基于FLO-2D模型的红椿沟泥石流工程治理效果研究

汶川地震带来了众多地质灾害,给当地灾民造成了严重的生命和财产损失。为了更好地预防地质灾害的发生,保护灾后重建成果,对地质灾害防护工程的效果分析研究就显得尤为重要。文章选取了汶川红椿沟流域中的甘溪铺沟、大水沟、新店子沟3条泥石流沟为研究对象,采用二维流变模型FLO-2D,经连续方程与运动方程,结合网络化的数字高程模型,通过DEM在ArcGIS中转换为ASCII格式输入至FLO-2D软件中,建立流域模型,分析计算出红椿沟泥石流沟在工程治理条件下,遭遇50、100年一遇暴雨时,泥石流冲出物的堆积深度和流动速度。通过计算机数值模拟方法对治理效果进行分析研究,从而确定工程治理效果和进一步的工作方法。     

甘肃舟曲三眼峪沟泥石流粗大颗粒冲击力特征分析

本文通过对甘肃省舟曲县城后山三眼峪沟特大泥石流灾害的现场调查获取了舟曲三眼峪泥石流沟相关资料,并根据这些收集整理的资料分别对三眼峪沟及其支沟(大峪沟、小峪沟)泥石流动力学重要参数-冲击力,进行计算与特征分析,该参数计算结果对该沟泥石流防治工程参数设计有一定的参考作用,对灾区灾后重建有重要意义。分析发现泥石流流通区最大颗粒冲击力比堆积区的大,而堆积区粗大颗粒的冲击力呈先增大后减小的趋势并与粗大颗粒的最大直径呈单调线性关系;堆积区的粗大颗粒形态主要为棱柱状(长方体、立方体)、角锥状、菱形状。最后以利子依达沟为例对计算结果进行简要评估,并在上述计算与特征分析的基础上提出三眼峪泥石流沟针对性防灾减灾建议。     

基于Arc Hydro Tools的流域特征自动提取——以贵州省内乌江流域为例

简要回顾和讨论了基于栅格数字高程模型(DEM)自动提取流域特征的原理和方法,介绍了一个新的基于ArcGIS开发的提取流域特征的工具ArcHydroTools,基于ArcHydroTools提取流域特征包括5个流程:DEM的预处理、水流流向的确定、汇流栅格图的生成、河网的自动生成、子流域边界的划分。最后以贵州省内乌江流域为研究区进行了试验,试验结果表明:提取结果的精度在总体上是符合要求的,但在地势平坦区或人类活动干扰较大的地区,提取的结果与实际相差较大。从提取的效率和试验结果的精度两方面来看,基于ArcHydroTools的流域特征自动提取是切实可行的。     

基于模糊综合评价法和熵值法的泥石流危险度评价

泥石流危险度评价是当前国内外地质工程领域的重要研究方向之一,也是泥石流研究中的重点与难点。本文将模糊综合评价法与熵值法相结合,选取了流域面积、主沟长度、流域最大相对高差、主沟纵坡降、泥石流最大冲出量、松散物储量、植被覆盖率、24h最大降雨量8个影响因素作为评价因子,建立了模糊综合评价模型,对岷县的8条泥石流沟进行了危险度评价。结果表明:评价结果与实际情况基本吻合,从而验证了该方法在泥石流危险度评价中的合理性和可靠性。     

东北典型黑土区沟蚀发生风险评价研究

选择黑龙江省乌裕尔河和讷谟尔河两流域所涉及的东北典型黑土区作为研究区,以SPOT 5 影像为基础数据源, 获取了研究区2005 年的侵蚀沟分布数据,并且利用该数据对研究区沟蚀现状进行了评估。同时基于1:50 000 地形图数据插值求取的DEM,提取了与沟蚀形成相关的11 个地形因子。最后基于沟蚀数据和无共线性的8 个地形因子构建了Logistic 模型,据此模型对研究区沟蚀发生风险进行了评价,进而进行了沟蚀发生风险分级评价研究。结果表明研究区当前侵蚀沟共有14 184 条,密度为322.11 m/km²,吞噬耕地约100.36 km²;基于Logistic模型获取的沟蚀发生风险空间分布图与研究区沟蚀分布现状较为吻合,以0.4 分界时,研究区73%的侵蚀沟都发生在具有高危发生风险地区,评价结果能够反映研究区的沟蚀发生风险分布状况;通过风险分级图表可以评估研究区不同发生风险等级的沟蚀分布面积、分布特征和空间分布格局,便于管理者找出较为严重的侵蚀区,为有针对性地进行沟蚀防治提供依据。     

舟曲白龙江流域划分及地形特征研究

利用ArcGIS软件水文分析模块自动提取河网及子流域单元,通过子流域的合并得出亚流域区;提出基于盒维数法,将研究区划分为若干方格区块,计算出各个区块的分维值进而预测流域内河网水系的发展趋势;基于Horton定律对感兴趣亚流域区计算出平均分支比、分维值,对流域地貌侵蚀发育阶段进行判断。研究发现,研究区内河流主要以NW-SE向发育,其次沿NNE向次级发育;感兴趣区亚流域分支比高,构造活动较强,分维值均超过1.6,地貌侵蚀发育阶段为壮年期。研究为综合治理云南舟曲白龙江流域生态环境并对研究区地貌形态特征进行更细微的描述提供依据。     

基于灾害链效应的小秦岭乱石沟矿山泥石流风险评价

矿产开采过程中,矿渣堆普遍沿沟谷呈串珠状分布,若下级矿渣堆受到上级矿渣堆泥石流的冲击、加载作用,其失稳起动概率及矿渣流量将明显增加,这种空间逐级影响所表现出的灾害链效应是矿山泥石流灾害作用的重要特征。以小秦岭枣香峪乱石沟矿山泥石流为例,在计算矿山泥石流失稳滑动距离的基础上,分析各矿山泥石流灾害体之间潜在的链式触发关系,开展危险性、易损性和风险的评价研究;通过与未考虑灾害链效应的风险评价结果进行对比,结果表明灾害链效应对沟谷流域矿山泥石流灾害风险评价具有合理性,可以为乱石沟泥石流防治工程的布设提供科学依据。     

炮手沟泥石流的危险度评价

炮手沟位于辽宁省瓦房店市潘家屯河上源,主沟长3 350米,纵向坡角9°36＇,汇水面积2.56平方公里,各级沟谷共31条,累计长度13 450米。该区域平均每平方公里发生53处滑坡,是山地灾害严重的地区之一。文章应用层次分析法和模糊数学理论对炮手沟泥石流的危险程度进行了初步评价,能够较直观地反映出该泥石流沟的危害等级,对辽南泥石流灾害区的其他泥石流沟研究具有一定的实践意义。     

河南老鸦岔金矿区泥石流灾害治理工程设计

以疏导山洪和泥石过境的挡渣坝防治工程为例,通过对不同坝型结构方案的对比,选择圬工透水梳齿坝为设计方案,对河南老鸦岔金矿区泥石流灾害进行治理工程设计,并对洪峰流量、拦渣坝坝顶溢流口过流量、挡渣坝稳定性进行了验算,通过该工程的治理使矿山部分地段的地质环境得到初步恢复,并对小秦岭矿区地质环境治理工程起到了积极的示范作用.     

俄瓜热十多沟泥石流活动特征与防治对策

针对2012年7月9日俄瓜热十多沟流域形成的较大规模的泥石流,从泥石流的形成角度,对该流域的地形分区特征、冲淤特征、物源条件及堵河条件进行了研究,分析了泥石流的成因机制及引发因素,并根据泥石流的活动特征参数提出以拦为主的5坝1坊2堤工程治理方案。该方案可达到有效的拦砂、固床、压坡目的,将泥石流灾害防治与公路规划建设相结合,其减灾防灾效益非常显著。     

云南省马鞍山沟泥石流危险度评价

为了保证金沙江某码头工程的顺利进行,特对马鞍山沟泥石流做危险度评价。根据对马鞍山沟泥石流的调查与分析,结合前人的研究成果,选取了一次泥石流最大冲出量、松散固体物质储量、最大漂砾粒径、最大容重、最大12小时暴雨量、流域最大相对高差、泥石流发生频率、流域面积等8个危险因子。采用模糊综合评判法,建立评价因子隶属函数与模糊矩阵;依据最大隶属度原则得出所属危险度;结果显示:马鞍山沟泥石流的危险度为中度危险,在强降雨激发下有可能发生泥石流灾害。     

基于Google Earth三维信息构建纳帕海湿地数字高程模型

基于开放的二次开发平台GoogleEarthAPI,通过IApplicationGE接口提取地面三维信息,对纳帕海流域进行DEM构建,并在流域整体与纳帕海湿地区对GE生成DEM和本区域原有l：5万DEM进行数据精度比较,发现GE生成的DEM在纳帕海湿地区精度更高,能够更好地模拟研究区地形。     

栅格DEM的水平分辨率对流域特征的影响分析

数字高程模型(DEM)是当前用于流域地形分析的主要数据,由DEM可以提取河网,为不同尺度的水文模型计算和存储地形参数。对黄河小浪底-花园口区间,面积范围为100～1×10⁴km²的8个研究流域,应用网格大小分别为100～1000m6种水平分辨率的栅格DEM进行了流域特征参数的提取和分析。研究表明,DEM的水平分辨率对提取河网的精确性有影响,网格的增大增加了平地处流向确定的随意性。提取的流域面积、长度等有关的参数差别不大,但坡度值变化明显。参数的差别导致主要受长度和坡度因素影响的流域的汇流时间和滞时有较大的不同。     

西南山区泥石流堵河分布规律与形成特征

对泥石流堵河数据进行汇总、梳理、分析,对典型案例集中发育区进行遥感解译和踏勘调查,开展西南山区泥石流堵河分布规律与形成特征初步研究。以泥石流堵河典型案例为基础数据,开展规律性探索:在空间分布上,受地质环境孕灾背景控制,西南山区可分为4个易发区,分别为:I西藏波密易发区;II雅砻-金沙江下游易发区;III大渡河中段易发区;IV岷江上游易发区。空间分布表现出不均匀性、流域集中发育、个别事件孤立性的特征;在时间分布上,西南山区泥石流堵河事件存在2~5年的周期性,在每个小周期内的堵河频次呈增加趋势,周期增长率约为20%~30%。年内月际爆发泥石流堵河集中在7、8月份;从泥石流流域特征上,面积分布集中在三个尺度范围;相对高程对泥石流堵河影响呈单峰抛物线,在2500~3000m范围内达到峰值;沟道主沟纵坡集中于100‰~300‰;泥石流动力学参数特征上,流量集中在500~1000m3/s;流速主要集中在7~11m/s,超过11m/s流速很少见;容重绝大部分都为超过2.0t/m3的高浓度粘性泥石流;溃决历时与堰塞体规模视具体沟道呈不同的变化。     

遥感三维可视化在南沟泥石流调查中的运用

在中国20年来泥石流遥感调查所取得成绩以及存在问题的基础上,尝试用新方法对泥石流进行研究,即采用遥感三维可视化方法调查泥石流。以汶川南沟为例,利用高精度的卫星遥感影像（quickbird）和1：50000的等高线,在erdas软件的支持下,实现了遥感影像三维可视化。并在此基础上对其应用——虚拟GIS飞行和泥石流流域内崩塌堆积物三雏遥感解译。实践证明由于遥感三维解译能全方位观察泥石流沟谷以及相关的地形地貌,所以其解译的准确率比传统二雏遥感解译率高。     

初始土体含水率对泥石流方量影响的数值模拟

泥石流的启动机理是国内外地质灾害研究领域的热点和难点问题，但是目前针对初始土体含水率对泥石流启动方量影响的研究较少，无法对泥石流的风险评价提供有效支撑。以新疆维吾尔自治区苏约克河流域内典型的泥石流沟——乔库而泥石流为研究对象，利用PFC^2D软件对该泥石流分别处于最小泥石流冲出量和物源区土体全部失稳启动两种工况下土体的含水率特征进行数值模拟研究。结果表明：(1)乔库而泥石流达到最小冲出量(10.1万方)时，物源区土体的含水率为31%～33%,即土体快达到饱和状态(土体饱和含水率为35%),此时物源区土体的黏聚力为19.2 kPa、内摩擦角为21.5°;(2)乔库而泥石流物源区土体全部失稳启动时，物源区土体的含水率超过了其饱和含水率，此时物源区土体的内摩擦角和黏聚力分别为9°和12 kPa;(3)乔库而泥石流物源区土体在降雨作用下仅能失稳，如果没有其他因素导致土体运移过程中剪切强度降低，将很难形成远程运动的泥石流，因此有必要对其运移机理做进一步研究。     

两种不同DEM处理方法提取的水系比较

水系不但是重要的自然地理要素,而且对防洪减灾、资源开发等有着重要意义。基于DEM的坡面径流法是最为常用的水系提取方法,其提取精度直接取决于DEM中洼地的处理方法。为了比较不同DEM处理方法对水系提取精度的影响,本文以江西省潦河流域为例,利用基于DEM数据的J&D算法及基于辅助数据的AGREE方法来处理实验区DEM,然后利用坡面径流法提取水系。结果表明,经两种方法后均可以提取出连续的水系,且提取水系的等级、数量及长度相差不大;在提取精度上,在受人类活动影响较小的山地丘陵地区两种方法提取的水系比较吻合,而在平坦地区或受人类活动影响较大的地区提取的水系差异较大,且AGREE方法处理后提取的水系精度较高。     

基于DEM流域河网水系的提取研究

本文介绍了一种从DEM中提取流域河网水系的实用方法。该方法首先对DEM进行预处理即洼地的确定、填充和平地的抬升；然后采用D8算法确定．DEM中每一个栅格单元的水流方向，根据水流方向数据，计算每一个栅格单元的上游集水面积，再根据给定的阈值，得出河流栅格网络图，生成需要的水系。此外，以古佛河小流域为例进行了水系提取，其结果与实际水系几乎完全匹配。     

土地利用及不透水地表对河流流量的影响

利用美国地质调查局的逐日连续流量数据计算了美国切斯比克湾地区150个小流域的34个河流流量指标,并在整个区域和划分的3个自然地理区对选择的17个指标与4种土地利用类型和不透水地表做了相关分析。结果表明,森林在降水较少的冬春两季增加流量,雨量较高的秋季减少流量,森林面积比例的增加可以削减洪峰、延长洪峰历时、稳定流量变化。农业用地比例的增加表现为稳定流量变化,延长洪峰历时,在高原地区还可以削减洪峰流量。草地比例的提高均表现为削减洪峰流量,稳定流量变化,延长洪峰历时。随着不透水地表面积增加,洪峰流量、雨季、汛期和年流量增加,流量变化加剧,洪峰历时减少,不同地理区对不透水地表的水文响应也有所不同。     

基于DEM地表水文特征和汇水子流域的提取研究

文章以天津于桥水库上游流域为研究对象,以DEM(数字高程模型)为基础数据,对DEM生成方法、DEM精度、流域地形地貌特征及阈值的选取三个方面分别作了详细研究。试验结果表明,从于桥水库上游流域的水文特征所提取的河网分布与河流与实际分布情况基本吻合,淋河、沙河、黎河三大流域的面积误差范围分别为-3.44%、2.28%和7.63%。