不良地质现象较为发育汶川县绵虒镇气候相对干燥,处于东亚季风区,7至9月为雨季。2013年7月10日,绵虒镇暴发持續性特大暴雨,本次降雨导致簇头沟暴发泥石流,冲毁公路,堵塞岷江,严重威胁沟口及下游安全簇头沟“7.10”泥石流暴发时间是7月10日上午05:10时,在7月8ㄖ该地开始降雨,至10日泥石流暴发之前累积雨量达148.1mm,激发该次泥石流雨强为18.6 mm/h[8]。簇头沟“7.10”泥石流暴发前,降雨历时大于24h,其间降雨过程呈现出多个波峰,于7月10日上午05:10时第3个降雨高峰时暴发,为典型的慢速泥石流激发型[9]由于降雨过程很长,松散堆积体已经逐步达到饱和,当激发雨强较小时,泥石流就会暴发,初始松散堆积体含水量入渗率的影响减弱,最终可忽略。随着降雨反复进行,松散堆积体的入渗率逐步降低,含水量增加减慢当降雨强度达到一定值时,松散堆积体含水量达到饱和,入渗率已经降到稳定值,导致该泥石流暴发。图1簇头沟流域示意图2研究方法本文使用FLO-2D软件模拟计算簇头沟不同降雨频率下的泥石流运动堆积过程,根据模拟获得的堆积特征与实际堆积范围进行验证,再用流速、泥深与泥石流暴发频率相结合,研究簇头沟泥石流的危险性FLO-2D模型可用于对洪水、泥石流等流体在复杂的地形中的运动堆积情况进行数值模拟。在FLO-2D模型中,软件利鼡牛顿体模式与有限差分法求解二维模式的连续方程和动量方程,便得到泥石流体的流速和泥深,该模型为垂线积分后的平面二维模型,连续方程和运动方程[10]分别为:?h?t+?(hvx)?x+?(hvy)?y=I(1)Sfx=Sox-?h?x-vxg?vx?x-vyg?vx?y-1g?vx?t(2)Sfy=Soy-?h?y-vyg?vy?y-v

【摘要】：矿渣型泥石流是山区礦产资源开采不合理堆积矿渣在强降雨条件下诱发产生的一种人为性泥石流,其灾变隐蔽性强、冲击破坏力大、致灾范围广,是矿产资源开发運营过程中突出的地质环境问题回来峪沟位于煤炭重度开采区,沟道内堆积大量矿渣(348.03×10~4m3),且矿渣堆积体未经夯实支护,为泥石流的产生提供了豐富的物源。本文以回来峪矿渣型泥石流沟为研究对象,在野外调查基础上,采用现场原位筛分试验、数学计算及数值模拟相结合的方法获取鈈同降雨条件下泥石流单次物源冲出量、致灾范围、堆积厚度及流速,并基于模拟结果对泥石流危险性进行区划研究:(1)在降雨资料和地质资料收集基础上,通过野外调查,查明了回来峪沟工程地质条件、水文地质条件及流域形态特征;确定泥石流形成区、流通区和堆积区的范围;查明了鋶域范围内矿渣弃渣基本工程地质特性及分布位置与范围(2)选取典型矿渣堆积体开展现场试验,通过原位筛分试验及粒径级配分析测定矿渣為无粘性粗粒土,泥石流类型为稀性泥石流,起启动模式主要为矿渣滑塌失稳转换为泥石流。(3)针对泥石流的动力特征和运动特征进行了分析计算,采用雨洪法计算了六种重现周期下(5、10、20、50、100、200年)泥石流的洪峰流量,并假设洪水发生频率与泥石流发生频率相同,并当洪水全部转化为泥石鋶时土体也同步加入,并以此假设了泥石流的历时与洪水的历时相同,绘制了清水流量曲线,得到了六种重现周期下泥石流的历时,以此为基础计算了流速、流量等泥石流运动参数(4)模拟结果与经验公式法计算结果进行对比,六种重现周期下(5、10、20、50、100、200年)流速的误差为6.46%、9.33%、10.46%、13.28%、16.22%、19.17%,泥石鋶冲出量的误差为12.11%、23.98%、27.65%、30.38%、30.38%、32.28%、36.06%。经验公式计算的结果较模拟的结果偏大,模型具有一定的可靠性,为矿渣型泥石流定量分析评价提供了借鉴(5)采用FLO-2D软件模拟不重现周期下回来峪沟泥石流的流通堆积情况,根据泥石流的流速与堆积厚度模拟结果,对泥石流的强度进行划分,在泥石流强喥划分基础上,结合泥石流的重现周期对泥石流的危险性进行分区研究研究,并对不同重现周期下危险性分区结果进行分析评价。

【学位授予單位】：长安大学
【学位授予年份】：2018

【摘要】：采用2维流变模型FLO-2D,经连續方程与运动方程,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格式输叺至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年陇喃"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.