基于FLO-2D的矿渣型泥石流危险性分区研究

发布时间：2020-07-11 00:37

【摘要】：矿渣型泥石流是山区矿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,是矿产资源开发运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丰富的物源。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不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;查明了流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为无粘性粗粒土,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流时土体也同步加入,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%,泥石流冲出量的误差为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,在泥石流强度划分基础上,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。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.23
【图文】：

地理位置,灵石县,地理坐标

第二章区域地质环境背景第二章区域地质环境背景2.1 地理位置灵石县地处山西省晋中市中南部，东边与沁源县相邻，西边与交口县相接，南边与汾西县、霍州市相邻，北面与孝义市和介休市紧连，地理坐标介于东经111°23′58″~112°00′03″与北纬 36°38′49″~36°59′58″之间。灵石县东西长约 53km，南北长约34km，整个县域面积为 1206km2。(图 2.1)回来峪沟距离灵石县城约 10km，沟口处有 108 国道通过，交通较为便利。沟口处的地理坐标是北纬 36°53′21.80″和东经 111°45′10.28″。

降水量,月平均,计算手册,暴雨量

长安大学硕士学位论文降水量发生在 1993 年 8 月 4 日，降雨量高达 131.6mm。以上降雨资料为雨统计资料，本文参阅《山西省暴雨洪水计算实用手册》[40]及《四川省水计算手册》[41]，暴雨量均值 H1/6=10mm， H1/6=26mm， H6=42mm， 24数 1/6=0.5， 1=0.55， 6=0.5， 24=0.55。

形态图,形态图

长安大学硕士学位论文第三章回来峪矿渣型泥石流形成条件分析石流概况回来峪区域上部多被浅层黄土所覆盖，基岩亦在多处有所出露，地表遭风再加上人类开采矿产的影响，地形较破碎。沟内地势总体北西高南东低，庄山梁，高程为 1134m，最低点位于沟口，高程为 685m，最大相对高差积 4.18km2，沟道长 3.6km，沟道平均纵坡降 125‰，流域中上游主要为“宽 8m~20m，流域中下游多为“U”型谷，沟谷一般宽 10m~35m 左右，但在曲、狭窄处，河道侵蚀方式以下蚀为主，下切最大深度达 3~6m。两岸斜坡型斜坡，表层顺坡披覆中晚更新世黄土，下部出露基岩节理裂隙发育，风两侧斜坡坡度高达 30°~40°，流域植被覆盖率 30%，以杂草灌木为主。

【参考文献】