滑坡坝体溃坝引发的突出泥石流灾变过程

强烈的地震会诱发大量松散的固体物质，形成滑坡坝并阻塞狭窄的流动通道。在极端降雨条件下，一旦滑坡坝形成，不稳定会导致泥石流爆发。 2013年7月10日，中国汶川县杨凌沟发生泥石流4.5×104立方米。该事件可归类为泥石流的爆发，可能严重威胁山谷居民、现有的泥沙输送对策工程和道路基础设施。本文描述了泥石流的典型爆发，计算了泥石流的阻碍系数，模拟了不同复发间隔下的过程，并分析了新的减缓工程的效果。相关研究成果为进一步研究滑坡坝体溃坝泥石流风险评估与预警奠定了基础。本文基于溃坝物理实验，建立了与流量放大效应密切相关的阻塞系数的精确计算模型。结合数值计算方法，模拟了旧人工坝和流道工程条件下杨凌沟的运动过程。通过比较实测和模拟的堆积面积，验证结果表明考虑阻塞系数模型的堆积面积更接近实测值。基于阻塞系数计算模型，结果说明了泥石流排放在不同复发间隔（分别为50年、100年和200年）的爆发情况，以对杨凌沟在新的减缓工程条件下进行情景模拟。(From Google Translate)

以杨凌沟作为泥石流的典型突出点，调查旧防工程失效的真正原因，构建阻隔系数公式，分析新缓减工程在不同复发周期下的效果。本文通过对2013年7月10日杨凌沟泥石流事件的分析，构造阻塞系数公式，计算具有流量放大效应的泥石流流量。使用质量和动量守恒方程的滑坡坝破坏实验计算阻碍系数。选择 FLO-2D 模型模拟突出泥石流运动，反映了阻塞系数引起的流量放大过程。经过对2013年7月10日杨凌沟泥石流事件的模拟，验证结果表明Ω值为1.72，表明新的阻塞系数公式能更好地反映突出的泥石流运动过程。公式计算结果与数值模拟计算结果一致。该公式适用于特定区域。虽然精度已经很高，但由于模型没有考虑侵蚀特性，本构方程需要进一步考虑。开展野外突出泥石流原位试验，进一步验证阻塞系数的可靠性。

    如果充分考虑阻碍系数影响下的流量放大效应，可以更好地设计泥石流防治。基于阻塞系数计算公式和新的减缓项目，本研究还估算了不同复发间隔（分别为50年、100年和200年）的突出泥石流流量，以进行杨凌沟的情景模拟。结果证明，新的减缓工程可以有效防止50年一遇的泥石流爆发。在100年的复发间隔下，拦河坝和排水渠可以有效地阻止大部分石质泥石流。只有极少量的沉积物堆积到居民区。 200年的反复，许多松散的固体颗粒和泥石流进入闽江，导致一条河流完全堵塞。汶川地震后，已建成多处泥石流防治工程。为更好地评价防治工程的减灾效果，未来我们将重点关注大坝的破坏过程和后续动态运动过程。结合物理实验确定突出参数，实现对现有防控项目减缓效果的定量风险评估。研究成果可为滑坡坝的阻隔系数提供新的计算公式，便于科学指导防灾减灾规划。

Chang M, Luo C, Wu B, et al. Catastrophe process of outburst debris flow triggered by the landslide dam failure [J]. Journal of Hydrology, 2022, 609: 127729.