基于数值模拟的泥石流工程治理效果评价

论文摘要

泥石流是一种含有大量的泥、砂、石块的特殊洪流,通常发生在新构造运动活跃的山区,对当地居民生命财产安全造成严重威胁,严重制约山区经济发展。为降低泥石流灾害的危害,泥石流高发区通常会采用包括修建拦挡坝和排导渠等工程治理措施对泥石流沟进行治理。通过对泥石流工程治理效果进行评价,不仅可以确保治理工程的有效性,而且可为后续泥石流灾害治理提供借鉴,具有一定的现实意义。陇南市位于甘肃省南部,属我国泥石流高发地区,区内曾多次爆发泥石流并造成重大损失。本文以陇南市大地沟、洋汤沟、楼舍沟为研究对象,基于现场调查与室内室外试验,利用FLO-2D泥石流软件对的当地泥石流防治工程治理效果进行评价。取得的主要成果和结论如下:（1）利用暴雨洪水计算手册计算发现文县“8·7”泥石流爆发时降雨量达到了100年一遇标准。通过100年一遇降雨条件下泥石流数值模拟结果与实际泥石流对比分析,楼舍沟模拟精度达到95%,洋汤沟模拟精度达到77%,模拟精度在误差允许范围内,符合模拟精度要求。排导渠排导能力不足是造成洋汤沟、楼舍沟泥石流灾害的主要原因。（2）大地沟拦挡工程始建于1994年,经过多年服役,大部分拦挡坝已淤满,拦挡坝防灾减灾作用降低,当地于2009年开展了大地沟泥石流二期治理工程。不考虑溃坝时,大地沟泥石流模拟结果显示:20年一遇、50年一遇、100年一遇三种降雨周期下,二期治理后与治理前相比,泥石流堆积总面积分别减少20.32%、16.40%、12.11%,泥石流堆积体体积减少27.35%、18.42%、12.21%。利用泥石流堆积泥深和泥石流流速基于一定准则,对泥石流堆积扇进行泥石流危险性评价分区,分区结果显示,二期工程修建使大地沟泥石流堆积区高危险性区域面积分别在不同降雨周期下分别减少28.5%、63.3%和39.1%。模型结果显示二期泥石流治理工程减灾效果显著。（3）考虑溃坝时,大地沟泥石流模拟结果显示:100年一遇降雨周期下,二期工程治理后与二期工程治理前相比,泥石流堆积总面积分别减少8%,泥石流堆积体体积减少19.97%。二期治理工程能有效地消减溃坝带来的不良影响。针对这类拦挡坝服役时间较久且清淤不便的沟道,有必要在沟口修建或保留一个空置拦挡坝,预防泥石流溃坝可能带来的危害。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题依据与研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 泥石流数值模拟研究
•     1.2.2 泥石流危险性评价研究
•     1.2.3 泥石流工程治理评价研究
•   1.3 研究思路与技术路线
• 第二章 地质环境条件
•   2.1 自然地理概况
•     2.1.1 地理交通位置
•     2.1.2 气象水文
•   2.2 地形地貌
•   2.3 地层岩性
•     2.3.1 基岩
•     2.3.2 第四纪松散土层
•   2.4 水文地质概况
•   2.5 地质构造与地震
•     2.5.1 地质构造概况
•     2.5.2 新构造运动与地震
• 第三章 有排导工程条件下泥石流灾害数值模拟
•   3.1 FLO-2D的理论基础
•     3.1.1 FLO-2D假设条件与限制条件
•     3.1.2 泥石流控制方程
•   3.2 文县“8·7”泥石流灾情与发育特征
•     3.2.1 梨坪镇洋汤沟
•     3.2.2 天池乡楼舍沟
•   3.3 文县“8·7”泥石流灾害数值模拟
•     3.3.1 地形数据处理
•     3.3.2 流变方程相关参数
•     3.3.3 曼宁系数
•     3.3.4 体积浓度
•     3.3.5 暴雨洪峰流量及历程曲线计算
•   3.4 泥石流数值模拟结果
•   3.5 模拟结果验证与治理效果评价
•   3.6 本章小结
• 第四章 有拦挡工程条件下泥石流灾害数值模拟
•   4.1 大地沟泥石流形成条件
•     4.1.1 大地沟地质环境概况
•     4.1.2 地形地貌条件
•     4.1.3 物源条件
•     4.1.4 水源条件
•   4.2 泥石流活动历史与治理工程概况
•     4.2.1 泥石流活动历史
•     4.2.2 泥石流治理工程概况
•   4.3 模拟参数选取与地形数据处理
•     4.3.1 室内室外试验
•     4.3.2 流变模拟参数选取
•     4.3.3 地形数据处理
•   4.4 二期治理工程前大地沟泥石流数值模拟
•   4.5 二期工程治理后大地沟泥石流数值模拟
•   4.6 溃坝条件下大地沟泥石流数值模拟
•   4.7 泥石流工程治理效果评价
•     4.7.1 泥石流危险性评价
•     4.7.2 工程治理效果评价
•   4.8 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 不足与展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王勇

导师: 黎志恒,梁收运

关键词: 陇南市,泥石流,数值模拟,治理效果评价

来源: 兰州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 兰州大学

基金: 甘肃省地质环境监测院所承担的“陇南白龙江流域地质灾害监测”项目(编号:水环中心[2017]1302)

分类号: P642.23

总页数: 75

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