汶川地震灾后重建中泥石流扇状地淤埋危险预测研究

汶川地震带来的大量崩塌、滑坡为泥石流活动提供了丰富的松散固体物质，近5年地震灾区泥石流将十分活跃。灾后重建过程中，许多工程将不可避免的建在泥石流扇状地上，这将会给灾区人民生命财产造成巨大的威胁。因此，迫切需要开展泥石流扇状地淤埋危险预测研究，为灾后重建工作中泥石流的防灾减灾提供依据。本研究以汶川地震灾区岷江上游为研究区，通过对岷江上游典型泥石流扇状地的野外考察、测量、取样分析，地震前后的航片解译，结合室内模型实验，研究不同堆积区约束条件对扇状地淤埋的影响，揭示泥石流扇状地在横断面、纵断面和平面形态上的几何相似性，建立基于三维堆积地形的泥石流扇状地淤埋危险经验预测模型，开展研究区典型泥石流扇状地淤埋过程的数值模拟，探讨将数值模拟方法与经验方法相印证的泥石流扇状地淤埋危险预测方法。

本研究以汶川地震灾区岷江上游为研究区，通过典型泥石流扇状地野外考察、测量、取样分析，地震前后典型泥石流扇状地航片解译，结合室内模型实验，研究了不同堆积区约束条件对扇状地淤埋的影响，揭示了泥石流扇状地在横断面、纵断面和平面形态上的几何相似性，建立了基于三维堆积地形的泥石流扇状地淤埋危险经验预测模型，开展了典型泥石流扇状地淤埋危险数值模拟研究。完成了全部的研究内容，取得了预期的研究成果。主要成果包括：1）以泥石流扇状地纵、横方向的平均堆积坡度为依据，将其发展过程划分为三个发展阶段，第一阶段以扇状地在纵、横方向快速发展为特征；第二阶段扇状地纵向不再发展，以横向发展为主；第三阶段以扇状地纵向发展为主，横向发展缓慢。2) 对于不同山脚约束条件，随着约束角度的减小，也即随着约束程度的加大，泥石流扇状地的堆积长度和厚度随之而增大，堆积宽度随之而减小，泥石流淤埋危险有向下游推进的趋势。对于沟道约束对扇状地的影响主要表现在扇面沟道过流能力对扇状地堆积的影响，以沟道的水力半径来反映其对泥石流的排泄能力，水力半径越大，排泄能力越强，扇状地在平面形态上越长越窄。3) 通过对大量室内实验资料的总结分析，揭示了泥石流扇状地在其横断面、纵断面和平面形态上都具有符合一元二次曲线分布的几何相似性, 并进行了数学概括。4) 以泥石流扇状地的几何相似性为基础，建立了无约束和有约束条件下的泥石流扇状地堆积参数预测模型，并运用多元线性回归的方法，对预测模型中相关参数的计算公式进行了推求。5) 根据泥石流运动方程和固液两相流理论以及流团模型理论，建立并应用了泥石流堆积过程的数值模型，以蒋家沟实际堆积情况进行了模拟和验证; 此外，采用数值模拟工具Kanako 2D，对汶川县磨子沟频率1%, 2% 和10%泥石流的堆积情况进行了预测模拟。

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