基于数值模拟的扶余市石人村泥石流危险性预测

摘要

以吉林省扶余市石人村泥石流为研究对象,开展基于数值模拟的泥石流危险性预测研究,旨在定量揭示不同降雨重现期条件下泥石流的运动特征、影响范围及危险性分布特征。通过野外调查与工程地质测绘,系统获取泥石流沟地形地貌特征、物源条件及发育现状,基于等高距为1 m的等高线数据构建高精度数字高程模型,并将研究区划分为5 m×5 m规则网格。采用Flo-2D二维数值模拟软件,结合雨洪法计算泥石流峰值流量,构建单峰流量过程线,对10年一遇、20年一遇、50年一遇和100年一遇4种降雨重现期工况下泥石流的流深、流速、堆积厚度及影响范围进行模拟分析,并通过泥石流一次过程总量计算结果对模拟结果的合理性进行验证。在此基础上,选取泥石流流深及流深与流速乘积作为危险性分级指标,对研究区泥石流危险性进行分区评价。结果表明,不同降雨重现期条件下泥石流均对石人村下游区域产生明显影响,且随着降雨重现期的增大,泥石流的最大流深、最大流速及影响范围均呈现逐步增大的变化趋势。100年一遇工况下,泥石流在沟道及村庄局部区域形成较大的堆积厚度和流速,高危险性区域范围显著扩大,对居民房屋、道路及农田构成严重威胁。模拟得到的泥石流总量与计算结果较为接近,误差处于合理范围内,表明数值模拟结果具有较高可靠性。

关键词

泥石流 / 危险性评价 / Flo-2D / 数值模拟 / 石人村

基金资助

国家自然科学基金项目(42572347; 41972267)