基于Massflow的西南山区某大型岩质滑坡-碎屑流运动模拟研究

探讨中国西南山区突发强降雨诱发滑坡-碎屑流灾害的发展演化特征。基于现场工程地质调查,对某滑坡-碎屑流的基本运动特征和运动过程中碰撞、堆积现象开展了模拟分析。通过Massflow软件进行滑坡全过程动态模拟,获得了滑坡失稳—碰撞—分流加速—扩容减速—堆积的演化过程与沟道薄、谷底厚、沿途抛洒的堆积分布特征。模拟获得堆积形态与现场实际情况基本吻合,堆积范围较实际分布偏大。

基于Massflow的达摩沟泥石流模拟与危险性分析

达摩沟小流域历史上曾发生泥石流灾害事件,造成较大人员伤亡和财产损失。目前,该小流域主沟堆积大量煤矸石,主沟两侧坡面堆积有较多崩、坡积物。为分析泥石流再次发生的可能性与危险性,在无人机摄影测量和野外现场调查的基础上,详细分析达摩沟小流域泥石流发育条件,基于改进MacCormack-TVD有限差分法,采用Massflow软件对10,20,50,100 a一遇4种降雨概率条件下达摩沟暴发泥石流的工况进行数值模拟,得到达摩沟小流域在不同降雨概率下的泥石流危险性。结果表明:①在此4种降雨概率下,大部分区域的泥石流流速维持在0~3 m/s,泥深保持在0~4 m的水平,而峰值流量最大可达19 m/s,泥深最大可达3.85 m;②在100 a一遇的降雨强度下,达摩沟高危险性地区占16.54%,中风险地区占49.27%,低风险地区占34.19%;③模拟结果较好地符合泥石流的时空发育特征,展现了降雨强度对泥石流运动的影响规律,可为泥石流的预警监测提供参考。

基于Massflow模拟的察隅县N047泥石流运动特征研究

【目的】研究察隅县编号N047泥石流灾害的运动特征,为后续的防灾、减灾工作提供有效的参考。【方法】依据野外调查成果,采用Massflow数值仿真软件,对N047泥石流灾害进行模拟。【结果】(1)在20年一遇暴雨状况下,其运动特征为:泥石流从开始到停歇经过了“蠕动-加速-减速-停歇”的过程,导致其运动状态变化的主要因素为沟道内地形、沟形的不断变化;(2)在50年一遇与100年一遇暴雨状况下,预测的泥石流最大流速与最高泥深分别为:5.678 m/s、4.950 m及6.476 m/s、5.353 m。【结论】不同降雨频率下,该泥石流的流速、泥深及流体液面范围均与流量呈正相关的关系。

基于Massflow模型的泸房沟泥石流危险性分析

泸房沟流域内固体物源较多沟道堵塞严重,若遇到连续暴雨,再次爆发泥石流的可能性较大,严重的威胁到沟口人民的生命财产安全,为研究泸房沟泥石流危险性,本文以野外调查数据以及遥感解译数据为基础,利用Massflow软件进行泸房沟流域泥石流过程进行模拟,得到泥石流不同位置堆积厚度、速度以及堆积范围,对泸房沟泥石流进行了风险性评价,并提出相应的防治建议。结果表明:泸房沟泥石流在沟口位置最大堆积厚度为5m,泥石流龙头最大流速为8m/s,模拟结果与现场调查结果相符,泸房沟泥石流沟易发程度评分分别为99分,易发程度属于中等易发。

基于Massflow模型的甘肃省岷县二马沟泥石流危险性评价

二马沟位于甘肃省岷县茶埠镇上半沟村,曾多次暴发泥石流,对当地居民的生命安全和生产生活造成了极大的损失。为了研究二马沟泥石流的危险性,以2012年5月10日发生的泥石流灾害为基础,选取了二马沟及其左岸的河沟沿、扁坡沟、鹞子沟泥石流沟为研究对象,经过详细的资料收集和野外调查,获得了该流域内地形、物源、水源等资料,通过试验和计算分析得到了模拟所需的参数值,结合网络化的数字高程模型,在ArcGis中将研究区DEM栅格数据转换成Massflow软件可以读取的ASCII格式,建立计算模型。利用Massflow软件模拟了1%、2%、5%降雨频率下泥石流冲出物的流动速度、堆积深度、堆积范围,根据泥石流的强度与危险性分区标准,将研究区划分为高危险、中危险、低危险三个区域。结果表明:在实际降雨频率下模拟得出主沟泥石流最大流速为11.05 m/s,最大泥深为13.05 m,堆积范围为3.47×10^4 m^2,堆积方量Qz为18.55×10^4 m^3,模拟精度到达80%以上;高危险范围占据了整个危险范围的60%以上,中危险和低危险分布面积较小,说明二马沟是一条危险性较大的泥石流沟,研究成果为当地的防灾减灾工作提供一定的科学指导意义。

基于Massflow模型的西藏仁布杰仲沟泥石流运动特征分析

为探明杰仲沟流域上游的潜在物源在极端条件下形成泥石流灾害,对沟口建筑及G318国道的危害性。以实地无人机拍摄数据为基础,通过三维建模生成研究区高精度的数字高程模型(DEM),再利用基于泥石流运动深度积分的Massflow数值分析方法,模拟泥石流的运动过程。首先分别用两种模型(Voellmy模型和Manning模型)对已发生的泥石流灾害进行了模拟,将模拟结果与现场实际情况进行对比验证,选取了结果更精确地Manning摩擦模型并确定了相应运动参数,在此基础上对体积为3.0×105 m3的泥石流灾害进行了预测模拟评估。通过对模拟结果进行分析处理,划定了研究区内的四个危险区,为泥石流灾害的防治规划和设计提供了有效的参考依据。危险区A位于泥石流沟第一个弯道处,该区及以南区域,泥深和流动强度都较大,但该区域人类活动较少;危险区B位于第一个弯道与第二个弯道之间,危险区C位于第二个弯道处,这两个区域内泥深较大,局部区域流动强度较大,极端条件下,危险性相对较高;危险区D位于国道南侧,该区域流动强度相对较小,但流体在此区域易发生堆积,所以应提高公路下涵洞的排导能力。

基于Massflow的梅龙沟流域泥石流危险性评价

2020年6月17日凌晨3时左右,在丹巴县半扇门乡暴发短时强降雨,继而梅龙沟泥石流爆发,堆积物堵塞小金川河,导致下游阿娘寨村一组全部被淹埋,泥石流堵塞形成的堰塞坝溃决后,河道水流开始侵蚀位于沟口的阿娘寨古滑坡坡脚,导致山体失稳并造成大规模灾害。为明确梅龙沟泥石流的危险性划分,分析不同降雨频率(20年一遇、50年一遇、100年一遇)下的泥石流爆发强度,利用深度积分连续统分析方法模拟泥石流运动过程,并结合流速和堆积厚度建立梅龙沟泥石流危险性评价模型。结果表明:梅龙沟20年一遇规模泥石流的影响范围为0.15km2;50年一遇规模泥石流的影响范围为0.18km2;100年一遇规模泥石流的影响范围为0.24km2。梅龙沟泥石流低危险区面积占比为27.3%,中危险区面积占比为31.1%,高危险区面积占比为41.6%。高危险区主要集中在沟道、沟口关州村附近以及小金川河河道中央。

基于MassFlow模型的吉隆县卓汤沟泥石流风险评价

文章对泥石流成灾机理分析,初步确定其易发性与运动模式,构建MassFlow数据模型,通过数据反演将泥石流强度与暴发的重现周期(10年、20年)相互结合分析泥石流的危险性;文章选取由数值模拟得到的泥石流流深和流速作为危险性评价因子,对不同降雨频率下的泥石流进行危险性评价,绘制出危险性分区图;再借助人口与财产分布密度图来确定危险区范围内的受威胁人口与财产,最后通过查表法与查图法确定危险区内的风险性等级,风险评价结果为场镇建设和规划提供科学依据,从而有效地规避风险和减灾防灾。

基于Massflow进行动力过程数值模拟弃渣场失稳影响预测分析

一些建设项目弃渣场在堆填过程中未能按设计分层堆弃、摊铺并进行碾压,仅经过简单的场地平整后便完工移交,使得渣体各部位填土成分复杂、压实度差异较大、土体物理力学性质差,存在失稳风险。文章对某弃渣场采用Massflow软件进行动力过程数值模拟,预测其在极端情况下失稳后的影响。该方法可对用地比较紧张和敏感的建设项目弃渣场选址提供决策依据,对弃渣场可能引发的地质灾害进行预测,进而为防治提供依据。

基于Massflow模型的某弃渣场溃决运动特征及危险评价

弃渣场是一个具有高势能、物源量大的危险源,一旦发生溃决运动,会对下游公共安全造成严重威胁。本次研究选取某沟谷弃渣场为研究对象,在现场调查和试验基础上,建立高精度三维模型。依据稳定性计算成果,弃渣体在极端情况下的失稳规模约19×104 m3,运用Massflow模拟弃渣体的溃决泛滥范围、监测点处流速和流深以及危险性分区。研究表明:溃决运动共持续300s,溃决运动主要沿沟道主沟滑动,主滑方向的平均厚度约2.94m,最大泛滥距离约270m,溃后龙头处距离两处村落分别为231m和379m;监测点处速度显示,溃决运动速度具有突然增加,然后逐渐减少的趋势,整个溃决运动分为启动加速、稳定蠕滑和减速堆积3个阶段;溃后危险性分区表明,低、中、高风险区占比分别为49.32%、25.64%、25.64%,对居民区无明显影响。研究成果可分析弃渣场溃决运动路径、泛滥范围及运动速度特征等,对降低弃渣场溃决风险和应急响应具有重要指导意义。

四川甘洛县黑西洛沟“8·31”泥石流动力过程

黑西洛沟位于四川省甘洛县苏雄镇,该沟于2020年8月31日上午8时暴发特大型泥石流灾害,对当地居民、成昆铁路桥梁及基础设施等造成了极大的损失。为研究黑西洛沟泥石流的活动特征与动力特征,综合利用野外实地调查、现场观测及研究区高精度DEM数据等,并利用Massflow软件对该次泥石流进行模拟验证,模拟反演黑西洛沟泥石流的动力演化过程,定量评价“8·31”泥石流动力特征。研究表明:“8·31”泥石流主要经历了“降雨汇流—下切侧蚀—一级平台淤积分选—平台后下切侵蚀—二级平台进一步淤积分选—平台后进一步下切侧蚀—岸坡崩滑堵溃—堵河形成堰塞湖、溃决泄流”等“滚雪球式”的循环加剧过程。基于Massflow的泥石流动力过程分析,模拟各沟段的洪峰流量、流速、流深、侵蚀沉积深度等均与实测数据相匹配,证实了该方法的可靠性。通过该手段,可更加直观地分析泥石流的动力特征,为后续的防灾减灾工作提供理论依据。

玄武岩腐岩化程度对滑坡运动速度和扩散的影响

我国西南山区大面积出露不同腐岩化程度的峨眉山玄武岩(P2β),其出露区内滑坡频发。为研究不同腐岩化程度的玄武岩及其腐岩化产物对滑坡运动速度和堆积扩散的影响,本文以贵州省六盘水市水城县鸡场滑坡为背景,考虑玄武岩腐岩化引起的密度降低、粘聚力丧失和内摩擦角减小,建立了密度、粘聚力和内摩擦角3个参数分别降低以及3个指标组合下降的4种计算模式,共13个工况。使用Massflow软件计算,结果表明:3个因素均能够影响滑坡的运动和堆积扩散行为;内摩擦角和粘聚力降低均引起滑坡以更高的速度运动,造成更大的面积扩散,密度的降低则降低了运动速度,减小了扩散面积。此外,密度较高,粘聚力和内摩擦角较大的较新鲜的玄武岩不易形成高速远程的危害性滑坡。

基于Massflow的金沙江白格滑坡数值模拟及堵江风险预测

2018年10月10日和2018年11月3日,金沙江白格先后两次发生特大型滑坡堰塞堵江事件,尤其是第二次滑坡后,滑坡区后缘及中后部两侧产生强烈变形,形成一系列潜在不稳定块体(残留体)。结合相关学者研究和应急勘查成果,在详细分析白格滑坡残留体特征及发展变化趋势的基础上,基于Massflow数值模拟软件对残留体堵江范围和高度进行了风险预测研究。结果表明:(1)滑坡残留体仍处在应力调整及变形状态,K2、K3及K1-2变形速率较大,滑槽弃渣堆积体雨季冲刷严重,存在再次发生滑坡堵江的风险。(2)残留体8种组合模型失稳后主要沿原滑槽方向运动,堵塞金沙江,形成长条形堰塞坝,最大厚度约58 m,部分颗粒残留在滑坡表面。(3)该方法对高位滑坡堵江风险预测具有一定的参考价值。

四川泸定昔格达组滑坡灾害运动过程模拟分析

四川泸定昔格达组以半成岩为主,工程地质特性复杂,在高陡斜坡中常发生浅层蠕滑变形,在强降雨作用下失稳后可转化为泥石流。本文以四川省泸定县海子坪环环村滑坡为例,基于遥感解译、地面调查、数值模拟等方法,对滑坡发育特征、潜在失稳模式和滑坡-泥石流运动过程进行分析。结果表明,环环村滑坡主要发育于昔格达组内,以深度3~5 m的浅层变形为主,整体处于蠕滑变形阶段。滑坡平面上分为强变形区(A区)和弱变形区(B区),体积分别约为5.5×10^(4) m^(3)、5.8×10^(4) m^(3),在不同降雨条件下,存在仅有A区下滑和A区牵引B区一起下滑并转化为沟道泥石流2种致灾模式。当仅有A区失稳下滑时,最远运动距离可达1325 m,最大堆积厚度为5.2 m,最大运动速度41.6 m/s,滑坡破坏沟口居民区及道路。当A区和B区同时失稳下滑时,最远运动距离可达1345 m,最大堆积厚度为7.7 m,最大运动速度为44.3 m/s,滑体最远能够冲至河流对岸,形成高约3 m的滑坡坝。研究结果对于深化浅层滑坡-泥石流远程致灾效应的认识和防灾减灾具有一定的指导意义。

金沙江上游圭利滑坡发育特征及运动过程分析

金沙江上游构造破碎、岩体结构复杂,区内大型-巨型滑坡发育,历史上发生过多次滑坡堵江事件。圭利滑坡位于西藏江达县金沙江西岸,滑坡变形严重,大小拉裂缝、垮塌几乎覆盖整个滑坡,变形程度有不断增加的趋势,失稳后将对金沙江下游造成巨大威胁。在野外调查的基础上,通过对金沙江上游圭利滑坡发育特征的分析,选取Massflow数值计算模型对该滑坡失稳运动过程进行预测分析,获取了滑坡在不同时刻的堆积状态及运动速度。结果表明,滑坡整体运动时长约为40 s,最大滑动速度达到31 m/s,最大堆积厚度为51 m;前缘向两侧扩散的最大距离约为220 m,并全部堵塞金沙江;滑坡各区域的速度曲线反映出滑坡运动过程具有突发性、彻底性、整体性、流态性的特点。

冬奥会延庆赛区造雪引水工程潜在泥石流灾害模拟与对策研究

2022年北京冬奥会延庆赛区造雪引水工程是赛区重要的配套工程,担负着为赛区造雪系统提供储水及供水的任务。受工程功能和场区地形地貌条件约束,工程场区主要水工设施面临较高的泥石流风险。针对目前利用泥石流动力学数值模拟方法难以考虑多种降雨条件下泥石流启动厚度以进行多情景泥石流灾害模拟预测的问题,基于雨洪法,本文提出了考虑多降雨重现期泥石流沟平均产水厚度和物源平均产石厚度两个指标及计算公式,并结合无人机精细测量、遥感解译、现场调查、Massflow等手段工具,开展了冬奥会延庆赛区造雪引水工程在不同降雨重现期下潜在泥石流灾害的模拟预测。结果表明:不同高程处的水工构筑物(塘坝和泵站)在不同降雨重现期(20 a、50 a、100 a)下受泥石流威胁的程度存在差异,其中1050塘坝泥石流风险最高,面临淤埋和冲击双重破坏;900塘坝和1290蓄水池泥石流风险次之,前者以淤埋破坏为主,后者以冲击破坏为主;900泵站和1050泵站泥石流风险较低。结合模拟分析和现场调查,建议在1050塘坝上游修建拦砂坝,在900塘坝库尾设置沉砂池,在1290蓄水池东侧修建导流槽,以保障水工设施长期安全运行。

贵州水城高速远程滑坡运动过程及动力参数分析

高速远程滑坡的运动速度、厚度和致灾能量在时程、运程上的分布是揭示灾难性滑坡致灾的重要指标。水城滑坡是近年来降雨诱发的典型隐蔽性、突发性高速远程滑坡,利用Massflow模型以上述多个指标参数为研究核心揭示其致灾特征。研究结果表明:滑坡运动的基底摩擦角和孔隙水压力系数分别为20°和0.4;滑坡历时约60 s,最大前缘运动速度为42 m/s,左右两侧前缘滑坡体堆积厚度分布分别呈现“双峰”和“单峰”特征,最大堆积厚度为22 m;左右主滑方向上的最大动能分别为1.75×10^(6) J和8.5×105 J;房屋建筑区用时8 s完全被掩埋,建筑物监测点处最大冲击力估算值分别为3346 kPa和1049 kPa,远大于山区农村房屋建筑所能承受的荷载极值。研究成果为灾难性高速远程滑坡碎屑流的动力学效应分析提供参考,对滑坡灾变风险的定量评估提供了依据。

雅鲁藏布江色东普沟冰崩-堵江-溃决灾害数值模拟

为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩-堵江-溃决灾害链的动力演化过程,基于Massflow数值模拟仿真平台,使用Fortran编程语言,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发以优化Voellmy模型,模拟冰崩-泥石流动力过程;将模拟泥石流得到的堰塞坝体嵌入地形中,运用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过Manning模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩-泥石流-堵江-堰塞湖-溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减灾工作提供有效支撑。

雷波县南塘村玄武岩滑坡运动过程与形成演化

2017年7月2日5时许,四川省雷波县南塘村发生高位玄武岩滑坡,导致房屋、公路和大量农田被掩埋。在现场调查的基础上,综合运用遥感技术和无人机技术对滑坡进行了分区,揭示了滑坡的形成演化过程,并利用Massflow软件对滑坡运动过程进行了数值模拟。结果表明,南塘滑坡可以分为滑源区、铲刮区和堆积区。风化碎裂的玄武岩体和泥化层带是滑坡形成的主要控制因素,公路切坡扰动和持续降雨是滑坡的关键诱发因素。滑坡演化过程包括两个连续的滑动阶段,分别为开挖诱发的浅层滑动和强降雨诱发的整体滑动,具有典型的渐进后退式特点。数值模拟得到的滑坡运动时间为100s,最大运动距离约800m,模拟结果与现场实测数据基本一致。

基于数值模拟的突发型黄土滑坡运动过程研究——以黑方台陈家8#滑坡为例

甘肃省黑方台地区农业灌溉诱发大量的静态液化型滑坡,此类滑坡失稳前变形迹象小、启动速度快、运移距离远,具有显著的突发特征并严重威胁到当地居民的生命财产安全。目前对突发型滑坡的运动过程,主要集中在定性和半定量研究方面,缺乏合理的定量研究。本文选取黑方台地区典型的陈家8#突发型滑坡,采用Massflow数值模拟软件对该滑坡进行反演,依据滑距及堆积范围吻合率定量判断反演结果的准确度,利用最优的吻合结果来分析滑坡启动后不同时刻的堆积厚度和运动速度,得出如下结论:(1)对于陈家8#滑坡,当内聚力为1000 Pa、内摩擦角为31°、基底液化系数为0. 63时,滑距与堆积范围吻合率分别为0. 94和0. 89,反演获得的滑坡堆积范围与真实堆积非常接近。(2)数值模拟结果显示,滑坡主滑方向的平均厚度约1. 20 m,最大堆积厚度约4. 10 m,反演结果与真实堆积厚度较为吻合,后缘高差与滑距之比为0. 05,体现此类滑坡较强的流态特征。(3)滑坡的运动过程可分为启动加速、稳定加速、减速堆积三个阶段,陈家8#滑坡从启动到最终静止整个过程仅用42 s,最大运动速度介于15 m/s至20. 30 m/s之间,启动加速阶段时间仅占滑坡运动总时间的12. 85%,而减速堆积阶段占滑坡运动总时间的77. 38%,进一步表明其流态特性,体现该类滑坡较强的破坏性。