杨房沟水电站上铺子沟泥石流治理工程设计

上铺子沟位于杨房沟水电站坝址下游约2.6 km,为沟谷降雨型低频大型黏性泥石流沟。沟水及泥石流发育规模均较大,沟内布置有弃渣场,总量达1 150万m3,该沟的泥石流防治对电站的建设运行有重要影响。根据该工程地形地质及泥石流特点,确定"以排为主,拦粗排细"的设计理念,采用沟水截排处理和泥石流防护相结合的防护方案,布设格栅拦挡坝、挡水坝以及排导槽等设施,简化了施工难度,确保了上铺子沟弃渣场在施工期及运行期的安全。     

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。     

四川绵竹走马岭沟特大泥石流成因及防治措施

为进一步研究泥石流成灾机理,采取有针对性的防治措施,对四川绵竹市清平乡走马岭沟“8.13”特大泥石流灾害成因进行了分析。结果表明：震区异常丰富的固体物源、短时强降雨、陡峻的地形条件以及汇水环境是该次特大泥石流形成的主要原因。在分析了此次泥石流的动力学特征及其危害性的基础上,针对走马岭沟现有物源及潜在泥石流隐患,提出了“固源+拦挡+排导+停淤”的综合治理方案,主要通过谷坊坝的固坡压脚、拦砂坝的拦挡、防冲墙的引流、停淤场的停淤作用来达到良好的治理效果。     

四川省汶川县绵虒镇小流域泥石流危险性评价

2013年7月10日汶川县绵虒镇持续性暴雨引发岷江小流域内的泥石流群事件,使得岷江堵塞、公路摧毁和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地调查、遥感影像解译及地形数据处理,首先对流域内8条重点泥石流沟运用模糊综合评判的方法进行了流域内的泥石流危险性评价,得出研究区8条泥石流的危险性结果为:瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为低危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高危险。其次,选择危险性较高的簇头沟在与实际降雨频率相同的条件下运用FLO-2D软件进行数值模拟,重现泥石流暴发现状,得出其堆积扇危险特征,最后对模拟结果进行验证,作出危险性评价,得到危险性分区图。经统计计算得出簇头沟堆积扇中,高危险性面积占61%,中危险性面积占19%,低危险性面积占20%。该危险性评价对泥石流风险评估、预警预报、工程治理工作和危险范围分区可提供更有效的参考依据。     

汉源县范家沟泥石流拟设工程治理效果研究

范家沟1998年至2020年间先后暴发6次规模不等的泥石流灾害,对沟口工业园区造成严重威胁,因此,有必要对拟设拦砂坝工程治理效果进行研究。本文分析了范家沟的地质条件,利用FLO-2D模拟不同降雨频率下泥石流的运动堆积过程,比较了自然工况及治理工况下拟设拦砂坝防治效果。结果表明:在自然工况下泥石流能冲至沟口工业园区内;在治理工况下,拟设拦砂坝能有效拦截泥石流并使泥石流停积在沟道内。本次模拟结果可对拦砂坝的设计提供一定参考。     

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21 567 m³,对下库区库容产生一定的影响。     

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Q_z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。     

上卓沟泥石流流动特性及流体—结构流固耦合数值模拟研究

甘肃省卓尼县上卓沟曾多次发生较大规模泥石流,灾害损失极其严重。为了有效治理,急需对泥石流的流动特性及拦挡结构在泥石流冲击荷载下的结构响应进行深入研究。本文首先利用图形建模软件RHINO建立上卓沟三维沟谷模型,泥石流流变模型选用宾汉流体模型,在合理确定各计算参数及边界条件的基础上应用CFX对上卓沟泥石流进行了三维数值模拟,得到流速等流场数据。将所得流场数据导入ANSYS进行泥石流与拦挡结构的双向流固耦合分析,得到了泥石流在沟谷内的运动规律及拦砂坝的应力和位移,为工程设计提出了建议,可为类似工程提供参考。     

消能结构防治泥石流研究——以文家沟为例

阶梯-深潭系统作为一种新的消能结构在2009年用于文家沟滑坡体上新生沟谷的泥石流治理研究。阶梯-深潭系统在阶梯和水跃段耗散了水流大量的能量,使得水流中的能量减小到不足以触发泥石流,理论分析表明阶梯-深潭系统可以耗散水流三分之二的能量,即同样状况下触发泥石流的临界流量需增加三倍。阶梯-深潭系统使得水流阻力最大化,避免河床和岸坡遭受侵蚀。2009年的几次暴雨没有在文家沟引发泥石流。然而,2010年在沟内修筑了20道拦挡坝来代替阶梯-深潭系统,经过2010年8月暴雨后,20座拦挡坝全部被破坏。沟谷再次下切了50m。沟谷下切和侧蚀导致大量松散堆积物进入沟道形成泥石流,约450万m3冲出沟口,造成大量的房屋被埋以及14人死亡。比较两种防治方法可以看出,以消能为目的的阶梯-深潭系统对防治泥石流是成功的。拦挡坝在稳定的情况下可以减少边坡的垮塌,而阶梯-深潭系统还能够通过耗散水流能量稳定沟道,因此采用拦挡坝和阶梯-深潭系统相结合的方式来稳定滑坡体上的新生沟谷,并控制泥石流可能效果会更明显。     

印把子沟泥石流防治设计

为保证印把子沟渣场及其下游设施安全,以及锦屏二级水电站的安全运行,对已进行沟水处理的印把子沟进行泥石流防治设计。泥石流防治需因势利导,就地论治,因害设防。综合防治措施可有效拦挡固体物质,保证印把子沟过流畅通,达到预想效果。拦、滞、排防治设计思路正确。     

陇南燕儿沟泥石流工程治理及效果评价

甘肃陇南燕儿沟在历史上多次发生重大泥石流灾害,为了有效地减少泥石流造成的损失,对该区域采取了一系列的工程和生物治理措施,并采用层次分析法和工程检验对泥石流防治工程效果进行了评价。研究结果表明:燕儿沟泥石流治理采用"上游及中游5座拦挡坝+下游300m排导沟+排导沟内15道防冲底槛+沟口清淤+500亩坡改梯、1 500亩水保防护林和种草上中下游统筹"的治理方案,采用层次分析法对泥石流治理工程评价和工程检验均证明燕儿沟泥石流治理进行的工程效果较好。     

清江中游清滩沟泥石流成因分析

为了解清滩沟泥石流的稳定状态,以便为采取何种工程治理措施提供科学依据,对其形成原因及稳定性进行了调查分析。清滩沟泥石流沟的形成原因与地形地貌、降雨等因素有关,地形条件的控制对清滩沟泥石流的形成起着至关重要的作用,由于清滩沟两侧边坡松散堆积物厚度较厚,坡度较陡,水流对沟谷的冲刷导致滑坡,滑坡堆积物成为清滩沟泥石流新的物质来源。经过对清滩沟泥石流沟的地面调查发现,清滩沟泥石流属于暴雨型、山洪型泥石流,其发展形式具有高频率、多期发展性。随着大气降雨强度、频度的不断发展变化,其危险性不断加大,清滩沟泥石流处于不稳定状态。     

RAMMS在泥石流运动模拟中的应用——以白沙沟泥石流为例

以北川县坝底乡白沙沟泥石流为例,探讨RAMMS在泥石流模拟中的运用。2013年7月9日,强降雨引发的山洪携带大量碎块石及泥沙在白沙沟形成泥石流,在现场调查和泥石流形成机制综合分析的基础上,运用RAMMMS进行了数值模拟研究。研究表明白沙沟泥石流属暴雨沟谷型泥石流,沟域内相对高差大,地形陡峻,沟谷纵坡大,多迭水,短时集中降雨激发泥石流。根据现场调查所得数据和20年一遇泥石流流量,RAMMS数值模拟得出的最终冲出量为35 965.76 m3,与雨洪法计算结果对比误差不超过6%,可信度较高。运用RAMMS可预测泥石流在不同洪水频率下的运动状况,对于研究白沙沟流域泥石流特征及其防治具有一定参考意义。     

地形因子对沟谷泥石流发育的影响——以都汶高速“7.10”群发泥石流为例

2013年7月10日,都汶高速公路沿线32条沟暴发不同程度的泥石流灾害(简称"7·10"灾害),造成都汶高速公路中断及岷江堵塞。以"7·10"灾害为背景,运用ArcGIS提取了研究区泥石流沟的关键地形因子(包括流域面积、主沟沟道长度、沟道纵比降以及沟谷斜坡坡度等),并结合计算模型分析了地形因子对泥石流发育的影响。研究结果表明:"7·10"群发性泥石流的发生符合临界值模型G=S(A/A_0)~(0.03)J~(0.12);泥石流沟的地形因子G越大,地形条件就越好,当G0.45时,易发生泥石流。因此,用综合地形因子G来衡量泥石流的易发性,可为都汶高速沿线泥石流沟的危险性评价与预警预报提供科学依据。     

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。     

西藏波密县卡达沟泥石流发育特征及危险性评价

卡达沟位于西藏林芝地区波密县境内,为给当地的工程建设提供参考,对卡达沟进行危险性评价十分必要。以卫星遥感影像和野外实地调查为依据,通过对泥石流相关参数的分析计算,得到卡达沟在设计暴雨频率5%的情况下,清水洪峰流量为96.76 m~3/s,泥石流峰值流量为432.96 m~3/s,泥石流的流速为6.49 m/s,一次泥石流的总量为68 393.25 m3,泥石流整体冲压力为101.30 kPa,泥石流最大冲起高度为2.15 m。同时,再根据泥石流危险度评价模型和转换函数法,得出卡达沟属于轻度易发、具有中度危险性的泥石流沟,并针对卡达沟流域汇水面积大、物源丰富的特点,初步提出了在已有拦挡坝的基础上增加排导措施的建议。     

干热河谷区泥石流活动特征及对交通干线的危害——以峨汉高速为例

干热河谷区泥石流活动可能性高,对重大交通干线沿线工程存在严重的威胁。根据野外调查,结合遥感解译,采用泥石流运动参数常用计算方法,探讨了峨汉高速段泥石流的活动特性,以及泥石流对峨汉高速的危害及防治模式。研究显示:(1)峨汉高速所在的干热河谷区地形条件复杂,高差大,满足泥石流形成的势能条件;降雨集中且丰富,干热条件加剧了泥石流的形成;该段娃娃沟、板洋沟、大旋沟三条沟物源总量分别为690.98万,160.39万,150.19万m~3,有效动储量分别为131.63万,31.48万,22.02万m~3,为泥石流的形成提供了丰富的松散堆积物质。(2)区域泥石流流速快,3条沟最大流速达5.85 m/s;流量较大,最大为娃娃沟,其100 a一遇、50 a一遇泥石流峰值流量分别为545.64,401.52 m~3/s;泥石流大石块冲击力大,最大达到1 797.01k N。(3)区域泥石流对峨汉高速的危害表现为泥石流对桥墩的冲刷、掏蚀及大石块撞击的危害;其防治措施为加宽桥梁桥墩跨沟宽度、修筑排导工程、进行坡面及柱面防护。     

低频泥石流对西南山区交通干线的危害与防治——以汶马高速理县段为例

以汶马高速为例,分析低频泥石流对工程的危害及防治技术,提出了西南山区重大交通干线低频泥石流的防治模式。根据遥感解译和野外调查,获取研究区降雨、物源、地形数据,同时计算获取泥石流基本参数。研究表明:低频泥石流存在对汶马高速横穿堆积区路线的冲刷、堵塞危害;对桥梁跨沟路线的掏蚀、撞击危害;对出山口下穿隧道路线的侵蚀下切危害。其防治模式为:(1)横穿堆积区方案,修筑满足尺寸的排导槽、格栅坝、涵洞;(2)桥梁跨沟方案,橡胶柱面防护及桥墩前部修筑导流堤;(3)出山口下穿隧道方案,工程上部修筑泥石流谷坊群工程,下游修筑排导槽。汶马高速低频泥石流的防治模式对西南山区重大交通干线的建设运营具有一定的指导意义。     

阿海水电站白云沟泥石流成因机制分析及处理措施

通过对白云沟泥石流成因的分析,揭示出其成灾特点,并针对其成灾特点有的放矢地提出防治措施,白云沟泥石流采用拦挡为主,排导为辅的治理措施,设置两道拦挡坝,兼顾防洪度汛的要求。目前白云沟泥石流治理工程及排水系统调整工程均已施工完成,经历两个汛期考验,效果良好。