基于FLO-2D的抽水蓄能电站泥石流模拟分析

针对新疆吐鲁番盆地东侧鄯善县泥石流灾害影响该地区工程建设与发展的问题,以新疆鄯善县抽水蓄能电站下库区泥石流为研究对象,运用FLO-2D数值模拟软件,对不同降雨频率下(P=1%,2%,5%)泥石流沟的发生过程进行模拟。结果表明:在降雨频率P=1%和P=2%的降水条件下,沟内泥石流将冲出淤积在拦沙坝附近,并侵占河道。以库区运行年限100 a计,库区淤积总量为21567 m^(3),对下库区库容产生一定的影响。

基于FLO-2D数值模拟的不同降雨频率工况下八宝镇拱北槽沟泥石流运动特征及危险性评价

近年来,随着降雨量不断增加,泥石流爆发频率呈上升趋势,其运动堆积特性及防治工程措施直接决定泥石流危害程度及影响范围,也是影响泥石流危险度区划的关键因素。因此,对不同工况条件下泥石流堆积特征及危险范围预测具有较强的现实应用价值。FLO-2D作为一款专用于洪水和泥石流模拟的二维软件,能较完整地分析泥石流的运动状态特征,可用于模拟洪水灾害和风险评估,推算流体运动的流速及堆积深度,合理推估淹没面积。该文以拱北槽沟泥石流为例,通过开展野外详细调查,在查明泥石流物源类型、分布特征、物源储量与流域育灾环境的基础上,模拟分析其在不同降雨频率下(10%、5%、2%和1%)的泥石流运动特征,进而确定泥石流灾害威胁范围、堆积深度、流速等特征参数,并在此基础上采用泥石流强度指标对泥石流灾害进行危险性区划评价,为拱北槽沟泥石流的监测预警与风险防控提供技术依据,以此为该地区或者其他祁连山区城镇泥石流灾害防治及国土空间规划提供科学依据及参考建议。

基于FLO-2D的单沟泥石流运动危险性评价

泥石流运动危险性评价是泥石流防灾减灾的有效手段之一。为了探究泥石流运动危险性评价方法的可靠性,以2013年7月10日瓦窑沟泥石流为研究对象,基于FLO-2D模型,再现了瓦窑沟泥石流在100年一遇、50年一遇和20年一遇降雨频率下的运动过程。同时,结合运动危险性评价指标泥石流流深(H)和动量(Hv),得到了不同降雨频率下的危险性分区结果。研究表明,基于FLO-2D的单沟泥石流运动危险性评价方法具有较高的准确性。

基于FLO-2D的四川小金县炭厂沟危险性评价

【目的】研究炭厂沟泥石流爆发时的危险性。【方法】以炭厂沟1:5 000等高线、50年降雨数据和掩膜作为基础,结合现场勘察情况,运用FLO-2D和GIS软件,模拟炭厂沟在不同降雨频率下(10%、5%、2%和1%)泥石流的运动堆积过程。【结果】以1%降雨频率为例,模拟出的最大泥石流流速为20.97 m/s,最大泥石流流深为7.7 m,堆积面积为33 175 m^(2)。极端危险区范围占比81.8%,具有极高的危险性。对比模拟计算流速与公式计算流速来验算精确度,结果显示可靠性高。【结论】通过选用流速和泥深作为泥石流危险度分区的定量指标,得到炭厂沟泥石流的危险性分区图,为该流域的灾害防治提供科学的参考依据。

基于FLO-2D的溃决型泥石流模拟研究

2013年7月10日华溪沟引发降雨量为100年一遇的溃决型泥石流("7.10"泥石流),造成岷江堵塞并形成堰塞湖,造成巨大经济损失和人员伤亡。为了研究溃决型泥石流危险性,探讨不同降雨频率下暴发泥石流的结果,利用FLO-2D软件对华溪沟在不同降雨频率下溃决与非溃决条件进行了数值模拟,并把100年一遇的模拟结果与实际野外调查情况做出对比。结果显示溃决条件下冲出量、堆积范围面积、平均堆积深度比非溃决条件下超出1倍;溃决时冲出量比实际调查值少5.58万m3。数值模拟结果表明模型的误差在允许范围内,模拟结果与原型相比准确度为88.61%,模拟效果较好。溃决型泥石流规模比非溃决时相比甚大,因此在进行灾害防治设计和危险性评价时应特别注意。

基于FLO-2D模型的泥石流运动冲淤数值模拟

采用2维流变模型FLO-2D,经连续方程与运动方程,结合网格化的数字高程模型,选取陇南市武都地区清水沟、嘴子沟及段河坝3条泥石流沟为试验区.通过DEM在ArcGIS中转换为ASCⅡ格式输入至FLO-2DPRO软件中,建立流域模型,分析计算出各网格点的可能运动速度、淤积深度,并将模拟结果整合致GIS中.在GIS软件中分析可能淤积范围,通过对比2010年陇南"8.12"特大暴雨事件引发泥石流灾害灾情,验证了FLO-2D模型模拟试验区泥石流威胁范围的正确性,发现模拟结果与实际发生灾情威胁范围大致相符.

基于FLO-2D与冲量模型的泥石流危险度分区方法及应用

鉴于正确的泥石流危险度分区对合理规划布局泥石流堆积区经济活动的重要作用,采用FLO-2D模型对泥石流的运动堆积过程进行数值模拟,求得泥石流堆积扇上流速、流深分布及以格网为单位的泥石流体流速和流深的时间变化过程,结合GIS技术对计算所得数据进行空间分析,以泥石流体冲量为分区指标,建立泥石流堆积扇危险度分区模型,并以四川省石棉县马颈子沟泥石流为例,模拟该沟百年一遇泥石流运动堆积过程。结果表明,模拟堆积范围与实际堆积面积吻合度达86.16%;根据格网内泥石流体冲量模长,可将泥石流堆积扇危险度分为极度、重度、中度、轻度危险区四个等级。

基于FLO-2D的核桃沟泥石流数值模拟分析

铁路沿线泥石流灾害将对铁路隧道和桥梁施工和运营造成极大危害。文章选取核桃沟为研究对象,运用FLO-2D软件模拟不同周期的降雨过程,并提取降雨过程线计算泥石流洪峰流量。通过与雨洪法计算结果对比,验证了根据降雨过程线确定泥石流洪峰流量的合理性,进而对不同暴雨重现周期下核桃沟支沟和主沟泥石流发生过程进行模拟。核桃沟支沟泥石流模拟结果与分析表明,不同重现周期下,泥石流对支沟2~#斜井、沟谷居民安置点以及工程项目部的威胁较大,建议加强对支沟的泥石流监测预警。核桃沟主沟泥石流模拟结果与分析表明,不同重现周期下,核桃沟大桥处泥石流流速与堆积厚度有增大趋势;在50或100a一遇情况下,泥石流对核桃沟大桥的影响较大。

基于FLO-2D的泥石流工程治理效果分析——以都江堰银洞子沟泥石流为例

选取地震区典型泥石流沟银洞子沟作为研究对象,运用FLO-2D软件再现该沟2013年泥石流发生过程,验证了通过研究区雨量数据获取泥石流流量线方法的可靠性以及相关模拟参数选取的合理性。在此基础上,基于泥石流发生频率和暴雨爆发频率相同的假设,对不同爆发频率下的泥石流工程治理效果进行了分析。结果表明:工程治理后,当爆发频率为30,50 a时,工程治理效果显著;当爆发频率为100 a时,工程治理效果不显著。因此,建议相关管理部门加强极端降雨条件下泥石流的预警和防治工作。

基于FLO-2D的泥石流危险性评价——以四川省汶川县绵虒镇簇头沟为例

2013年7月10日四川省汶川县绵虒镇降持续性暴雨,促使簇头沟暴发降雨频率为2%的泥石流,导致岷江堵塞,严重威胁沟口居民及下游安全。以簇头沟的1∶10000等高线、2013年降雨数据与遥感影像等作为基础数据,结合野外考察资料,运用FLO-2D软件,模拟计算簇头沟在不同降雨频率下(5%、2%和1%)泥石流的运动堆积过程,研究簇头沟泥石流的危险性。在2%降雨频率(实际降雨频率)条件下,模拟得出最大泥石流流速为12.99m/s,最大泥石流泥深为15.7 m,堆积面积为9.55×10~4m^2,与实际堆积范围进行验证,精确率为77%,在合理误差范围内,成果可靠性高。通过泥深与流度来构建泥石流的强度模型,再与暴发的重现周期相结合而构建簇头沟泥石流危险性评价模型,获得堆积扇危险范围分布图,其中高危险面积占61%,中危险面积占19%,低危险面积占20%。为簇头沟泥石流的灾害防治提供科学的参考依据。

基于FLO-2D的联合溪沟泥石流运动特征及防治对策

湖南省岳阳县联合溪沟无泥石流灾害历史,但于2011年、2012年连续两年暴发特大型泥石流。在实地调查中取得了该泥石流沟的地形、物源、水源等基础资料,并重点分析沟内堆积物颗粒粒径分布规律,总结了该泥石流的发育特征:在地形因素的主导下,沟道水动力条件不断变化,泥石流呈现出冲刷—淤积—运动—堆积的特点。利用FLO-2D模拟泥石流的活动范围及掩埋深度,并进行灾情验证,结果表明FLO-2D模拟计算结果与实际灾情基本一致。针对该泥石流沟的复杂性、独特性,提出以拦挡坝、桩林式格栅坝、清淤护岸工程相结合的泥石流工程治理措施。

基于FLO-2D数值模拟的结底岗村公路泥石流危险性评价

工布江达县公路沿线泥石流频发,对公路交通安全和县内各区域经济发展造成严重影响。为研究高海拔地区暴雨型泥石流对公路的危害特征和潜在危险性,同时探索基于FLO-2D模型模拟泥石流的方法在高寒、高海拔、强地质构造地区的适用性,运用FLO-2D软件,以西藏自治区工布江达县典型公路泥石流——结底岗村泥石流为例,模拟泥石流泥深、流速等方面的冲淤特征,确定泥石流强度并划定危险性分区评价泥石流危险性。以公路沿线典型泥石流沟危险性的“点评价”为基础,通过分析公路泥石流危险分区以及与受威胁路段之间的拓扑关系,定量评估泥石流危险性,可以合理地预测公路泥石流的影响区域和危害程度,为工布江达县公路泥石流灾害分析、预警以及建设设计和公众疏散计划提供技术参考。

基于熵权变异系数融合算法和FLO-2D的朱家沟流域泥石流危险性评价

岷县朱家沟是青藏高原东北缘的典型泥石流小流域,受地震与极端降雨影响泥石流灾害频发,严重威胁县城安全,亟需开展泥石流危险性评价。本文采用熵权与变异系数融合算法评价流域内各支沟泥石流易发性,并选取高易发支沟及主沟进行泥石流事件数值模拟。以“7·18”朱家沟泥石流为例验证精度高于74.12%后,将此评价体系应用于极端降雨条件下的朱家沟泥石流危险性区划。结果表明:沟口单宽清水流量峰值、沟道长度和浅表层岩组是泥石流易发性主要影响因素,流域主要支沟:哈固沟、朱林沟、松树沟和郎家沟均为高易发沟;百年一遇强降雨条件下朱家沟泥石流堆积物会堵塞洮河,威胁沟道、沟口及洮河对岸城区居民生命财产安全,其中高危险区为主沟沟道和沟口,中危险区为哈固沟、朱林沟和松树沟,低危险区为郎家沟。研究成果可为青藏高原东北缘泥石流灾害提供评价方法和防治依据。

基于FLO-2D的泥石流灾害风险评价——以麦多沟泥石流为例

针对4种极端降雨工况下泥石流威胁范围和存在的潜在风险,以单个建筑物作为评价单元,对西藏察雅县城麦多泥石流灾害进行风险评价,包含泥石流危险性分区、易损性分析和风险评价3方面主要内容。文中阐述了整个精细化风险评价的流程:首先基于实地获取的无人机三维地质模型,利用FLO-2D软件模拟麦多沟在4种极端降雨工况下(10%、5%、2%、1%)泥石流暴发过程,对其潜在威胁区进行危险性分区;基于实地走访调查所得数据,进行影响范围内建筑物和人口的易损性分析;将危险性和易损性归一化处理,以单个建筑物作为评价单元,经过ArcGIS平台叠加运算,最终得到研究区建筑物风险和人口风险分区。评价结果可为当地地质灾害、风险管控工作提供科学参考依据,评价流程对今后泥石流灾害的精细化定量风险评价有一定的借鉴意义。

基于FLO-2D数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究

泥石流和普通的山体滑坡不同,它是发生在山区的一种含有砂土和石块的暂时性水流,具有宾汉体的性质和运动阻塞双重特性,国内外众多学者在流动学实验及流动学模型的基础上,对数值模拟方法进行了大量研究,通过泥石流的灾害范围、运动速度、运动时间与实际情况进行对比,开发出适用于泥石流预报的数值模拟程序,FLO-2D就是其中之一。工程实践证明,在对泥石流组成物质的流动特性研究基础上,对泥石流移动及沉积特性进一步研究是非常重要的。本文运用FLO-2D流动模型数值模拟方法对泥石流的移动特性进行模拟,以此分析泥石流流动及堆积特性与黏性系数和屈服应力的关系。通过分析得到:随着黏性系数的增大,泥石流流速呈非线性减少;屈服应力作为影响泥石流发生及停止的因素,随着屈服应力的增大,流深也随着增大,但在泥石流移动特性中,屈服应力对泥石流流速的影响并不明显;随着黏性系数的增加,泥石流冲击力减小,而随着屈服应力的增加,泥石流的冲击力则增大。

基于FLO-2D数值模拟的工布江达县城泥石流灾害危险性评价

工布江达县位于藏东地区,雨季区内泥石流频发,对人民基本生活和区域经济建设与发展造成了严重影响。为研究藏东地区中—小型泥石流灾害对城镇居民聚集区的危害特征和潜在危险性,运用FLO-2D软件,以西藏自治区工布江达县县城周边居民分布较为集中的5条泥石流沟为研究对象,通过模拟泥石流泥深和流速等方面的冲淤特征,以县城典型泥石流沟模拟冲出结果为基础,确定泥石流强度并划定危险性分区,分析泥石流危险分区与居民聚集区之间的拓扑关系,评估县城周边泥石流危险性,为工布江达县城的城镇规划和防灾减灾提供技术参考。

基于FLO-2D模型的红椿沟泥石流工程治理效果研究

汶川地震带来了众多地质灾害,给当地灾民造成了严重的生命和财产损失。为了更好地预防地质灾害的发生,保护灾后重建成果,对地质灾害防护工程的效果分析研究就显得尤为重要。文章选取了汶川红椿沟流域中的甘溪铺沟、大水沟、新店子沟3条泥石流沟为研究对象,采用二维流变模型FLO-2D,经连续方程与运动方程,结合网络化的数字高程模型,通过DEM在ArcGIS中转换为ASCII格式输入至FLO-2D软件中,建立流域模型,分析计算出红椿沟泥石流沟在工程治理条件下,遭遇50、100年一遇暴雨时,泥石流冲出物的堆积深度和流动速度。通过计算机数值模拟方法对治理效果进行分析研究,从而确定工程治理效果和进一步的工作方法。

基于Flow-R和FLO-2D的沟谷型泥石流危险性评价

泥石流是中国西南山区频发的地质灾害之一,具有突发性、流速快以及破坏力强等特点,往往造成巨大的人员伤亡和经济损失。地质灾害危险性评估是防灾减灾管理和防治环节中的有效措施之一,用于合理量化泥石流运动堆积线路沿程泥石流灾害危险性的空间分布特征。以四川省都江堰市龙池镇麻柳沟为研究对象,选取坡度、平面曲率和上坡汇水面积作为沟谷型泥石流启动区识别因子,基于Flow-R模型识别出的泥石流启动点,耦合FLO-2D模型模拟麻柳沟泥石流运动堆积过程,将泥石流堆积深度、运动速度和暴发频率相结合分析泥石流的危险性,并采用混淆矩阵对模拟结果进行了精度评估。结果表明:基于Flow-R和FLO-2D耦合模型的麻柳沟泥石流的运动堆积模拟结果与实际情况吻合度较高。模拟泥石流堆积区面积2.19万m^(2),堆积体积4.92万m^(3),泥石流危险性由沟道中心向两侧逐渐降低,高危险区占比42.3%,中危险区占比23.1%,低危险区占比34.6%。麻柳沟形成区、流通区沟道中散落堆积物体积大约为30万m^(3),麻柳沟泥石流仍处于高度活跃阶段,危险性较高,今后在降雨和水动力充分的条件下大量松散物质可能将被重新激活,一旦发生泥石流将有可能造成重大地质灾害。

基于FLO-2D模型的泥石流治理工程效益评价

泥湾沟为白龙江一级支沟,沟内地质构造发育,固体松散物质丰富,历史上曾爆发多次大规模泥石流灾害,属典型暴雨型黏性泥石流。为更好的对该工程效益进行评价,本次采用FLO-2D模型对其治理前后不同频率的泥石流运动、堆积情况及危险性进行模拟对比。研究结果表明,防治工程的布设能有效拦截流域内松散物质,拦截方量约为3.97×10^4m^3,回淤反压稳固坡体效果更加明显;泥石流流速控制作用明显,1%降雨频率下到达沟口处流速为2.7m/s,且呈沿拦挡工程逐级减小的趋势。在松散物质及流速得到有效控制的情况下,泥石流冲出方量减少,堆积范围缩小,缩小比例最大达84%。该方法不仅有利于评价泥石流治理效益,也对泥石流治理方案的提出提供有效的数据支持,是值得借鉴与参考的一种评价方法。

FLO-2D Simulation of Mudflow Caused by Large Landslide Due to Extremely Heavy Rainfall in Southeastern Taiwan during Typhoon Morakot

Daniau Village in Daniau Creek Watershed, Taitung County, Taiwan, sustained damages from landslides and mudflows during Typhoon Morakot in 2009. The purpose of this study is to adopt the FLO-2D numerical model recognized by Federal Emergency Management Agency （FEMA） to simulate the mudflow, and the Daniau Village was used as a case study, along with rainfall and digital terrain data for this simulation. On the basis of sediment yields, the residual sediment volume in the landslide area was determined to be 33,276 ma by comparison of digital elevation models （DEMs） and by using the universal soil loss equation （USLE）. In addition, this study performed a hydrological frequency analysis of rainfall to estimate the flow discharge as conditions of the simulation. Results of disaster surveys were collected to compare with outputs of the numerical model. Results of the simulation conducted with FLO- 2D indicated that if the countermeasure was not destroyed, the drainage work would function without overflow. This study aimed to review the effectiveness of eountermeasure on the basis of simulation results obtained by using the model to provide references for future disaster prevention and resident evacuation plans.