四川省都江堰市龙池地区群发性泥石流物源敏感性分析

汶川地震改变了西南山区的地质环境,所产生的地质灾害效应在2010年8月13日及8月19日的极端天气下导致多地爆发山洪泥石流,其中都江堰龙池地区爆发大规模群发性泥石流。选取龙池区域作为研究对象,利用层次分析-信息量法针对形成泥石流的物源条件进行敏感性分析。选取了8类影响物源分布的因子:公路影响带、海拔、坡度、坡高、植被覆盖率、河流影响带、断裂影响带及岩土体类型,并细分为37个级别,为每个分级评定敏感性权重,利用ARCGIS平台最终生成高、中、低三级敏感性区划图。根据敏感性区划从物源条件上划分了龙池地区泥石流危险性等级,从而确定需要重点进行监测防治的泥石流沟道。

强震区泥石流启动机制

地震区的泥石流物源主要来源于滑坡、崩塌等松散体,具有结构疏松,密实度低,堆积时间短等特点,与非地震环境中的滑坡、崩塌堆积体的结构有所不同,堆积体的物理力学性质发生了改变,堆积体转换为泥石流所需的外界条件也相应的改变。以汶川地震区都江堰市龙池镇典型泥石流灾害为例,分析了地震滑坡、崩塌松散体的堆积形态和堆积体的应力环境。从静力学和动力学角度分析堆积体在强降雨条件下的起动特征,探讨了降雨作用形成的地表径流水深与堆积体失稳时的应力极限状态的关系。分析得出沟道岸坡滑坡堆积体发生侵蚀时的地表径流力为F=(τ1f-f1sinα)/cos(α-26.65),并建立径流水深与地表径流力的关系:H=F/4ρsgJ。分析在动量守恒条件下,堆积体单位时间内的侵蚀体积dV=dM/γs模型。为了进一步探讨在实际现场的应用,以汶川地震区都江堰市的水打沟泥石流为例,分析发生泥石流时的地表径流水深为0.011 m,其结论与实际调查结果基本一致。

基于HEC-HMS的水打沟泥石流汇流过程

以四川省都江堰市龙池镇水打沟泥石流流域为研究区,利用遥感影像与GIS技术提取流域信息,基于HEC-HMS分布式水文模型,模拟了"2010-08-13"泥石流的暴雨汇流过程,并综合考虑泥石流的特征参数,从最大流量角度初步研究水打沟泥石流的汇流过程;探讨了研究区土地利用情况、模拟降雨时间及暴雨频率对泥石流汇流过程的影响,从而揭示三者与汇流过程之间的内在联系。研究结果表明:泥石流20 a一遇峰值流量为53.49 m3/s,灌木林将峰值流量降低24%,而休耕地的峰值流量提高70%。100 a一遇的暴雨,泥石流峰值流量增加到70.62 m3/s,同比增长32%,50 a一遇的增长23%,10 a、5 a一遇的降雨分别同比降低4%、16%。降雨总量一定的情况下,仅增加泥石流暴发前后的降雨模拟时间对汇流的影响不大,且泥石流发生之前的降雨对汇流的影响大于之后的降雨。

龙池地区“8．13”特大群发性泥石流堆积扇几何形态量化分析

为了解都江堰市龙池地区泥石流堆积扇的危害程度,实地测量了龙池地区36条已暴发的泥石流沟的堆积扇几何数据,分析了泥石流成因及堆积扇的特征,研究了泥石流堆积扇在堆积过程中的应力特征,得出了龙池地区泥石流堆积扇堆积长度、厚度和宽度等预测模型,并计算出龙池地区泥石流的屈服应力τ约为241Pa,沟口泥石流停淤深度hx0和hy0约为2.4m,与研究区野外观测数据相符,为强震区暴雨型泥石流灾害的防治提供了参考。

基于GAMBIT的三维地形模型生成

为泥石流的模拟计算提供基础,以四川省龙池地区水打沟泥石流为例,研究利用实际等高线快速生成精度适当的三维地形模型的方法。此方法把ARCGIS和GAMBIT软件相结合,并用C语言编程完成两者间的格式转换。生成的模型可直接导入FLUENT进行计算,也可用于其它二次开发软件中的计算。