2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、龍溪河流域位于四川省都江堰市龍池鎮(zhèn),自從2008年汶川地震之后,長期受到滑坡和泥石流等災(zāi)害的影響。2013年8月13號,地震后誘發(fā)的滑坡和持續(xù)降雨導致了該流域同時暴發(fā)48條泥石流災(zāi)害。為了對研究區(qū)進行危險性分區(qū),從中選取了其中12條泥石流溝基于FLO-2D數(shù)值模型進行模擬。在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,對比數(shù)值高程模型,發(fā)現(xiàn)這12條泥石流溝中的松散堆積物達42.3×106 m3。本次研究的目的是基于數(shù)值模擬的結(jié)果,獲取研究區(qū)泥石流危險性分區(qū)結(jié)果,

2、比對并檢驗?zāi)嗍鳒p災(zāi)工程的效果,為當?shù)氐姆罏?zāi)減災(zāi)措施和居民疏散,泥石流災(zāi)害風險管制提供參考。
  FLO-2D模型是二維洪水演算模型,該模型可以模擬流體在復雜的地形和城鎮(zhèn)中的運動堆積情況。該模型可以對多種復雜的流體進行較好的模擬,包括泥流,水流到泥石流。FLO-2D使用全動態(tài)波動量方程來擬合洪水過程線從而準確預(yù)測洪水經(jīng)過的地區(qū)。該模型在模擬流體的運動中,也同時考慮了流體粘性和屈服應(yīng)力。在模擬過程中,采用典型洪水過程放大的方法求解清

3、水流量過程線,基于積分的數(shù)學算法進行求解,首先由降雨推導出清水的總流量,即通過降雨情況和流域面積確定相應(yīng)暴雨的歷時長短T,再根據(jù)降雨時間T和流域面積推導出流域范圍內(nèi)總的清水流量WP;在每一次數(shù)值模擬中均考慮了5種不同頻率的重現(xiàn)周期(20%,5%,2%,1%,0.5%)。FLO-2D數(shù)值模擬的程序流程為:1.通過野外勘察的溝道分區(qū)和滑坡解譯結(jié)果確定泥石流集水點的位置。在模擬中,以集水點為泥石流在主溝或支溝中的形成區(qū)域,通常位于泥石流物源區(qū)

4、并且是流域內(nèi)降雨匯集的位置;2.通過數(shù)值高程模型、FLO-2D用戶手冊、前人研究和野外調(diào)查準備數(shù)值模擬中所需的各種數(shù)據(jù);3.在集水點編入流量過程線;4.進行模擬,獲取結(jié)果。
  在重現(xiàn)周期為20年一遇的模擬中(8.13特大泥石流災(zāi)害),12條泥石流溝的總堆積范圍達215550m2,總沖出量約為950000m3;其中一半以上堆積深度為1-3m,最大流速達7.22m/s。根據(jù)野外調(diào)查數(shù)據(jù)和影像資料驗算了模擬結(jié)果的精確性,精確度在60%

5、到87%之間,證明模擬結(jié)果是可靠的。研究區(qū)自然條件下的的危險性評價基于泥石流影響強度和重現(xiàn)周期。泥石流影響強度主要考慮的因子為數(shù)值模擬獲得的最大泥深和最大流速。研究區(qū)的危險范圍總計達529775 m2,其中高危險性區(qū)域主要分布在堆積扇中前部以及偏下龍溪河下游的堆積區(qū)。
  考慮汶川震區(qū)的泥石流減災(zāi)工程情況。選取麻柳溝和水打溝在FLO-2D中進行加壩數(shù)值模擬,以對比修建減災(zāi)工程后泥石流溝的危險性變化。為了防治泥石流災(zāi)害,這兩條泥石流

6、溝都修建了5座攔砂壩。為了達到較好的對比效果,本次研究設(shè)計了兩種情況,即:減災(zāi)工程不被損毀和減災(zāi)工程被損毀。在加入壩體進行模擬前,特別對溝道的地形進行了修正。在第一種情況下,由于壩體的攔擋作用,水打溝的堆積范圍減小了約47%,兩條泥石流溝的堆積深度都明顯降低。由于研究區(qū)大面積滑坡的原因,流域內(nèi)存在很多巨石。野外調(diào)查表明,在汶川震區(qū),大多數(shù)人造的混凝土攔砂壩是被泥石流中巨石攜帶的巨大沖擊力損毀的。所以,在另一種情況中,為了反映壩體破壞的過

7、程,選擇了FLO-2D數(shù)值模型中的發(fā)展型潰口式潰壩模型。
  為了方便進行危險性評價,每條泥石流溝針對不同壩體破壞情況(第一道壩被損毀,所有壩體被損毀)各設(shè)計了8次數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示,在壩體損毀的情況下,泥石流堆積區(qū)范圍是自然條件下的堆積范圍1-1.5倍。在壩體損毀的瞬間,泥石流在壩后的最大流速是不損毀情況下的3.4-4倍;壩后斷面的峰值流量也達到不損毀情況下的2~6倍。這個結(jié)果比較符合野外調(diào)查的數(shù)據(jù),這表明了FLO-2D數(shù)值

8、模型中的發(fā)展型潰口式潰壩模型比較適用于研究區(qū)。
  研究區(qū)工程條件下的危險性評價是基于泥石流影響強度,重現(xiàn)周期和壩體損毀情況。壩體損毀情況被劃分為兩種情況:第一道壩被損毀;所有壩體被損毀。通過這兩種損毀情況,我們可以定義一個關(guān)于壩群損毀情況的變化區(qū)間,以便危險性評價。最后,把得到的危險性分區(qū)圖和之前的工程不損毀情況下的危險性分區(qū)圖進行疊加,得到最終的泥石流危險性分區(qū)圖。結(jié)果顯示,總沖出量越小防治效果越好。通過兩條泥石流溝的最終危險

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