溃决型泥石流起动模型与放大效应研究

发布时间：2019-03-08 20:43

【摘要】：汶川地震直接触发了大量滑坡、崩塌,为震后泥石流活动提供了丰富的固体物质。地震时,在沟道流域内形成的滑坡、崩塌直接堆积于沟道,对沟道形成了部分堵塞或完全堵塞。大部分堆积于沟道的松散物质在短时间内随着地表径流被带走,少部分堆积体在沟道内形成堰塞体。在雨季到来时,洪水对堰塞体的冲刷加剧,当堰塞体溃决时,形成溃决型泥石流,造成灾难性后果。溃决型泥石流形成灾害时间短、成灾规模大、破坏能力强。汶川地震前,我国溃决型泥石流主要发生在西藏地区,以冰湖溃决为主,其积累时间长、暴发频率低、成灾规模大;汶川地震以后,经历强烈的地震作用,震区多次暴发溃决型泥石流,该类泥石流有别于冰湖溃决型泥石流,其暴发前后常伴随长时间降雨,暴发时间主要集中在雨季,同时震区暴发频率较高。一场溃决型泥石流伴随着侵蚀、运动、淤积、堵塞、溃决,整个过程十分复杂。地震后经历多次溃决型泥石流事件后,如2010年8月13日汶川县映秀镇红椿沟特大泥石流、2013年7月11日汶川县七盘沟特大泥石流等。为了进一步了解该类泥石流,同时为该类泥石流提供更加有效的风险评估、预报预警和工程治理提供建议。本文主要对溃决型泥石流的成因条件、溃决过程、侵蚀运动过程及堆积过程进行了如下分析和讨论:震区溃决型泥石流堰塞体的形成来自于强烈的地表活动,陡峻的流域地形,沟壑纵横,山高沟窄,将固体物质堆积于沟道形成堰塞体。堰塞体的形成方式为:滑坡、崩塌和泥石流,导致组成堰塞体的固体物质自身结构松散,空隙率高,整体强度低。这一特点使得震区堰塞体在破坏形式上也有别于其他类型堰塞体。天然堰塞体的溃决方式主要为滑动溃决、逆流渐进溃决、漫流侵蚀溃决。对于震区溃决型泥石流堰塞体的溃决方式主要以漫流侵蚀溃决为主。这是由堰塞体自身结构特性和属性决定,堰塞体自身稳定性较差,发生整体破坏的可能性较小,容易发生局部破坏。选取了震区2013年“7.10”成灾规模较大的泥石流事件进行了对比分析,分析溃决型泥石流与一般暴雨型泥石流基本特征,分别从流域面积、沟长、纵坡降、流量、容重等方面进行了讨论。溃决型泥石流较一般泥石流对沟道的侵蚀能力更强、成灾规模更大,破坏力更强,影响范围更广。其中堵溃点对泥石流的形成、侵蚀、运动存在放大、加剧的作用,堵溃点在泥石流整个过程中扮演了十分重要的角色。分析堰塞体可能发生的破坏模式,计算堰塞体溃决流量过程线对于溃决型泥石流至关重要。流量过程线影响到溃决型泥石流的起动时刻,侵蚀能力,达到下游时刻,成灾规模大小,对于泥石流过程的分析十分重要,对于泥石流的预警预报、工程治理也有一定价值。溃决型泥石流的峰值流量将早于正常峰值流量到来,且溃决峰值流量比正常峰值流量大。文中通过模型计算,结合坝体库容、坝体几何形态、坝体岩土特征,设定入流曲线,定量计算溃决流量过程线,较为直观的分析坝体溃决的整个过程。对于溃决型泥石流,文章中提供了一种新的分析思路,采用数值模型结合理论分析的方法,对泥石流的侵蚀过程进行了探讨。溃决型泥石流的侵蚀能力、侵蚀范围强于一般沟道侵蚀型泥石流,溃决流量放大后对流速、流深的影响较大,而沟道内流体的侵蚀能力与搬运距离与流体流速、流深、容重等因素有关。最后确定泥石流侵蚀区域,选择泥石流侵蚀较弱的区域模拟泥石流的运动和堆积过程,这样得到的泥石流模拟结果更为接近真实值。选取了震区2013年“7.10”暴发的较为典型的七盘沟进行分析,首先对堵溃点进行了介绍和分析,分别计算沟道内堵溃规模较大的灾害点,对堰塞体溃决流量过程线进行了计算,对溃决过程进行了分析;利用数值模拟软件结合流量过程线,对沟道侵蚀情况进行了分析,最后确定老鹰岩堰塞体下游作为泥石流运动和堆积模拟区域,得到的泥石流堆积范围与实际范围较为接近,为此类泥石流的分析提供了较为实用的方法。
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【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P642.23

【参考文献】