本文選題：汶川震區(qū)　切入點：潰決型　出處：《成都理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：汶川8.0級地震后,震區(qū)的滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害異常強烈,致使泥石流溝流域內(nèi)堆積大量松散物體物質(zhì),極易形成天然堵塞壩,加上震后的數(shù)場大暴雨的激發(fā)作用下啟動形成了震區(qū)新型泥石流—潰決型泥石流,致使震區(qū)泥石流危險性范圍進一步擴大,由于潰決型泥石流發(fā)生潰決突發(fā)性及一次性攜帶的松散固體物質(zhì)量較大,因此其沖出方量也是巨大的。本文通過對研究區(qū)內(nèi)地形地質(zhì)數(shù)據(jù)、降水資料、圖像資料和泥石流野外調(diào)查數(shù)據(jù)的總結與整理,分析了研究區(qū)內(nèi)典型潰決型泥石流成因和堵潰特征。參考前人對泥石流沖出量的研究,選取了泥石流流域面積、流域相對高差、溝道縱向長度、總物源量、溝道堰塞體、主溝平均縱比降、總動儲量、溝道堆積體等8個流域內(nèi)主要的特征參數(shù)對汶川震區(qū)一般型和潰決型泥石流的沖出量進行回歸分析研究,得到的結論如下:(1)通過分析震區(qū)3個典型潰決型泥石流沖出量特征,得到降雨徑流和溝道上游水流侵蝕沖刷作用是震區(qū)潰決型泥石流溝道內(nèi)的堵塞體潰決的主要原因,溝道內(nèi)堵潰點的特征具有很大的相似性,堵潰點的形成都經(jīng)歷過堵塞階段、溝道徑流匯聚潛流階段、潰決破壞階段、后續(xù)泥石流階段4個過程。具有的基本特征:泥石流容重受堵塞體潰決存在明顯的增加過程,泥石流流量在流通區(qū)內(nèi)沿程存在暴漲暴落現(xiàn)象,堵塞體的攔截作用導致潰決型泥石流沖擊力增大,進而造成較強破壞力等。(2)通過選取汶川震區(qū)48條泥石流溝流域內(nèi)(包括潰決型泥石流和一般型泥石流流域)的崩滑體、溝道物源、坡面物源的體積、面積、動儲量作為樣本數(shù)據(jù)進行了分析,結果顯示崩滑體、溝道物源、坡面物源的靜儲量與動儲量之間分別具有明顯的二次項、冪函數(shù)、三次項的相關關系,從而建立泥石流總物源量與動儲量的計算模型。并運用牛圈溝進行實例驗證,結果顯示泥石流物源預測模型估算值與野外實測值之間的相對誤差在-8.73%~19.30%,且估算值比野外實測值出現(xiàn)了偏大或偏小的情況。通過分析流域內(nèi)不同物源類型轉(zhuǎn)化為沖出量的轉(zhuǎn)化率,結果顯示牛圈溝內(nèi)溝道堰塞體潰決后發(fā)生泥石流的沖出量大部分來自溝道的堆積體(其中溝道堰塞體轉(zhuǎn)化率達18.71%),其對泥石流沖出規(guī)模的貢獻率是最高的,其次是崩滑體物源,貢獻率最低的是坡面物源。(3)通過選取汶川震區(qū)34條一般型泥石流沖出量和流域面積、流域相對高差、總物源量、溝道縱向長度進行相關性分析,結果顯示這4個影響因子與泥石流沖出量具有高度的相關性,因此采用Matlab軟件對流域面積、流域相對高差、總物源量、溝道縱向長度4個影響因子與泥石流沖出量進行多因子回歸分析,建立一般型泥石流沖出量多因子統(tǒng)計預測模型,檢驗結果顯示,該模型得到的相對誤差在允許范圍內(nèi),證明該模型對研究區(qū)或與研究區(qū)流域環(huán)境地質(zhì)背景相似的地區(qū)的一般型泥石流沖出量的預測有效。(4)通過分析潰決型泥石流的成因,即分析其形成條件及堵潰特征,根據(jù)不同的失穩(wěn)破壞機制,天然堵塞體的失穩(wěn)可分為三種基本模式:漫頂破壞、管涌破壞及滑面破壞。而震區(qū)潰決型泥石流溝道內(nèi)堵塞體的失穩(wěn)以漫頂破壞模式為主,其潰決模式以溢流侵蝕潰決型為主;由于堵塞體潰決的突發(fā)性、高強度以及一次沖出松散固體物質(zhì)方量巨大,因此更容易形成破壞力較強、危害性較大、堵江性較高的災害。(5)選取汶川震區(qū)9條潰決型泥石流溝沖出量和溝道堰塞體、流域面積、流域相對高差、總物源量、溝道縱向長度進行相關性分析,結果顯示這5個影響因子與潰決型泥石流沖出量具有一定的相關性,因此采用Matlab軟件對溝道堰塞體、流域面積、流域相對高差、總物源量、溝道縱向長度5個影響因子與潰決型泥石流沖出量進行多因子回歸分析,建立潰決型泥石流沖出量多因子統(tǒng)計預測模型,檢驗結果顯示,該模型得到的相對誤差在允許范圍內(nèi),證明該模型對研究區(qū)或與研究區(qū)流域環(huán)境地質(zhì)背景相似的地區(qū)的潰決型泥石流沖出量的預測有效。(6)對比分析一般型泥石流和潰決型泥石流沖出量模型,以桃關溝為例,結果顯示表明所建立的兩個沖出量模型的誤差較小,且潰決型泥石流沖出量模型計算出來的沖出量要比一般型泥石流沖出量的大一些,這是由樣本數(shù)據(jù)量和潰決型泥石流本身的潰決放大效應所共同作用的結果,在相同的流域內(nèi)潰決后發(fā)生泥石流沖出量要比非潰決后發(fā)生大得多。(7)利用FLO-2D對華溪溝在潰決與非潰決條件下的沖出量做數(shù)值模擬,結果顯示在非潰決時沖出量為24.48×104m3,在潰決時沖出量為43.41×104m3,比模型預測值多12.61×104m3,比非潰決條件下的沖出量增大了1.77倍,沖出范圍增大了1.16倍,潰決條件下沖出量、堆積范圍面積、平均堆積深度比非潰決條件下超出1倍。潰決時沖出量比實際調(diào)查值少5.58×104m3,相對誤差為-11.39%,數(shù)值模擬的結果表明模型的誤差是在允許的范圍內(nèi),模擬結果有88.61%的準確度,表明模擬效果很好。因此在進行災害防治設計和危險性評價時應特別注意潰決型泥石流。總之,數(shù)學模型可快速預測出泥石流溝的沖出量,數(shù)值模擬則可直觀的得到泥石流溝沖出量、沖出固體物質(zhì)的堆積形態(tài)和沖出范圍,而且相應的地形資料相對要更加精準。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P642.23

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