RAMMS::RockIce

模拟复杂岩冰崩塌灾害
RAMMS::RockIce是一款面向灾害防治专业人士的先进工程分析工具,适用于灾前预判与灾后评估场景。该软件特别擅长评估雪崩堆积体可能再次活动形成二次泥石流的风险。其核心优势在于能够精准预测崩塌堆积物中的水冰含量,从而深入解析潜在再活动机制——通过计算流动体内冰融化的时间与范围,为复杂高山灾害演变过程提供关键洞察。
模型内核精准捕捉多相混合崩塌流的独特运动规律,支持岩石、冰块、积雪和水体四类材料的混合模拟,使用户能够还原真实世界中落石、冰块与积雪层、饱和土壤相互作用的复杂过程。这一特性使其尤其适用于不同物质在运动过程中相互交融的高山地区灾害模拟。
理论
基于颗粒流理论,该模型将岩石和冰块视作砾石级颗粒,这些颗粒可在剪切作用下横向扩散。这使得RAMMS::RockIce不仅能模拟雪崩的致密核心区,还能重现粉末云的形成与独立运动过程——这一特性对高能量级灾害模拟至关重要。

温度动力学是另一项先进功能。该模型能计算所有介质(岩石、冰川冰、积雪及水体)的热力学演化,并通过潜热交换预测融水生成量。这种热力学模块对于理解摩擦生热与材料混合如何影响流动特性具有关键意义。
RAMMS::RockIce还搭载了先进的裹挟计算模块,可模拟运动过程中对积雪、冰川冰乃至含水饱和沉积物的兼并效应。这一特点使其特别适用于分析冰川解体带动基底碎屑运动的链式灾害过程。
该模型已在瑞士阿尔卑斯山区多个著名灾害事件中得到严格验证,包括Piz Cengalo岩冰崩塌、Piz Scerscen山体垮塌以及近期发生的Blatten冰川失稳事件。这些实践应用证明了模型在模拟近年来最复杂、最具破坏性的高山块体运动方面的可靠性与精确度。
应用

01 Piz Cengalo钦加洛峰(2017年8月23日)
约300万立方米花岗岩从钦加洛峰(瑞士)东侧岩壁崩塌,裹挟约60万立方米冰川冰,演变为岩冰崩塌-碎屑流复合灾害。(地图版权:swisstopo)

02 Fluchthorn弗卢赫特霍恩峰(2023年6月11日)
弗卢赫特霍恩峰(又称芬加峰,奥地利)南侧峰顶发生约100万立方米岩体崩塌,大量岩石与冰块沿陡峭山体坠入周边山谷。

03 Piz Scerscen谢尔申峰(2024年4月14日)
瑞士谢尔申峰山体侧翼发生550万立方米岩冰崩塌,裹挟冰川冰、积雪及土壤物质,最终堆积体总量达约1000万立方米。(地图版权:swisstopo)

04 Blatten布拉滕(2025年5月28日)
瑞士小内斯特山发生400万立方米岩体崩解,形成岩冰混合崩塌体。运动过程中裹挟大量积雪与冰川物质,最终堆积量达约900万立方米。(图片来源:swisstopo)
图片展示

图. 文家沟岩崩演化过程。灰色阴影区标示了不同时刻气爆冲击波的波及范围。

图. 弗卢赫特霍恩峰雪崩模拟结果。其中(a)-(b)、(c)-(d)和(e)-(f)分别表示考虑积雪覆盖与流态化、无积雪覆盖以及无流态化情况下的雪崩堆积体与流速分布;(g)-(i)为不同情况下库仑摩擦系数的相应变化。

图. (a)粉末云最大压力等值线图(红色表示3 kPa阈值区域,蓝色为核心区),深紫色线条标示用于计算粉末云最大压力、流速与高度的山谷剖面位置;(b)–(d)分别为该剖面线上粉末云的压力、流速与高度分布。

图4. 不同流变模型与钦加洛峰岩冰崩塌的对比验证。(a)通过激光扫描获取的崩塌堆积体结构,网格线标示研究区域的经纬度坐标;(b)基于Walter等人(2020)地震信号分析反演的雪崩运动速度;(c-e)采用不同流变模型模拟得到的堆积体分布;(f-h)对应流变模型模拟的运动速度场。图中两处速度峰值与地震信号分析确定的运动特征位置相符。

图 积雪裹挟作用对朗塘雪崩及其诱发气爆破坏力的影响
a-d 不同情景下的积雪分布(红色虚线为计算域边界)
e-h 积雪覆盖对雪崩影响范围的作用
i-l 积雪覆盖对气爆动力学特征的影响
m-p 不同积雪条件下朗塘村(i图中A点)的气爆压力分布
(卫星影像来源:Planet,©2021 Planet Labs PBC 版权所有)