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  西藏洛隆县巴曲冰湖溃决型泥石流演进过程模拟研究

  巴曲冰湖溃决型泥石流紧邻川藏铁路某车站，可能对其建设及运营产生威胁。首先基于现场调查和遥感解译查明 了巴曲泥石流的基本特征，采用规范公式计算了巴曲暴雨泥石流的动力学参数。然后采用无量纲堵塞指数（DBI）评价了巴 曲沟内 7 个主要冰湖堰塞坝的稳定性。评价结果表明：巴曲 1#冰湖堰塞坝的 DBI 值处于非稳定区，3#、4#和 6#堰塞坝的 DBI 值处于非稳定区与稳定区之间，存在发生冰湖溃决的风险。最后，采用快速物质运动模拟软件（RAMMS）单相流数值 方法，模拟分析了巴曲沟在 4 个极端场景下的冰湖溃决演进过程。模拟结果显示：巴曲冰湖溃决后的演进过程分为开始-汇 流-冲出-停积四个阶段，共历时约 4.5 h。在 1#—4#及 6#冰湖堰塞体全部溃决工况下，冰湖溃决泥石流在沟口的最大流速为 5.92 m/s，最大深度为 4.35 m，最大流量为 1 954.42 m3 /s，为暴雨型泥石流的 5.1 倍。除此之外，4 个场景下冰湖溃决洪水的影 响范围都经过拟建车站，泥石流最大深度分别为 1.91，3.36，1.53，4.35 m。因此在车站设计时需采取排导槽或导流堤等工程 措施进行防护治理。上述研究结果可为川藏铁路选线及青藏高原东部地区的冰湖溃决型泥石流防治提供参考。

  2024-12-19 iGeo

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  模型试验及数值模拟下尾矿库溃坝尾砂流演变预测

  尾矿库溃坝所产生的尾砂流类似于地质灾害中的泥石流，具有发展迅速、破坏性强、影响范围广和预警时 间不足等特点，研究溃坝尾砂流的演变规律及其影响范围对防灾减灾具有重要的意义。 该研究利用 ＲＡＭＭＳ 碎屑流软件 建立了数值三维模型进行数值仿真溃坝模拟，通过物理模型（１∶ １５０）试验研究了溃坝的尾砂流对下游的演变进程和影响 范围，并将其试验数据与数值计算结果对比分析，验证了数值模拟在溃坝仿真上的可靠性和有效性。 结果表明：以漫顶水 流到达拦砂坝底开始计时，尾矿坝溃坝 ９ ｍｉｎ 尾砂流开始冲击距尾矿坝 ０. ７ ｋｍ 处的下游村庄；随着溃坝的持续，溃坝泥 砂淤积逐步加深，水位继续升高，并在 １８ ｍｉｎ 对下游造成全面淹没，影响范围达 ０. ５５８ ｋｍ２ ，库内尾砂的溃泄总量可达 １. ３ × １０７ ｍ ３ 。 建议在尾矿库的设计、管理和风险评估过程中，结合潜在的危险范围，合理的增加防灾减灾的措施。

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  雷布大箐“9·17”泥石流灾害发育特征及运动过程模拟分析

  2016 年 9 月 17 日，云南省元谋县黄瓜园镇暴发特大山洪泥石流灾害，尤其是雷布大箐暴发力最强、波及 面最广、损毁最严重，并在龙川江堆积区形成堰塞体，致使龙川江干流堵塞 19 h，严重威胁上游黄瓜园镇的生命财 产安全。以雷布大箐泥石流沟为研究对象，通过实地调查和资料整理，分析了泥石流灾害的地质背景及形成条件， 采用 ＲAMMS 模拟软件进行数值模拟研究，重现泥石流运动过程; 根据运动过程模拟结果，对泥石流进行危险性分 区，并将模拟结果与实地调查结果对比，两者差异较小，表明模拟分析较为客观，符合实际。

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  九—绵高速公路鲁家沟泥石流形成机制与数值模拟分析

  拟建九—绵高速公路通过四川省平武县木座乡鲁家沟泥石流堆积扇，经调查对拟建高速公路具有危险性。本文通 过对鲁家沟泥石流灾害的现场调查，从物源、地形地貌、水动力条件入手，分析了鲁家沟泥石流灾害的基本特征和形成机 制: 鲁家沟内基岩风化严重，坡积物丰富，共计有松散固体物源量约 6. 308 7 × 106 m3 ，雨量充沛，平均纵坡降 424‰，水动力 作用强，鲁家沟是在暴雨作用下，顺层斜坡失稳破坏，堰塞沟道并溃决形成的泥石流。本文对鲁家沟泥石流做 ＲAMMS: DEBＲIS FLOW 数值模拟研究得出: 在 50 年一遇的频率下，泥石流冲出量为 5. 68 × 105 m3 ，为防治工程设计提供一定依据。

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• 基于空-地协同调查的西天山阿尔先沟雪崩过程数值模拟

  为精确识别雪崩流动特性及流态信息，全面分析其运动过程。本研究基于无人机倾斜摄影技术获取高分 辨率航拍数据，以阿尔先沟雪崩易发区为例，通过现场调查、无人机遥感解译精细探测雪崩活动过程，确定RAMMS 模型输入参数，在此基础上对不同类型雪崩事件进行模拟和重建，对比分析传统地面调查、无人机遥感解译结果与 模拟结果的差异，探讨不同类型、不同雪层释放条件下雪崩活动过程。研究结果表明：（1）以倾斜摄影技术为核心 的雪崩调查分析体系，将传统的地面调查方法结合无人机遥感和数值模拟相互验证，提高了灾害发育状况评估的 准确性。（2）2月中旬阿尔先沟坡面积雪厚度趋近于临界厚度值，持续降雪使雪层失稳触发新雪雪崩。调查时仍处 于灾害孕育阶段，雪层裂缝加剧变形，风力作用下雪檐自重逐步增大，有超过雪的抗断强度的趋势，整体稳定性较 差。（3）以坡面上方积雪平台为潜在释放区的坡面型雪崩，释放量可达8.2669×104 m3 ，运动时长约为128 s，并在120 s内堆积区流动高度达到最大，约为3.55 m，最大流动速度为18.34 m·s -1 ，最大冲击力可达到32.67 kPa，形成面积 3369.7 m2 ，体积1.8525×104 m3 的堆积体。通过相互验证，坡面型雪崩并非积雪平台的释放，地面调查结果与数值模 拟解译结果存在差异。（4）沟槽—坡面复合型雪崩为沟槽坡面雪层断裂释放且断裂深度仅为临界厚度值的60%左 右，雪崩持续时间接近于300 s，堆积区最大流动速度6.58 m·s -1 ，最大冲击力17.97 kPa，平均堆积深度为1.64 m，影响 范围1178.5 m2 ，堆积量3107.76 m3 ，地面调查结果与数值模拟结果一致。研究结果一定程度上提高了雪崩事件信息获 取的准确性，可为今后雪崩潜在危险预测、风险规避及灾害应急处置提供强有力的数据支撑及科学依据。

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• 基于 ＲAMMS 数值模拟的短时强降雨型泥石流危险性评价

  浙江省由短时强降雨诱发的泥石流灾害频发，严重威胁当地居民的生命财产安全，因此对此类泥石流进 行危险性评价对浙江省“灾害智治”工作具有十分重要的理论与实际应用价值。为研究浙江短时强降雨诱发小型 泥石流的危险性，选取武山坑泥石流为对象，通过现场调查、三维倾斜摄影与数值模拟等手段，查明了武山坑泥石 流的地质环境与发育特征，揭示了由短时强降雨诱发的泥石流灾害链生过程特征，选用 ＲAMMS 软件对不同降雨 频率下泥石流运动特征进行了模拟，获取了泥石流深度、流速、堆积范围等特征参数，并基于特征参数进行了泥石 流危险性评价。研究结果表明: 陡坡处松散岩土体在短时强降雨作用下发生浅层滑坡，随后在坡面与沟道地形控 制下向沟口运移，运动过程中通过侵蚀作用扩大泥石流规模，最终在宽缓堆积区沉积。随着研究区降雨强度增大 至 50 a 一遇及 100 a 一遇，泥石流冲出规模扩大，但受限于堆积区宽缓的地形条件，未能于沟口形成有效冲出; 但 堆积扇上游居民区泥石流深度、流速等强度指标显著增大，堆积区内高强度区域面积大小由 7 276 m2 增大至 12 660 m2 。结合泥石流活跃性分析结果，采取形成区雨量监测、主沟谷流通区构建刚性、柔性或狭缝拦挡坝以及 堆积区设置导流渠相结合的治理措施，可有效保障居民生命财产安全。研究成果可为武山坑及浙江省此类泥石 流危险性评价、防治工程设计提供参考。

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• 基于 RAMMS 的冰湖溃决型泥石流演进模拟及危害性

  冰湖溃决型泥石流作为目前西藏境内最主要的地质灾害之一,对下游工程的建设与运营造成潜在威胁。 以西藏洛 隆县冻错曲冰湖为例,基于现场调查、遥感解译、特征值计算和数值模拟方法,对冻错曲冰湖泥石流孕灾条件、动力学特征及 溃决演进过程进行研究,分析其对下游工程建设的影响。 采用无量纲堵塞指数(dimensionless blockage index,DBI)方法对冻错 曲冰湖堰塞体稳定性进行评价,结果表明该堰塞体位于非稳定区与稳定区之间,存在发生溃决的风险。 基于三维动态模拟软 件 RAMMS 的 Voellmy-Salm 单相流模型,模拟分析了冻错曲冰湖泥石流在 2 种溃决模式下的演进过程。 模拟结果显示:冻错 曲冰湖泥石流溃决演进过程可归纳为初始溃决、加速运动、减速运动、沟口停淤 4 个阶段;2 种溃决模式下冰湖溃决影响范围 都经过拟建工程位置,潜在威胁区泥石流平均深度分别为 4. 87 m 和 8. 26 m;在瞬时全部溃决场景下,冰湖溃决泥石流在拟建 工程处最大流速为 5. 74 m / s,最大流量为 2 843. 38 m3 / s。 研究成果有助于评价冰湖溃决型泥石流的危害性,并为工程防治设 计提供参考。

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• 基于 RAMMS 锄头沟泥石流运动过程模拟

  2013 年 7 月，汶川县锄头沟受暴雨影响爆发泥石流灾害，对沟口居民区和交通干线造成严重破坏， 造成巨大经济损失。通过对泥石流的发育特征分析和运动特征参数计算，利用 RAMMS 软件基于 Voellmy 模型 和 REK 模型对泥石流运动堆积过程进行数值模拟，获得泥石流平均流速、泥深的运动变化特征。模拟结果表明， 沟口处沟道泥深约 2~6m，平均流速 2~4m/s。对堆积范围进行校核，与实地调查结果基本吻合，模拟结果对泥 石流运动特征分析及其防治具有积极意义。

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