基于数值模拟的溃决型泥石流危险性评价研究

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1、基于数值模拟的溃决型泥石流危险性评价研宄刘鑫磊唐川方群生常鸣成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室中山大学水资源与环境研宄中心汶川地震后，由地震引起的堰塞体溃决所导致的溃决型泥石流频繁发生，其规模和危害程度远超非溃决型泥石流。为了预测溃决型泥石流冲出特征值与威胁范围，基于FL0-2D数值模拟，以牛圈沟为例，考虑沟道内堵点溃决，对不同降雨频率下的牛圈沟泥石流进行数值模拟并得到其堆积范围及沿程流速、泥深值。采用泥深及泥深与流速乘积值之间关系的方法进行强度划分后，与暴发的重现周期相互结合进行泥石流危险性评价，以此为牛圈沟防灾减灾提供科学参考。对比牛圈沟“9.26”溃决型泥石流与“8.1

2、4”非溃决型泥石流实际情况与模拟结果，进行精度验证，结果显示模拟精度较高，与实际较为接近，同吋溃决/非溃决型泥石流的冲出量比值能达2.88倍，因此在灾害防治时需要特别关注溃决型泥石流。关键词：泥石流;溃决;数值模拟;危险性评价;牛圈沟;biningrecurrenceperiods,whichcanprovideascientificbasisfordisasterpreventionandmitigationinNiujuangully.Comparisonoftheactualeruptionscalesof“8.14’’and“9.26’’debrisflowswiththemodeli

3、ngresultsshowthatthesimulationresultshavehighaccuracy.Atthesametime,theeruptionscaleofdambreakdebrisflowis3.64timeslargerthangeneraldebrisflow,andthekindofdebrisflowshouldbepaidmoreattentioninthecourseofdisasterprevention.Keyword：debrisflow;dambreak;numericalsimulation;hazardassessment;NiujuanGully;

4、震区泥石流沟遍布由地震引起的崩滑体与历次泥石流堆积的沟道物源，在沟内物源被泥石流大量消耗之前，由地震带来的影响会持续很多年m。位于汶川县映秀镇的牛圈沟山体破碎严重，崩滑现象发育，每逢暴雨容易诱发泥石流，已发生不同规模的泥石流io余次m。受地震及历次泥石流影响，沟内现存三处主要堵溃点，在降雨和自重的井同作用下，沟道中上游松散固体物源逐渐向中下游各堵溃点输移和淤积，增加堵点溃决的危险性。在上游泥石流冲击或地表径流侵蚀冲刷作用下，可能造成堵点溃决，导致泥石流流量瞬间放大，极大增加泥石流规模m。在研究溃决型泥石流方面，基于理论模型的研究较多［4,5］,而随着计算机和遥感技术的迅速发展，提取泥石流相关参

5、数的可操作性、直观性及精准性得到不断提升，数值模型计算己广泛应用于泥石流研宄中mi。在应用数值模拟进行溃决型泥石流研宄时，目前主要用于溃决流量变化特征m、溃口流量计算m、堰塞体失稳_［io］等方面的研究，而基于数值模拟的溃决泥石流危险性评价研究较少。在运用FL0-2D模拟泥石流方面，0’Brien应用FL0-2D对陆克文溪的泥石流进行模拟，得到冲出量影响范围、堆积深度以及流速_［11］。Peng和Lu采用EL0-2D力受泥石流损害的台东Daniau村进行数值模拟，力未来的灾害预防及居民疏散提供参考IM。常鸣应用FL0-2D对龙溪河流域12条非溃决泥石流沟模拟并进行危险性评价［13］。基于以上分

6、析，为了预测溃决型泥石流冲出特征值与威胁范围，并减少其所造成的危害，本文采用FL0-2D数值模拟软件，考虑到堵塞点溃决，对不同降雨频率下的牛圈沟泥石流进行模拟，根据模拟结果对比非溃决型泥石流与溃决型泥石流规模等参数并进行精度评估与危险性评价，验证FL0-2D模拟泥石流的可行性及准确性，为有效地进行泥石流防灾减灾提供-定的科学依据。1研宄区概况l.1自然环境背景牛圈沟位于汶川县映秀镇四南侧，岷江右岸，沟口坐标为103°28’27.5〃E、31°02’44.1〃N,国道213从沟口穿过（图1）。流域总面积10.7km,区内最高点2690m，最低点858m,相对高差为1832m，主沟道长6.12km

7、,平均纵比降达266%。。属深切割中低山地貌，自上游往下游沟道由窄变宽，由浅变深。受地层岩性和地质构造控制，牛圈沟流域呈不对称分布，总体上左侧陡峻，支沟发育，主要有莲花心沟、白沟、倒沟等，纵比降均在400%。~500%。之间。沟内崩滑现象发育，物源丰富，分布广泛，总物源量763.41万m，动储量218.72万m,占总量的28.65%。閔1牛圈沟泥石流流域特征Fig.1Drainagebasinof