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
发布时间：2021-06-08 19:03
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。
【文章来源】：中山大学学报(自然科学版). 2020,59(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
工程措施下不同降雨频率的瓦窑沟泥石流冲出量模拟结果
瓦窑沟流域汶川县绵虒乡高店村,沟口地理坐标31°20′5.39″N,103°28′58.97″E,沟口前缘有绵虒服务区配电房及国道G213经过。流域面积约1.21 km2,沟道纵向长度约2.78 km,平均纵比降约为48.9%,坡度一般为35°～65°。沟道地形陡峻,临空条件发育,且具有中上游宽,下游窄的特点。沟道的斜坡上部堆积体以松散的粉质粘土夹碎块石土为主,沟道两侧坡脚地堆积大量不稳定堆积体。2013年7月10日,在特大暴雨作用下,诱发了瓦窑沟泥石流,大量松散物质转化为泥石流快速冲出沟道。从7月10日上午9时至7月11日凌晨2时不断有泥石流冲出沟道,累计造成高店村9户民房完全被掩埋,18户民房部分被淤埋,绵虒服务区配电房部分被淤埋,停车场被淤积约3 000 m2,国道213线及老213线各被掩埋330 m。导致绵虒服务区停止运营,国道213线及老213线中断,因当地政府及时组织人员撤离所幸无人员伤亡,经济损失约1 000万元。本次泥石流灾害冲出量淤积在沟道出山口与河道之间的宽阔平坝上,泥石流堆积体前缘未到达岷江河道,未造成堵河。形成的堆积扇最大冲出长度约143 m,最大冲出宽度约307 m,堆积面积约3.9×104 m2,累积3次冲出量约22×104 m3,如图1。根据绵虒镇区域气象站资料,结合分析本次发生”7.10”泥石流的降雨量为20年一遇降雨强度(参考最近的羊店站点),但考虑到前期连续降雨的影响及其叠加作用(达67.3 mm),确定本次“7.10”泥石流属于50年一遇泥石流。2 数值模拟参数率定
Fang等[7]在华溪沟泥石流沟口堆积扇上随机取样,采用现场配浆计算泥石流的容重,结合FLO-2D参考手册,综合选取体积浓度,模拟精确度约达89%。本文参考其方法,通过野外实地调查及现场试验,选取平均重度为2.3 g/m3,密度为2.65 t/m3,综合选取体积浓度为CV=60%。2)屈服应力及粘滞系数
【参考文献】：
期刊论文
[1]强震区急陡沟道泥石流特征研究[J]. 屈永平,肖进. 长春工程学院学报(自然科学版). 2018(04)
[2]急陡沟道物源起动模式及水土耦合破坏机制分析[J]. 龚凌枫,唐川,李宁,陈明,杨成长,蔡英桦. 地球科学进展. 2018(08)
[3]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[J]. 陈明,唐川,甘伟,蔡英桦. 云南大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]基于数值模拟的溃决型泥石流危险性评价研究[J]. 刘鑫磊,唐川,方群生,常鸣. 泥沙研究. 2017(06)
[5]汶川震区窄陡沟道型泥石流动力学特性及堵江分析——以都汶高速沿线磨子沟为例[J]. 韩玫,胡涛,王严,洪美玲. 工程地质学报. 2016(04)
[6]汶川地震灾区泥石流若干关键问题[J]. 胡卸文,韩玫,梁敬轩,王严,洪美玲. 西南交通大学学报. 2016(02)
[7]汶川8.0级地震震区溃决型和一般型泥石流冲出量研究[J]. 方群生,唐川. 灾害学. 2016(01)
[8]汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治[J]. 杨东旭,游勇,陈晓清,赵万玉,石胜伟,谢忠胜. 水文地质工程地质. 2015(01)
[9]四川省8·13特大泥石流灾害特点、成因与启示[J]. 许强. 工程地质学报. 2010(05)
[10]5.12汶川大地震极震区灾害致因初析[J]. 邹和平,刘玉亮,郑卓,李出安,刘伟东. 中山大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]基于遥感及数值模拟的强震区泥石流定量风险评价研究[D]. 常鸣.成都理工大学 2014
硕士论文
[1]汶川震区泥石流冲出规模的预测评价[D]. 王纳纳.成都理工大学 2015
[2]基于FLO-2D模型的不同频率泥石流数值模拟研究[D]. 唐得胜.成都理工大学 2014
本文编号：3219019
【文章来源】：中山大学学报(自然科学版). 2020,59(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
工程措施下不同降雨频率的瓦窑沟泥石流冲出量模拟结果
瓦窑沟流域汶川县绵虒乡高店村,沟口地理坐标31°20′5.39″N,103°28′58.97″E,沟口前缘有绵虒服务区配电房及国道G213经过。流域面积约1.21 km2,沟道纵向长度约2.78 km,平均纵比降约为48.9%,坡度一般为35°～65°。沟道地形陡峻,临空条件发育,且具有中上游宽,下游窄的特点。沟道的斜坡上部堆积体以松散的粉质粘土夹碎块石土为主,沟道两侧坡脚地堆积大量不稳定堆积体。2013年7月10日,在特大暴雨作用下,诱发了瓦窑沟泥石流,大量松散物质转化为泥石流快速冲出沟道。从7月10日上午9时至7月11日凌晨2时不断有泥石流冲出沟道,累计造成高店村9户民房完全被掩埋,18户民房部分被淤埋,绵虒服务区配电房部分被淤埋,停车场被淤积约3 000 m2,国道213线及老213线各被掩埋330 m。导致绵虒服务区停止运营,国道213线及老213线中断,因当地政府及时组织人员撤离所幸无人员伤亡,经济损失约1 000万元。本次泥石流灾害冲出量淤积在沟道出山口与河道之间的宽阔平坝上,泥石流堆积体前缘未到达岷江河道,未造成堵河。形成的堆积扇最大冲出长度约143 m,最大冲出宽度约307 m,堆积面积约3.9×104 m2,累积3次冲出量约22×104 m3,如图1。根据绵虒镇区域气象站资料,结合分析本次发生”7.10”泥石流的降雨量为20年一遇降雨强度(参考最近的羊店站点),但考虑到前期连续降雨的影响及其叠加作用(达67.3 mm),确定本次“7.10”泥石流属于50年一遇泥石流。2 数值模拟参数率定
Fang等[7]在华溪沟泥石流沟口堆积扇上随机取样,采用现场配浆计算泥石流的容重,结合FLO-2D参考手册,综合选取体积浓度,模拟精确度约达89%。本文参考其方法,通过野外实地调查及现场试验,选取平均重度为2.3 g/m3,密度为2.65 t/m3,综合选取体积浓度为CV=60%。2)屈服应力及粘滞系数
【参考文献】：
期刊论文
[1]强震区急陡沟道泥石流特征研究[J]. 屈永平,肖进. 长春工程学院学报(自然科学版). 2018(04)
[2]急陡沟道物源起动模式及水土耦合破坏机制分析[J]. 龚凌枫,唐川,李宁,陈明,杨成长,蔡英桦. 地球科学进展. 2018(08)
[3]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[J]. 陈明,唐川,甘伟,蔡英桦. 云南大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]基于数值模拟的溃决型泥石流危险性评价研究[J]. 刘鑫磊,唐川,方群生,常鸣. 泥沙研究. 2017(06)
[5]汶川震区窄陡沟道型泥石流动力学特性及堵江分析——以都汶高速沿线磨子沟为例[J]. 韩玫,胡涛,王严,洪美玲. 工程地质学报. 2016(04)
[6]汶川地震灾区泥石流若干关键问题[J]. 胡卸文,韩玫,梁敬轩,王严,洪美玲. 西南交通大学学报. 2016(02)
[7]汶川8.0级地震震区溃决型和一般型泥石流冲出量研究[J]. 方群生,唐川. 灾害学. 2016(01)
[8]汶川震区狭陡型泥石流典型特征与防治[J]. 杨东旭,游勇,陈晓清,赵万玉,石胜伟,谢忠胜. 水文地质工程地质. 2015(01)
[9]四川省8·13特大泥石流灾害特点、成因与启示[J]. 许强. 工程地质学报. 2010(05)
[10]5.12汶川大地震极震区灾害致因初析[J]. 邹和平,刘玉亮,郑卓,李出安,刘伟东. 中山大学学报(自然科学版). 2009(02)
博士论文
[1]基于遥感及数值模拟的强震区泥石流定量风险评价研究[D]. 常鸣.成都理工大学 2014
硕士论文
[1]汶川震区泥石流冲出规模的预测评价[D]. 王纳纳.成都理工大学 2015
[2]基于FLO-2D模型的不同频率泥石流数值模拟研究[D]. 唐得胜.成都理工大学 2014
本文编号：3219019
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