西藏洛隆县冻错曲冰湖溃决泥石流成灾机理研究

摘要

泥石流是一类十分常见的山地灾害，是指在有利的地形条件下，由于降雨、冰雪融水、湖泊溃决洪水、堰塞坝失稳溃坝形成水流而引发山坡或沟谷内松散堆积物源在水动力作用下起动—运动—堆积的地质运动过程现象。随着西部大开发战略在西藏地区不断推进，公路和铁路等线性工程项目不断向高海拔地区推进，在线性工程的选线、设计、建设和运营过程中，不可避免地会遇到冰湖溃决泥石流灾害问题。冻错曲沟位于西藏洛隆县腊久乡，沟口下游为居民区和拟建线性工程的站场和桥梁，一旦爆发大型泥石流，将严重威胁着工程建设、运营和居民的生命财产安全。　　因此，本文首先通过野外勘察和室内遥感解译分析了冻错曲沟的发育特征，在此基础上分析其形成机制；其次，对冻错曲冰湖溃决泥石流的动力学参数进行计算，为数值模拟提供科学的参考和对比；最后，运用数值模拟软件DAN3D对冻错曲冰湖溃决泥石流进行模拟，对其运动过程持有清楚的判断和认识。本文主要研究成果如下：　　(1)通过野外勘察和遥感解译可知，冻错曲沟流域面积为226.27km2，主沟长度31.44km，平均纵坡降27.27‰。沟内地势西高东低，沟道呈宽浅“V”型，主沟顺直，有20条支沟发育，均与主沟大角度相交。沟域可分为沟域后缘清水区，中、下游形成流通区及沟口堆积区。流域内不良地质作用发育，物源储量规模巨大，静储量约9536.81×104m3，可启动参与形成泥石流的动储量约169.40×104m3。　　(2)冻错曲沟沟域中部发育一大型冰湖，通过评估其溃决危险性和坝体稳定性可知，冻错曲冰湖溃决概率为42%，属于中等危险性；冻错曲冰湖堰塞坝存在时间较为久远，地质结构稳定，发生整体溃决风险小；堰塞坝在非汛期和汛期稳定性系数为1.311和1.197，处于稳定状态；在汛期集中暴雨叠加周围冰雪快速融化条件下稳定性系数为1.057，处于基本稳定状态，有可能发生局部溃决，形成溃决洪水和泥石流。　　(3)运用数值模拟软件DAN3D对冻错曲冰湖溃决泥石流的运动过程进行模拟，得到50年和100年一遇泥石流的流速分布和堆积厚度分布云图，模拟结果与公式计算结果吻合，说明运用数值模拟方法研究冻错曲冰湖溃决泥石流具有可行性。

目录

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目 录

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 泥石流发育特征研究

1.2.2 泥石流数值模拟研究现状

1.2.3 冰湖溃决危险性研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究方法

第2章 研究区地质环境条件概况

2.1 自然交通

2.2 气象水文

2.2.1 气象条件

2.2.2 水文条件

2.3 地形地貌

2.4 地层岩性

（1）基岩

（2）第四系

2.5 地质构造及地震

2.5.1 地质构造

2.5.2 新构造运动与地震

2.6 水文地质条件

2.7 工程地质岩组

2.8 人类工程活动

（1）垦荒与过度放牧

（2）森林砍伐

（3）基础设施建

2.9 本章小结

第3章 冻错曲冰湖溃决泥石流发育特征

3.1 地形地貌

3.1.1 清水区特征

3.1.2 形成流通区特征

3.1.3 堆积区特征

3.2 物源特征

3.2.1 沟道物源分布情况

3.2.2 主要物源类型

3.3 水源特征

3.3.1 支沟小冰湖特征

3.3.2 冻错曲沟雪线变化分析

3.3.3 降雨特征

3.3.4 暴雨强度分析

3.4 泥石流成因机制

3.5 本章小结

第4章 冻错曲冰湖堰塞坝稳定性

4.1 冻错曲冰湖发育特征

4.1.1 冻错曲冰湖概况

4.1.2 冻错曲冰湖湖水量

4.1.3 冰湖溃决风险

4.2 冻错曲冰湖前缘堰塞坝特征

4.2.1 堰塞坝规模

4.2.2 堰塞坝地质结构

4.3 冻错曲冰湖堰塞坝稳定性分析

4.3.1 堰塞坝整体稳定性分析

4.3.2 渗透变形及抗冲刷稳定性分析

4.3.3 抗滑稳定性分析

4.4 本章小结

第5章 泥石流动力学特征参数计算

5.1 泥石流容重

（1）配浆法

（2）查表法

（3）综合取值

5.2 泥石流流速计算

5.3 泥石流流量计算

（1）暴雨洪峰流量计算

（2）泥石流峰值流量计算

5.4 一次过流总量及固体物质冲出量计算

5.5 泥石流整体冲压力计算

5.6 泥石流最大冲刷深度

5.7 泥石流冲起高度

5.8 本章小结

第6章 泥石流运动过程模拟

6.1 软件介绍

6.2 Voellmy 流变模型

6.3 建立模型

6.3.1 地形模型

6.3.2 物源模型

6.3.3 动力参数的选取

6.4 模拟结果

6.4.1 50 年一遇泥石流模拟结果

6.4.2 100 年一遇泥石流模拟结果

6.5 本章小结

第7章 结论与展望

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