云南省巧家县药山镇后山沟泥石流发育特征及治理措施研究

论文摘要

泥石流作为一种常见的地质灾害,为高浓度的液相、固相混合流,常常对发生地的生产、生活造成巨大的影响,直接或间接的人员伤亡以及经济损失更是无法估量。它主要发生在地形陡峻的山区,降雨是促使其发生的诱导因素之一,前期调查的不足往往使得泥石流的发生具有不可预估性,泥沙混合物加上山体巨大的落差常使其具有较高的速度,所携带的泥沙石块等主要物质更是会对下游造成巨大的破坏。早期对泥石流的研究主要通过统计学的经验公式和建立数学模型等方法完成,近年来随着计算机技术的不断提高,国内外的学者越来越多使用结合泥石流动力模型方程的数值模拟对泥石流的形成、发育和漫流堆积进行模拟分析,对泥石流灾害进行预测预报,为泥石流的防灾减灾设计提供参考。本文研究对象云南省巧家县药山镇后山沟泥石流于1989年、2012年、2014年爆发过较大规模的泥石流,尤其是2014年冲出大量固体物质,因后山沟堆积区沟道窄缓,输沙能力不足,冲出的大量固体物质在沟口堆积扇淤积,淤积面积达3.5×104m2。本文在对后山沟泥石流野外勘查基础上,对研究区的区域地质环境和后山沟泥石流的形成条件和发育特征进行了分析和总结,并对泥石流动力学特征参数进行了计算。通过CAD提取高程点,利用Sufer软件建立了后山沟堆积区的三维流体域模型,结合流体动力学软件CFX对后山沟泥石流进行了三维数值建模处理,建立了与后山沟实际地质情况相匹配的三维流场模型,对后山沟泥石流危险区范围进行了预测。基于得到的危险区范围提出了泥石流治理工程措施,并利用CFX软件对治理工程效果进行了模拟以及评价。结论如下:（1）通过对研究区区域地质环境和后山沟泥石流的形成条件、基本特征进行的详细研究,得到后山沟泥石流为沟谷、降雨型稀性泥石流。（2）通过“泥痕调查法”和“雨洪修正法”对后山沟泥石流的动力学特征参数进行了定性、定量的分析计算,得到2014年泥石流接近于30年一遇泥石流流量,并利用流量判别法对后山沟泥石流进行了堵河分析,得到后山沟30年一遇与50年一遇泥石流均不存在堵塞主河可能。（3）使用CFX软件对后山沟30年一遇与50年一遇泥石流进行数值模拟,分析了后山沟泥石流流动及堆积的全过程。通过与2014年泥石流危险区范围进行对比,模拟得到的30年一遇泥石流与2014年实际发生的泥石流淤埋范围基本一致,证明利用CFX软件对泥石流进行数值模拟的可行性。（4）基于后山沟泥石流防治目标与防治原则,提出了“拦渣坝+单边防护堤+排导槽”相结合的治理措施,并对治理后的危险区范围进行了数值模拟。结果显示,在设置治理工程之后,泥石流危险区范围明显减小,将不会对堆积区居民、学校造成威胁,这验证了提出的治理工程措施对后山沟泥石流有很好的防治效果。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题的研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 泥石流形成条件研究现状
•     1.2.2 泥石流数值模拟研究现状
•     1.2.3 泥石流防治研究现状
•   1.3 本文研究内容、方法及研究思路
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究方法
•     1.3.3 研究思路
• 第2章 研究区自然环境及地质环境概述
•   2.1 自然条件
•     2.1.1 地理位置
•     2.1.2 气象、水文
•   2.2 区域地质环境
•     2.2.1 地形地貌
•     2.2.2 地层岩性
•     2.2.3 地质构造及地震
•     2.2.4 水文地质条件
•     2.2.5 人类工程活动
•   2.3 本章小结
• 第3章 泥石流形成条件及基本特征
•   3.1 地形条件
•     3.1.1 主沟地形地貌特征
•     3.1.2 支沟地形地貌特征
•     3.1.3 流域分区
•   3.2 物源条件
•     3.2.1 滑坡堆积
•     3.2.2 崩塌堆积
•     3.2.3 坡面堆积
•     3.2.4 沟道堆积物
•     3.2.5 物源补给特征
•     3.2.6 泥石流物源的转化关系
•   3.3 水源特征
•   3.4 泥石流启动模式及诱发因素
•   3.5 泥石流类型划分
•   3.6 泥石流灾害史及灾情
•   3.7 本章小结
• 第4章 泥石流动力学特征
•   4.1 泥石流流体容重
•     4.1.1 现场试验法
•     4.1.2 查表法
•     4.1.3 综合取值
•   4.2 泥石流流速
•   4.3 泥石流流量
•     4.3.1 雨洪法
•     4.3.2 泥痕调查法
•   4.4 一次泥石流过程总量
•   4.5 堵河分析
•   4.6 本章小结
• 第5章 基于CFX软件的泥石流危险区数值模拟
•   5.1 CFX流体软件简介
•   5.2 后山沟泥石流数值模拟
•     5.2.1 假设条件
•     5.2.2 建立模型和网格划分
•     5.2.3 泥石流流体材料的设定
•     5.2.4 流体域及边界条件的设定
•     5.2.5 求解
•     5.2.6 后处理及结果分析
•   5.3 本章小结
• 第6章 后山沟泥石流治理方案研究
•   6.1 防治工程原则及设计参数
•     6.1.1 防治目标及标准
•     6.1.2 防治工程设计参数
•   6.2 防治工程方案
•     6.2.1 总体布置
•     6.2.2 防治工程分项设计
•   6.3 防治工程治理效果数值模拟
•     6.3.1 治理后危险区范围数值模拟
•     6.3.2 治理后危险区范围分析
•     6.3.3 治理效果评价
•   6.4 本章小结
• 第7章 结论及展望
•   7.1 结论
•   7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 郑翔文

导师: 胡卸文

关键词: 泥石流,发育特征,危险区范围,数值模拟,治理工程

来源: 西南交通大学

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: 西南交通大学

分类号: P642.23

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.002768

总页数: 78

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