地震扰动区小流域泥石流危险性评价与预测方法研究

发布时间：2018-03-08 11:39

本文选题：SINMAP　切入点：SCS　出处：《兰州大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着全球变化研究的深入与防灾减灾各方面问题认识的不断深化,泥石流灾害危险性评价与管理受到了国际社会越来越广泛的关注。虽然在小流域泥石流灾害危险性评价与预测方面也有较快的发展,但在危险性评价和威胁范围预测方面还存在一些问题,对重大泥石流频发地区,特别是新构造活动和地震扰动区小流域泥石流灾害危险性评价力度不够,评价途径较为单一,缺乏对不同重现期下的泥石流危险性评价,极大地阻碍了灾害风险评估及监测、预警和防治工作。因此,开展地震扰动区小流域泥石流灾害危险性评价与预测方法研究有重大的现实意义。论文旨在通过野外大量调查采样及物理模型试验的基础上,利用SCS水文模块及SINMAP斜坡稳定性模块镶嵌于FLO-2D模型中,构成泥石流运动冲淤数值模型,结合小流域沟道内泥石流冲出量、高精度数字地面模型(DEM)以及泥石流运动时的各种流变参数,对泥石流进行不同边界条件不同重现期运动冲淤数值模拟。主要取得的成果和结论如下：(1)通过野外建立的泥石流运动物理模型,模拟不同边界条件、不同泥石流容重、不同泥石流启动总量的泥石流运动过程。分析得出,在理想边界条件下,泥石流发生后最终淤积深度,黏性泥石流远大于稀性泥石流；在非理想边界下,泥石流运动瞬时堆积深度较之理想状态下大,且黏性泥石流运动最终堆积深度远比稀性泥石流运动的大,泥石流由黏性向稀性转化时,泥石流运动瞬时渗透水压力逐渐变大,而瞬时土压力逐渐减小。流通槽坡度逐渐变大时,泥石流运动时间逐渐缩短,且流通区的泥石流体堆积深度逐渐变小,流速逐渐变大,瞬时渗透水压力及土压力随着运动时间的缩短、运动速度的加快,呈逐渐减小的趋势。(2)针对不同规模小流域山坡稳定性进行数值模拟分析,得出极不稳定区主要集中于风化严重的岩体、坡度较陡的山坡一带,其不稳定原因为崩塌、滑坡灾害发育。小型泥石流清水沟全部不稳定区面积为0.83km2,占流域总面积的38.25%。其中,极不稳定区和不稳定区分别为0.15 km2、0.32km2,占流域总面积的6.91%、14.75%。由此可见,清水沟小流域山坡坡体较大部分处于潜在不稳定状态,在一定外界条件下极易发生失稳而下滑。大型泥石流汉林沟不稳定区面积占该流域总面积比较小,流域内山坡坡体大部分处于稳定状态。(3)通过应用SCS水文模型模拟小流域水文过程,获得小流域空间位置上不同重现期不同降雨概率下径流深及径流量。降雨保证率为10%时最大径流深为46.6-50.3mm,降雨保证率为0.2%时,最大径流深变化范围为77.7-81.6mm。随着流域面积的增大,在相同降雨条件下径流总量迅速增大,降雨保证率为10%时,径流总量从清水沟到汉林沟变化范围为7.1×104-137×104m3,降雨保证率为0.2%时,径流总量从清水沟到汉林沟变化范围为13.3×104m3-237×104m3。模拟结果表明,在同一水文土壤组,不同的土地利用类型产流能力不同,从大到小依次为：山地旱地、中覆盖度草地、林地、河渠、城镇用地与农村居民点。(4)重现期为500年一遇的泥石流在典型黏性泥石流沟清水沟最大流速为6.5m/s,最大冲击力为28x104KN,最大泥石流运动淤积深度为6.2m,威胁范围约0.1km2；而在典型的稀性—黏性综合类型的泥石流沟汉林沟的最大泥石流流速为10.5m/s,最大冲击力为99.8×104KN,最大泥石流运动淤积深度为12.4m,威胁范围约0.61km2,通过对典型小流域的威胁范围预测,得出典型黏性泥石流威胁范围随着重现期的加长而逐渐增加,但增幅不大,极高威胁范围增幅较小：稀性—黏性综合类型泥石流威胁范围随着重现期的加长而逐渐增加,但增幅较小,而极高威胁范围增幅较大。(5)通过对典型小流域灾害链的预测,清水沟流域较小,灾害链类型简单,其链首为崩塌、滑坡及坡面泥石流,在极端降雨或其他地球外营力下会形成沟谷泥石流,最终形成沟谷型泥石流灾害链,危害较小。汉林沟流域面积较大,次沟、幼沟发育,崩塌、滑坡类型多样,泥石流灾害链复杂,其链首多为地裂缝、崩塌、滑坡、坡面泥石流及沟谷泥石流,在极端降雨或其他地球外营力下会形成大型沟谷泥石流,最终形成的灾害链为山洪灾害链,危害大,主要危害对象为流域地质环境、基础设施,农田及汉林乡政府等。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.23

【参考文献】