西藏古乡沟泥石流的数值模拟

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泥石流启动试验的数值模拟

研究展望
未来可以进一步拓展数值模拟方法在泥石流启动试验中的应用范围，包括不同类型泥石流、不同地形条件下的启动试验等。
加强数值模拟方法与实际工程应用的结合，提高数值模拟结果的实用性和可操作性，为实际工程提供更加精准的指导。
深入研究泥石流启动试验中的关键影响因素，如颗粒级配、坡度、降雨强度等，为优化试验方案和参数设置提供理论支持。
确定数值模拟参数
根据所选的数值模拟算法，确定相关的数值模拟参数，如网格大小、时间步长等。
验证数值模拟参数
通过对比实验数据和数值模拟结果，验证所选数值模拟参数的准确性和可靠性。
建立数值模拟模型
1 2
建立数值模拟平台
根据所选的数值模拟算法和相关软件，建立数值模拟平台。
输入初始条件和边界条件
在数值模拟平台上输入初始条件和边界条件，为数值模拟计算做准备。
OpenFOAM
开放源代码
OpenFOAM是一款开源的数值模拟软件，其开放源代码的特性使得用户可以自由地对其进行修改和扩展。
计算效率高
OpenFOAM采用先进的计算方法和优化技术，具有较高的计算效率，适用于大规模的泥石流启动试验模拟。
LAMMPS
大型分子动力学模拟软件
LAMMPS是一款大型分子动力学模拟软件，可用于模拟复杂的固体和流体系统，包括泥石流启动过程。
强大的并行计算能力
LAMMPS具有强大的并行计算能力，可以高效地处理大规模的模拟计算，适用于大规模的泥石流启动试验模拟。
其他数值模拟软件
要点一
FEMM（Finite Element Method …
FEMM是一款开源的电磁场模拟软件，虽然主要用于二维的电磁场模拟，但在一些特殊情况下也可以用于泥石流启动试验的数值模拟。

九寨沟县大牛巴沟泥石流发育特征分析及治理设想

九寨沟县大牛巴沟泥石流发育特征分析及治理设想九寨沟县大牛巴沟泥石流在1976年和2003年两次暴发泥石流，由于地震影响，沟域内两侧边坡土体更加松散，在径流侵蚀作用下易向下垮塌，大大增加沟域内的固体物源量，在暴雨条件下激发产生大规模泥石流灾害的危险性也大大增加，直接威胁新阳村一组67户居民，共约231人，建筑面积超过400平方米，通村公路约0.3公里，本文针对该泥石流物源特征特征、形成机制、引发因素及泥石流特征值进行了分析评价，并提出了治理方案建议，对后期治理设计具有一定的指导意义。

标签：泥石流;物源特征;形成機制;特征值;治理方案1、前言大牛巴沟位于九寨沟县勿角乡新阳村一组，距九寨沟县城约37km，分别于1976年和2003年两次暴发泥石流，5.12地震后至今，主沟尚未发生泥石流灾害。

但由于地震影响，沟域内两侧边坡土体更加松散，在径流侵蚀作用下易向下垮塌，大大增加沟域内的固体物源量，在暴雨条件下激发产生大规模泥石流灾害的危险性也大大增加。

大牛巴沟一旦发生大规模泥石流灾害，将直接威胁新阳村一组67户居民，共约231人，建筑面积超过400平方米，通村公路约0.3公里，直接经济损失超500万元以上，间接损失无法估算。

2、地质环境条件概况照片2-1 大牛巴沟地貌图流域内最高点海拔2650m，沟口海拔1880m，相对高差约800m，主沟沟长1.8km，流域面积约1.0km2，平均沟床纵坡比降405‰。

沟上部沟道主要以“V”型为主，沟谷平均宽度1-2m，局部为4.0m，沟底两侧岸坡坡度一般40～50°，局部可达70°。

下部堆积区为新阳村1组所在地，堆积区长约350m，宽70-200m，主要表现为斜坡地貌，坡度一般7～21°。

由于斜坡较陡，地形临空条件发育，客观上具备崩塌、滑坡等不良地质现象发育的地形条件，5.12地震后，沟内边坡两侧土体更加松散，易形成垮塌，为泥石流的发育提供了大量松散固体物源（照片2-1）。

泥石流启动试验的数值模拟

数值模拟软件
选择可靠的数值模拟软件，如FLAC、LSDYNA等，用于建立泥石流启动模型。
03
数值模拟方法
数值模拟的基本原理
数值模拟基于物理定律和数学模型，通过计算机程序对自然现象
进行模拟和分析。
数值模拟能够模拟复杂系统的动态行为，提供定量的预测和解释
。
数值模拟需要建立准确的数学模型，并选择合适的数值方法和计
研究不足与展望
01
当前研究主要关注于泥石流启动过程，对泥石流流动和堆积过程的模拟仍需加强。
02
数值模拟中颗粒间的相互作用机制仍需进一步探究，以提高模
拟精度。
未来研究可结合实地观测数据，对不同类型泥石流的启动和演
03
化规律进行深入研究。
对实际应用的建议
在泥石流防治工程中，应充分考虑泥石流启动过程中的关键因素，优化防治措施。
泥石流启动试验的数值模拟
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目录
• 泥石流概述 • 泥石流启动试验 • 数值模拟方法 • 泥石流启动试验的数值模拟结
果与分析 • 结论与展望
01
泥石流概述
泥石流的定义与特性
泥石流的定义
泥石流是一种自然灾害，由大量泥沙、石块和悬浮水混合形成，具有突然爆发、快速流动和高度破坏性的特点。
泥石流灾害的影响与防治
泥石流灾害的影响
泥石流可造成人员伤亡、财产损失和环境破坏，对人类社会和自然环境产生严重影响。
泥石流灾害的防治
针对泥石流灾害的特点，防治措施包括水土保持、排导工程、拦挡工程等，以降低泥石流发生的频率和减轻其影响程度。
02
泥石流启动试验
试验目的与意义
探究泥石流形成机理
边界条件与初始条件的影响

基于FLO-2D数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究

基于FLO-2D数值模拟的泥石流流动与堆积影响因素研究梁鸿熙;尚敏;徐鑫【摘要】Debris flow is different from the common landslide.It is a kind of temporary water with sand and stones occurred in a mountainous area.As researches shown,the debris flow is characterized with the nature of Bingham Body and moving jams.Many scholars had made many researches of numerical simulation method,which based on rheology experiment and model.And compared the scope,movement speed and movement time of the debris flow with the actual situation,the numerical simulation programs were developed for the forecast of debris flow.The FLO-2D is one of the software.As engineering practice proved,movement and sedimentary characteristics of debris flow is very important for further study based on the flow characteristics of research on debris flow substance composition.In order to analyze the relationship between debris flow movement-accumulation characteristics and viscosity-yield stress,we simulated the moving characteristics of debris flow by FLO-2Dmodel.Through the analysis,we conclude that debris flow velocity is reduced with the increase of the viscosity,and the reductionis nonlinear.With the increase of yield stress,that is one of the impact factors about debris flow occurrence and stop, flow depth increases.But among the debris flow movement characteristics,the effect between yield stress and debris flow velocity is not obvious.With the increase of the viscosity,the impact force of debris flow decreases.Meanwhile,with the increase of the yield stress,the impact force of debris flow is increased.%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。

高海拔地区沟谷型泥石流特征及易发性评价

高海拔地区沟谷型泥石流特征及易发性评价摘要：以一典型沟谷型泥石流为例，根据泥石流的工程地质测绘和勘查资料，对其形成区、流通区、堆积区特征进行了说明，分析其形成条件，进而对其易发性进行评价。

关键词：高海拔地区泥石流特征易发性0 引言青藏高原特殊的大地构造位置，使得该区出现了整体不断隆升的地壳运动模式[1]，地形切割强烈，为泥石流的发生提供了有利的地形地貌条件；在地壳隆升强烈、风化剥蚀严重等极为特殊的地质背景下，使得该区形成了较为丰富的松散堆积物，这些松散堆积物堆积物山前沟脑及沟道两侧斜坡地带，为泥石流的发生提供了丰富的物源[2]，遇强降雨易发泥石流。

这些泥石流特点与内地泥石流有着一定的区别，搞清青藏高原泥石流的特征、形成条件，分析其易发性等均具有十分重要的理论意义和实际意义。

1 概述该泥石流位于主河左岸，为沟谷型泥石流。

冲沟沟谷横断面呈“V”字型，下切深度5-12m，宽约58m，沟谷长约2000m，沟口高程4265m，沟脑高程4688m，相对高差为423m，纵坡比为212%，泥石流汇水面积约4.2km2，规模为中型。

汇水范围内植被覆盖率仅5%，其它中草地占55%，剩余为荒地，分布不均匀，沟道内侧坡体部分裸露。

该泥石流沟口及堆积扇处有居民4户30人。

该泥石流目前处于发展旺盛期，当再次发生泥石流时，威胁沟口居民的人身财产安全。

2 泥石流特征2.1 泥石流形成区特征形成区平面形态呈“掌形地”，东西两侧各有一条较大支沟发育，与主沟交汇与沟口处；主沟两侧斜坡上小型冲沟较多，坡面坡度约45°～65°，植被发育较差且分布不均匀，覆盖率约5%；多为草地，约55%。

坡面表层覆盖残坡积层，厚约0.5m～2.5m，结构松散；下伏基岩为侏罗系（J）砂岩，部分岩体裸露，风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎，常以剥、坠落的方式堆积于坡脚。

二者在暴雨冲刷下极易与雨水混合形成泥石流。

2.2 泥石流流通区特征沟谷较为顺直，无急弯。

泥石流流体容重和颗粒分析试验方法、特征值的确定、地质灾害治理工程勘查报告编制提纲

附录H（资料性附录）泥石流流体容重和颗粒分析试验方法H.1泥石流流体容重（Yc）的测定H. 1. 1现场调查试验法条件许可时，可在泥石流爆发时，或泥石流爆发后的有效时间内（一般为6h）,在需要测试的沟段取泥石流流体3组以上并测量其质量和体积；如超过有效时限，可现场请当地曾亲眼看见过该沟泥石流爆发的老居民，在需要测试的沟段，选取有代表性的堆积物搅拌成暴发时的泥石流流体状态，进行样品鉴定，然后分别测出样品的质量和体积，按下式求出泥石流流体容重。

Z订C式中：Y L泥石流流体容重，单位为吨每立方米（t/m3）；Wc—样品的质量，单位为克（g）；样品的体积，单位为立方厘米（cm3）oH. 1.2流体形态调查法调查曾目睹过泥石流的知情人，并让他们感官描述泥石流浆体的特征，按表H. 1确定泥石流的流体容重。

表II. 1泥石流流体稠度特征表在使用上述方法时应慎重，泥石流流体密度应根据调查分析和试验结果作综合研究后确定。

G. 2颗粒级配分析G. 2.1现场筛分试验法在沟域内泥石流堆积区和物源堆积物分布区，选择有代表性的断面试验点，清除外表杂质层后，开挖ImX Im,深0. 5m~l. 0m的取样坑，取出其全部土、砂、石，从中挑出粒径大于200nini的石块单个分别称重，其余按粒径分筛为N 150nini〜200nini, >100mm~150 mm, > 50 mm~100 mm, N20 mm~50 mm, 20 m及以下假设干级，每级分组称重，计算分组质量与总质量之比，绘制颗粒级配曲线，求算颗粒级配特征值。

现场筛分试验后，对粒径小于20mm 的颗粒，取样送实验室进行进一步室内筛析试验，送样质量不小于1kg。

经数据处理后，获取泥石流堆积物或物源堆积物的粗粒和细粒的全级配颗粒组成特征值。

I. 3. 1.4原铁道部第一勘察设计院推荐的西北地区经验公式匕=旦乩2/3兽（1.26）a 式中各参数含义同式（1.24）。

泥石流分析及流量求解

泥石流分析及流量求解1）频率为P 的暴雨洪水流量计算（P Q ）泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量有关，而清水洪峰流量的大小又取决于暴雨量的大小。

此次一片区泥石流沟谷清水洪峰流量按部分汇流公式计算，其公式为：P Q =0.278KiF （2-1）式中：P Q —清水洪峰流量（m ³/s ） F —流域面积（km ²）； i —1h 面雨量（mm ）；K —汇流系数，查青海省水文图集，取为0.8。

2）频率为P 的泥石流峰值流量计算（CQ ）按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下，首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量，然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量C Q 计算。

CP C C D Q Q •+=)1(φ （2-2）式中：C Q —频率为P 的泥石流峰值流量（m ³/s ）；P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（m ³/s ）；C φ—泥石流泥沙修正系数， )/()(C H S C C γγγγφ--=；C γ—泥石流容重（t/ m ³）；S γ—清水的比重（t/ m ³），取值为1.0；H γ—泥石流中固体物质比重（t/ m ³），取值为2.65；CD —泥石流堵塞系数，取1.1。

利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-3。

表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表第三节泥石流流速计算泥石流流速是决定泥石流动力学性质最重要的参数之一，目前泥石流流速计算公式多为半经验或经验公式。

一片区各泥石流均属稀性泥石流，稀性泥石流的流速计算公式本报告选用西北地区（铁一院）公式：38c c c v H I α=23（15.3/）（2-5）式中：cv ——泥石流断面平均流速（m/s ）;c H ——泥石流流体水力半径（m ），可近似取其泥位深度；cI ——泥石流流面纵坡比降（‰）；α——阻力系数。

泥石流流场三维数值模拟研究

本次演示旨在探讨采空区自然发火的多场耦合机理及三维数值模拟研究。首先，我们将概述研究背景，其次对多场耦合机理进行深入分析，最后利用三维数值模拟方法进行研究并得出结论。
近年来，随着矿山开采强度的不断加大，采空区自然发火问题愈发突出。采空区自然发火是由多种因素相互作用所致，如氧气、可燃物、温度和蓄热等。为了有效防止采空区自然发火，亟需深入探讨多场耦合机理及三维数值模拟方法。
研究方法
本次演示采用三维数值模拟方法对气泡动力学特性进行深入研究。首先，我们建立三维气泡运动的数学模型，包括流体动力学的相关方程和气泡与流体之间的相互作用力。然后，利用计算流体动力学（CFD）软件实现对数学模型的数值求解，并采用适当的网格划分和算法优化以提高计算精度和效率。此外，我们还对计算过程中的边界条件和初始条件进行了详细设定，以确保模拟结果的准确性和可靠性。
2、通过高精度测量设备获取泥石流数据，包括流量、速度、密度等； 3、对获取的数据进行预处理，将其转化为可用于数值计算的格式；
4、采用合适的数值计算方法对泥石流流场进行模拟，得到流场的各项参数；
5、对模拟结果进行后处理，例如可视化、数据分析等。
结果分析
通过实验数据和模拟结果的比对，我们发现模拟结果与实验数据吻合较好，验证了本次演示所采用的数值模拟方法的可行性和有效性。此外，本次演示还对不同工况下的泥石流流场进行了模拟，发现流场的分布和变化规律与实际情况相符，说明本次演示所采用的方法可以较为准确地模拟泥石流流场。
未来可以通过以下几个方面进行深入研究：首先，针对不同地区的地质条件，开展更为精细和深入的数值模拟研究，以揭示支护结构的内在机制和演化规律。其次，结合先进的机器学习和技术，开发智能化的数值模拟分析工具，提高分析的效率和精度。最后，加强与实际工程的合作与交流，推动MIDASGTS基坑支护技术的创新和应用发展。

泥石流启动试验的数值模拟研究

模型参数的敏感性
研究发现模型参数对模拟结果具有显著影响，进一步验证了泥石流模型的复杂性和精细性，为提高模拟精度提供了参考。
研究不足与展望
01
模型简化与实际复杂性的差距
由于数值模型的高度简化，无法完全模拟实际泥石流的复杂性，未来
需要进一步探索更精细的模型和更复杂的物理过程。
02
数据获取与验证的挑战
其他诱发方式
如机械振动、声波等，研究不同因素对泥石流启动的影响。
泥石流启动试验研究进展
模型建立与验证
通过实地考察、数据分析和模拟实验，建立泥石流启动模型，并验证其可靠性和有效性。
参数识别与优化
针对模型中的关键参数进行识别和优化，提高模型的预测精度和鲁棒性。
模拟结果与对比分析
将数值模拟结果与实际观测数据进行对比和分析，深入探讨泥石流启动机制和运动规律。
模拟了泥石流启动的整个过程，包括坡面水的积累、渗透和入渗、坡面侵蚀、细颗粒的起
动和搬运等。
分析了不同降雨强度和坡度对泥石流启动的影响，得出了一
些有意义的结论。
探讨了土壤含水率和土壤抗剪强度与泥石流启动的关系，为预测和防范泥石流提供了理论
支持。
泥石流运动过程模拟结果
模拟了泥石流的运动过程，包括流体的运动、颗粒的碰撞和堆积等。
泥石流的产生及运动规律复杂，涉及多种物理和化学过程，影响因素众多。
随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，数值模拟成为研究泥石流的重要手段。
研究意义
通过数值模拟可以较为便捷地模拟不同条件下的泥石流运动，为灾害防控提供理论依据和技术支持。
通过对泥石流启动条件的精细化研究，有助于深入理解泥石流形成的物理机制。

泥石流分析及流量求解

2）频率为P 的泥石流峰值流量计算（C Q ）按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下，首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量，然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量CQ 计算。

CP C C D Q Q ∙+=)1(φ （2-2）式中：C Q —频率为P 的泥石流峰值流量（m ³/s ）；P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（m ³/s ）；C φ—泥石流泥沙修正系数， )/()(C H S C C γγγγφ--=；C γ—泥石流容重（t/ m ³）；S γ—清水的比重（t/ m ³），取值为1.0；H γ—泥石流中固体物质比重（t/ m ³），取值为2.65；CD —泥石流堵塞系数，取1.1。

利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-3。

表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表沟名及编号设计频率 K i (mm) F （km 2） Qp (m 3/s) Dc C φQc (m 3/s) 热藏龙哇沟2%0.820.31.67.221.10.51112.001%21.9 7.80 12.97 龙藏沟2% 0.820.3 0.5192.34 1.1 0.3333.43 1%21.92.533.71第三节泥石流流速计算泥石流流速是决定泥石流动力学性质最重要的参数之一，目前泥石流流速计算公式多为半经验或经验公式。

利用泥石流沟弯道凹凸岸泥位差计算泥石流流速

作者简介：宋书志（１９８３一），男，硕士，工程师，主要从事岩土工程及防灾减灾工程
９８
利用泥石流沟弯道凹凸岸泥位差计算泥石流流速
Ｖ１ｒ２＝ｖ２（３）
由于凹岸的泥石流流速较凸岸的大，其动能亦较大，这是泥石流弯道超高的原因所在，超高的参与两岸的动能差相等。若超高的高度为Ａｈ，则有：
速度相同推导出的泥石流流速计算公式不能很好的反应泥石流真是的运动特征，需要进一步完善。１。４基于凹凸岸泥位差提出的泥石流流速计算公式完善
由于泥石流为多相流，与清水流不同，其流体内的高粘性和固相颗粒体间摩擦碰撞离散切力，运动阻力加大，其弯道超高计算模式理应考虑粘性和粒间切力的影响。研究表明：泥石流体的剪切仍符合库仑定律，因此可借用粘聚力和内摩擦角来分别表征流体粘性和粒间切力的影响。据此，按照再力与横向力平衡的思路，国内学者蒋忠信在归纳和探讨泥石流弯道超高计算模式的基础上，改进和了基于凹凸岸泥位差计算泥石流流速的方法，推导出泥石流弯道超高公式。
里
箜鲞
四川地质学报
Ｖｏ１．３３Ｓｕｐｐ１．Ａｕｇ．，２０１３
利用泥石流沟弯道凹凸岸泥位差计算泥石流流速
宋书志，佘敏龙
（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都６１００７２）
摘要：我国水电工程大部分集中在西部山区，泥石流灾害在这些地区较为突出。由于泥石流暴发的突然性和不可复制性，野外对泥石流进行原型观测和室内实验测量都存在很大的困难。泥石流流速是研究泥石流的主要运动学参数，是确定流量、冲击力、爬高及冲淤特征的基础参数，是泥石流治理工程设计必备的核心参数，因此选取合适的方法确定泥石流流速是泥石流研究及治理的一个关键。鉴于泥石流为复杂的多相非牛顿体，怎样精确的计算泥石流的流速始终是一个科学难题。本文在总结国内外泥石流流速计算的基础上。以国内某水电站一条泥石流沟的治理工程为例，通过对江口泥石流沟的形态勘测，根据泥石流弯道凹凸岸泥位差计算泥石流流速，对比规范推荐公式计算结果，以此验证改方法的可行性。

山区小流域泥石流灾害全过程数值模拟理论方法及两种仿真软件对比

山区小流域泥石流灾害全过程数值模拟理论方法及两种仿真软件对比摘要：我国是一个山区面积广袤而形成条件机制复杂的国家，“5.12汶川特大地震”之后西南山区情况更为严峻复杂，泥石流灾害频发。

针对这一现状许多学者对泥石流灾害展开了大量分析和数值模拟研究。

成都理工大学王飞龙硕士基于OpenLISEM模型的小流域泥石流集成数值软件对单一泥石流灾害进行了数值模拟，并输出了合理范围内的泥石流的侵蚀量和堆积深度。

国内学者段学良等人基于Massflow软件对西藏仁布杰仲沟泥石流运动特征进行了分析。

本文讨论了基于OpenLISEM模型的集成数值模拟软件以及基于深度积分的连续介质模型的数值模拟软件-MassFlow对小流域泥石流全过程数值模拟理论过程和优缺点。

两个软件但均能计算出可以接受的结果，根据两种软件运行机制进行一个多方位多尺度的对比，对比结果为研究工作者对山区小流域泥石流进行数值模拟工作提供了模型选择指导和参考。

关键词：泥石流;数值模拟;OpenLISEM;MassFlow1 国内外研究现状泥石流触发的水文条件和气象阈值均不同。

这些阈值一般是根据一次泥石流事件中的建立的降雨强度持续曲线获得的[1]。

随后学者们又对滑坡转化为泥石流的机理和可能性做了部分研究。

研究人员描述了由泥石流启动和冲出引起的沟床运动的边界条件。

然而，鲜有研究涉及到径流侵蚀、启动、冲出的一个综合模型。

1.1 基于动力过程的泥石流数值模型研究泥石流数值模拟方法主要有连续介质力学模型、混合介质模型、离散介质模型。

在求解效率方面，由于混合介质模型需要对液相和固相分开独立求解，并考虑其相互间的作用影响，计算效率会因此大大降低，无法做到泥石流灾害的高效模拟。

在模型方面，混合介质模型的发展要远远滞后于单一介质模型的发展，在很多现象的模拟中还存在不足。

相对而言，基于深度积分理论的连续介质力学模型在求解效率、模型精度方面都有其独特的优势，因此更适用于小流域尺度的泥石流灾害动力学计算[2]。

泥石流数值模拟方法研究进展_乔成

第３８卷　第１期２０１６年１月地球科学与环境学报Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅａｒｔｈ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＶｏｌ．３８　Ｎｏ．１Ｊａｎ．２０１６收稿日期：２０１５－０４－２７基金项目：国家自然科学基金项目（４１３７２３３１）；中国科学院“西部之光”人才培养计划在职博士研究生资助项目作者简介：乔　成（１９７９－），男，黑龙江肇东人，安徽理工大学讲师，中国科学院大学工学博士研究生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｇ．ｑｉａｏ＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ。

通讯作者：欧国强（１９５８－），男，四川南充人，研究员，博士研究生导师，理学博士，Ｅ－ｍａｉｌ：ｏｕｇｑ＠ｉｍｄｅ．ａｃ．ｃｎ。

文章编号：１６７２－６５６１（２０１６）０１－０１３４－０９泥石流数值模拟方法研究进展乔　成１，２，３，欧国强１，潘华利１，王　钧１，２，宇　岩１，２（１．中国科学院／水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室，四川成都　６１００４１；２．中国科学院大学，北京　１０００４９；３．安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南　２３２００１）摘　要：泥石流作为一种多相混合介质，所包含的物理过程和动力学特征非常复杂。

针对泥石流问题的数值模拟方法随着数值计算方法和物理计算模型的发展而发展，基于物理过程的数值模拟方法为探究泥石流复杂物理现象背后的机理提供了一种有效手段。

回顾了求解泥石流动力问题的数值模拟方法，从连续介质计算方法、离散介质计算方法和混合介质计算方法３个方面分析了不同数值模拟方法的特点和适用情况，介绍了在泥石流分析中常用的数值模拟软件及其特点，展望了求解泥石流动力学问题的数值模拟方法的发展趋势。

结果表明：传统的基于网格的计算方法已有长足发展和较长的应用历史，相对比较成熟，但是在处理大变形、快速运移的自由表面流问题时，存在网格容易畸变等问题；基于粒子的计算方法在处理上述问题时无需网格的划分和维护，易于确定自由表面位置和多相间的界面，但存在边界条件处理困难等问题；混合介质计算方法在较小尺度范围内对固体颗粒物质与液相相互作用机理进行探讨时具有重要作用。

西藏某泥石流沟基本特征及危害性分析

道，使得缘河道水流湍急，河道狭窄，给河道带来泥沙淤积
问题。因此，对泥石流发育特征及其对水电站的工程影响的研究具有重要的工程意义。
二、泥石流沟特征
１地形特征
图１沟谷纵坡降图
汇水物源区：沟上游海拔４，４８０ｍ以上地形较为开阔，坡度平缓，支沟发育，沟道上堆积有较大范围的覆盖层，
中图分类号：Ｐ６４２．２３文献标识码：Ａ文章编号：１００６ — ７９７３（２０１５）１卜Ｏ１９９ — ０２
一
、
引言
汇水一物源区
流通＿ｘ堆积区
西藏某泥石流沟坐落于雅鲁藏布江上的某拟建水电站坝址上游约１．４８ｋｍ处，流域的最高高程为５，５３５ｍ，在海拔
５，Ｏ００ｍ高程以上主要为冰雪覆盖区，基岩裸露，无植被覆盖，主要提供汇水功能。
流通区：高程４，４８０ｍ－３，４３０ｍ之间沟谷两岸岸坡陡
沟域内山高坡陡，后部较平缓，地形开阔，前部较陡，沟谷以狭窄 “ Ｖ”型谷为主。支沟两岸谷坡均较陡峻，一般大于３０。，沟谷上游沟道较顺直，下游特别是沟口附近弯道发
道下游狭窄，沟口堆积扇方量较大，评价水电站建设及运营期泥石流的工程影响十分重要。通过查明泥石流的地形条件、物源条件和泥石流活动性，在动力学参数计算基础上，采用工程地质定性评价和经验工程法计算，对泥石流
在不同设计频率下的泛滥区、堆积厚度和堵江程度进行了分析。关键词：泥石流；基本特征；泛滥区；堵江分析

藏东南高海拔地区泥石流特征与分析

冰成地貌在极高山区域特征明显。巴隆都布沟沟谷中游为海拔３４００一３７００ｍ问。该段沟谷较为顺直，沟底宽１６０一４００ｍ，沟长２．８ｋｍ，落差３００。沟谷比降为１１％，植被稀疏。岩滩广布，沟谷形态呈
“Ｕ”型。冲沟在该段没有稳定水流的沟谷区。水流摆动幅度较大。冲沟中游的下部植被逐渐丰茂。巴隆都布沟下游为海拔３０００一３４００ｍ间。该段；中沟向西形成一个较大的河湾后冲出大山，汇入玉曲河，在玉曲河河谷谷坡处形成厚达百米的磨圆度较差的块卵砾石层。
流通区：该段为沟底海拔３０００一３４００ｍ沟谷段，沟底宽３０—５０ｍ，沟底两侧有早期堆积的泥石流及洪积乃至冰水堆积的混合成因的孤块碎石层，其上植被丰茂。沟底局部可见完整的基岩。新近形成的泥石流对原冲沟沟谷冲刷掏蚀现象较为明显．但巴隆都布沟泥石流从未冲出过现代的；中沟沟槽外，而是沿已有沟槽。向玉曲河倾泻。
通过分析泥石流沟动的的固体物质约为１５０×１０４ｍ３；流通区内可参与泥石流沟动的的固体物质约为２３５×１０４ｍ３。巴隆都布沟泥石流沟属高频暴雨沟谷稀性大型泥石流冲沟，泥石流属易发泥石流，为沟谷型、稀性、高频、大型泥石流，危害性大、危险性大。
五、结语藏东南泥石流物源区主要组成物质为冰碛物及冻融风化产物的碎块石，主要特征为含泥少，块径大。（２）野外调查及计算表明，泥石流更多的以层流状态流动。（３）左贡气象站几十年来实测２４小时最大降水量５１．８ｍｍ（１９８７年７月）、６小时最大降水量３６．８ｍｍ。多年平均降水量在６５０ｍｍ，而实际计算泥石流启动降水量１小时强度在３０ｍｍ左右，日降水量在８５ｍｍ左右，说明在藏东南高山附近短时片状强降雨是确实存在的，且强度可能超过现有气象站的统计值，这也是引发泥石流的直接原因。参考文献：『１１张岳桥，杨农．中国东西部地貌边界带晚新生代构造变形历史与青藏高原东缘隆升过程初步研究Ｕ】地学前缘，２００３，１０（４）．

藏南地区桑谷沟冰川泥石流形变历史分析和运动过程模拟

藏南地区桑谷沟冰川泥石流形变历史分析和运动过程模拟目录一、内容简述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究目的与问题 (3)1.3 研究方法和意义 (4)二、文献综述 (6)2.1 桑谷沟地域特征 (7)2.2 冰川泥石流历史研究回顾 (8)2.3 运动过程模拟方法综合 (9)2.4 近年研究进展与不足 (10)三、研究区概况 (12)3.1 地理位置 (13)3.2 地形地貌 (13)3.3 气候条件 (15)3.4 地质背景 (16)四、数据收集与处理 (17)4.1 遥感与野外调查 (18)4.2 历史资料收集 (20)4.3 数据处理与分析方法 (20)五、历史形变分析 (22)5.1 历史变形事件识别 (23)5.2 变形特征描述 (24)5.3 变形机制探讨 (25)六、运动过程模拟 (26)6.1 模型建立与参数优化 (27)6.2 事件驱动的动态模拟 (29)6.3 模拟结果与实际案例对比 (30)七、讨论 (31)7.1 模拟与历史分析结果对比 (32)7.2 影响因素分析 (33)7.3 风险评估与预警 (35)八、结论与建议 (36)8.1 主要结论 (37)8.2 研究局限与未来工作方向 (38)8.3 对地区风险管理与防护策略的建议 (39)一、内容简述作为印度板块与欧亚板块交汇的重要区域，其复杂的地形地貌和独特的地质结构孕育了众多壮丽的自然景观。

桑谷沟冰川作为该地区颇具代表性的冰川之一，其泥石流灾害频发，对当地生态环境和居民生活构成了严重威胁。

本研究旨在深入分析桑谷沟冰川泥石流的形变历史，探讨其运动过程的动力学机制，并通过数值模拟手段重现其运动过程，以期为该地区的防灾减灾工作提供科学依据和技术支持。

本研究将首先系统梳理前人关于桑谷沟冰川的研究成果，明确研究现状和不足之处；其次，通过野外调查和观测，获取桑谷沟冰川的详细地形地貌数据和泥石流灾害发生时的现场资料；然后，利用先进的地质力学理论和方法，对桑谷沟冰川的形变历史进行深入分析，揭示其运动过程中的动力学机制；运用数值模拟技术，构建桑谷沟冰川泥石流的运动模型，模拟其运动过程，并通过与现场实测数据的对比验证模型的可靠性，从而为该地区的防灾减灾工作提供科学依据和技术支持。

西藏古乡沟泥石流堰塞湖演化规律

西藏古乡沟泥石流堰塞湖演化规律西藏的古乡沟泥石流堰塞湖，听起来是不是有点儿复杂？换个方式说，就是这儿曾经发生过一次大规模的泥石流，结果把水流给堵住了，形成了一个自然“水库”。

但别看这水库看着安静，背后可是充满了变数和故事。

这事儿得从几年前说起。

那时候的古乡沟，原本就是一个山清水秀、风景如画的小地方。

可是，谁能想到，天公不作美，一场突如其来的暴雨，把山里的泥土、石块全都催动起来了。

没错，泥石流来得快，去得也快。

它像一头饿狼，横扫过沟壑，把周围的石块、泥沙统统给推翻了。

这下可好，沟口处的河流被一堵墙似的泥沙堰住了，变成了个天然的堰塞湖。

那一片本来安静的小河就这样变成了一个随时可能“爆发”的大水潭。

说实话，泥石流堰塞湖的形成，看似平常，但其中的风险真不小。

咱们想象一下，堰塞湖里的水像个隐形的定时炸弹，压得山那边的水势一旦积蓄过多，泄洪时可不是闹着玩的。

堰塞湖附近的道路几乎都被泥石流给堵住了，别说村民出行，就是想要救援，几乎都得绕上一大圈。

大家都知道，西藏的地理环境不是一般的复杂，一座山就是一道天堑。

那会儿，大家都捏着一把汗，不知道堰塞湖什么时候会出事，最怕的就是“水库崩塌”，一旦崩了，后果不堪设想。

话说回来，堰塞湖形成后，它的变化就成了大家关注的重点。

刚开始，大家最担心的是水位不稳定，湖水可能会溢出来，那时一场小小的暴雨，就可能引发大规模的水灾。

但是，令人奇怪的是，堰塞湖的水竟然没有那么容易溢出。

为什么呢？因为泥沙和岩石堆得满满的，堰塞口的地方像是天然的挡水墙。

水就这么安安静静地躺在堰塞湖里，给人一种安全感，但谁知道它下一秒会不会突然发飙呢？大自然的变化可真是让人捉摸不透。

随着时间的推移，堰塞湖的演化也逐渐显现出一些规律。

最明显的变化就是，湖水的水位开始缓慢上升，虽然这并不代表立马就会发生溃坝事件，但也不代表它能永远平静。

毕竟，水位的上升意味着湖泊底部的压力在增大。

原本堵住水流的泥沙和岩石，随着时间推移，开始发生微小的变化。

3D遥感影像模型在古乡沟泥石流地质灾害预警中的应用

第20卷　第3期地质灾害与环境保护Vol.20,　No.32009年9月Journal of G eological Hazards and Environment PreservationSeptember 2009文章编号:　1006-4362(2009)03-0114-06收稿日期:　2008206226 改回日期:　2008210207基金项目:　中国地质调查局《青藏高原生态地质环境遥感调查与监测》(编码:200315100002)项目资助3D 遥感影像模型在古乡沟泥石流地质灾害预警中的应用冯雨林1,陈江1,姜琦刚2,杨利军1(1.沈阳地质矿产研究所,沈阳　110032;2.吉林大学,长春　130026)摘要:　建立灾害体的3D 仿真模型,提取泥石流灾害体的特征信息;对信息进行归一化处理,并对其进行等级划分和赋值。

建立“灰色类别模型”,对古乡沟泥石流进行危险性评价。

灾害体的危险性评价结果与前人实地调查的情况基本吻合,具有较高的准确性,能够为防灾避难提供科学依据。

关键词:　遥感;3D 模型;古乡沟;泥石流;灾害预警中图分类号:　P642.23 文献标识码:　A 近年来,随着人类活动范围的扩大,地质灾害日趋频发,其危害程度也越来越严重。

泥石流以其暴发突然、来势凶猛、迅速之特点,并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的多重作用,其危害程度比单一的崩塌、滑坡和洪水更为严重,所到之处,一切皆被摧毁。

鉴于其严重的危害,中国地质调查局设立了多项灾害专题研究。

古乡沟位于西藏东南波密县古乡村境内,属帕隆藏布江中下游右岸的一级支流,即处于G318线K4042～K4047处,坐标位置为:E95°27.108′,N29°54.594′。

由于其所处的特殊地理位置,泥石流地质灾害时常发生。

泥石流,是松软松散土体和水的混合体在重力作用下沿自然坡面或沟谷坡面或压力坡流动的现象,是泥流、泥石流和水石流的总称[1],属于土壤重力侵蚀的范畴,是由内、外地质营力共同作用于地表或地下一定深度的物质而产生的物质流动过程中的产物,易受地质、地貌、水文、气候和人类经济活动等多种因素制约[2]。

青藏高原东部边缘地区泥石流发育规律的对比研究的开题报告

青藏高原东部边缘地区泥石流发育规律的对比研究的开题报告一、研究背景青藏高原是世界上面积最大的高原，也是世界上最大的冰川和最高的山峰的聚集地。

青藏高原东部边缘地区具有丰富的地形类型和气候条件，是泥石流灾害多发区。

不同地形、不同气候条件下的泥石流发育规律存在很大差异，因此进行对比研究对于泥石流预防和减灾具有重要意义。

二、研究目的和内容本研究的主要目的是对青藏高原东部边缘地区不同地形、不同气候条件下泥石流的发育规律进行对比研究，探究其成因、特点和演化规律。

具体研究内容包括以下几个方面：1.搜集并分析不同地形、不同气候条件下泥石流发生的原因和特点数据，比较各个地区的异同点。

2.对泥石流发生前的地貌特征、气象条件等因素进行分析，探究其对泥石流发生的影响。

3.运用传统的地质勘察、遥感技术等手段，深入了解各地区的地震、斜坡、冰川等自然因素对泥石流的影响。

4.利用数值模拟和实验方法，验证和分析不同地形、不同气候条件下泥石流形成机理。

三、研究意义与成果青藏高原东部边缘地区泥石流的多发性和难以避免性使得其防治工作具有特殊性和重要性。

本研究的成果对于深入了解泥石流的成因和预测方法，规划防治策略，减轻泥石流灾害给当地生产生活造成的损失具有重要的理论和实践价值。

研究成果主要包括：1.制定出精确的泥石流预测模型，为防治工作提供科学准确的参考。

2.深入了解不同地形和不同气候条件下泥石流发育规律，为泥石流形成机理研究提供线索。

3.为青藏高原东部边缘地区泥石流灾害的防治工作提供重要的理论和实践依据，具有广泛的社会应用价值。

四、研究方法本研究采用综合性研究方法，主要包括以下几个方面：1.采用文献调研方法，搜集大量青藏高原东部边缘地区泥石流相关资料，获得资料性分析和归纳整理。

2.进行实地考察，对青藏高原东部边缘地区进行地形测绘和泥石流的现场勘察，以获得更加准确的数据。

3.利用现代测绘技术，导航技术以边缘地区不同地形的遥感影像图，提取出相应区域内泥石流的影像信息。