九寨溝九寨天堂泥石流溝特征分析與模擬預(yù)測(cè)

熊坤勇, 范宣梅, 楊 帆, 夏 冰

(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 成都 610059)

2017年8月8日21∶19∶46，四川省北部阿壩州九寨溝縣發(fā)生7.0級(jí)地震(震中坐標(biāo)33.20°N，103.82°E)，震源深度20 km(以下簡(jiǎn)稱“8·8”地震)[1-2]?！?·8”地震在九寨溝地區(qū)產(chǎn)生大量的地質(zhì)災(zāi)害，其中九寨天堂泥石流溝潛在危害性最大。泥石流是山區(qū)最為頻繁和破壞力最強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害之一。2010年7月24日灤縣境內(nèi)突發(fā)暴雨，全縣范圍內(nèi)14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)暴發(fā)29起泥石流事件，造成21人死亡，68人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)19.8億元[3]；2011年8月20日汶川縣水磨鎮(zhèn)牛塘溝遭受大暴雨，誘發(fā)大規(guī)模泥石流，造成131戶435人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失超過2 500萬元[4]；2017年8月3日西藏東南部布隆巴發(fā)生泥石流，導(dǎo)致20人受傷，30余戶居民房屋和財(cái)產(chǎn)遭受破壞[5]；2018年8月7日舟曲特大泥石流致使1 504人遇難，261人失蹤[6]；云南蔣家溝巨大的泥石流曾7次堵斷小江，泥石流堵塞壩高10 m左右，使道路、房屋以及上游高產(chǎn)良田淹沒在一片汪洋之中[7]。2011年6月6日貴州省黔西南州望謨縣特大規(guī)模的山洪泥石流等地質(zhì)災(zāi)害造成21人死亡，13人失蹤，受災(zāi)人口達(dá)13.94×104人[8]。

是了，那是奶奶的身影。白發(fā)蒼蒼的奶奶果然立在村頭的皂莢樹下，我們加快了步子。我急切想見奶奶的心，似乎要跳出我的胸膛。我悄然拭去眼角的淚珠，沖奶奶高聲喊著，跑著，跳著。奶奶老了，這是不可避免的自然法則；但只要?dú)q月安穩(wěn)，奶奶幸福，我便感到踏實(shí)安穩(wěn)，天地安詳。

目前主流泥石流數(shù)值模擬軟件有MassMov2D、DAN3D、FLO-2D、PFC2D、Massflow等軟件。李卓儒[9]用ANSYSCFX和FLO-2D分別對(duì)燒房溝和瓦窯溝10、50、100年降雨頻率下泥石流沖出過程進(jìn)行模擬。王納納等[10]結(jié)合HEC-HMS和FLO-2D軟件模擬都江堰市龍池鎮(zhèn)黃央溝泥石流的清水流量過程線，計(jì)算泥石流堆積的深度和分布范圍。胡明鑒等[11]利用PFC2D分析降雨作用下松散碎屑物質(zhì)啟動(dòng)形成泥石流的過程，揭示崩滑堆積體在降雨作用下含水率超過臨界值后質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和位移特征。鄭昭煬等[12]運(yùn)用DAN3D軟件建立了湖北大冶銅綠山銅鐵礦尾礦庫潰壩的動(dòng)力計(jì)算模型；溫麗旺[13]采用DEBRISFLOW軟件對(duì)云南省云龍縣果郎溝泥石流運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬。Ouyang等[14]2014年提出了Massflow基本原理求解耦合方程的時(shí)間和空間二階MacCormack-TVD有限差分方法，考慮庫侖和Voellmy摩擦準(zhǔn)則，引入新的基底侵蝕率表達(dá)式；利用Massflow對(duì)汶川地震災(zāi)區(qū)的USGS水槽試驗(yàn)和紅春溝泥石流進(jìn)行數(shù)值對(duì)比，驗(yàn)證了其有效性；Massflow操作和編程簡(jiǎn)單易上手，模擬參數(shù)基于泥石流發(fā)生前后高精度數(shù)字高程模型(Dem)輸入模擬地形和物源數(shù)據(jù)等，可視化借助于第三方軟件ArcGIS等完成。

現(xiàn)通過現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化調(diào)查和無人機(jī)航拍對(duì)九寨天堂泥石流溝的發(fā)育情況進(jìn)行研究，分析泥石流形成機(jī)制等，利用Massflow對(duì)九寨天堂泥石流溝泥石流特征進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)，期望研究出該泥石流爆發(fā)特征和規(guī)律，模擬結(jié)果對(duì)下游建設(shè)工程有一定指導(dǎo)作用。

1 泥石流區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

九寨天堂泥石流溝距“8·8”地震震中直線距離約15 km(圖1)，地理位置33°16′34.83″N，103°46′29.57″E，地形為海拔3 000 m以上的山地。研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，構(gòu)造極為發(fā)育，如圖1所示，經(jīng)過九寨天堂及其附近的斷層有岷江斷層、F1野外調(diào)查推測(cè)斷層[15]、塔藏?cái)鄬樱渲蠪1野外調(diào)查推測(cè)斷層經(jīng)過九寨天堂流域，岷江斷裂與F1相較于九寨天堂附近，造成震后該區(qū)域地形地貌變化大。研究區(qū)地層屬于石炭系(C)，鄰近區(qū)域有二疊系(P)、三疊系(T)、第三系(N)等。流域地形地貌受地震破壞程度較大，所在區(qū)域?yàn)闃?gòu)造侵蝕中高山地貌，溝谷坡度在40°以上，溝谷切割較深多呈“V”形谷，易形成坡面泥石流、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

圖1 九寨溝區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of Jiuzhaigou

2 九寨天堂泥石流基本特征

1～9為表1中泥石流溝道堆積物取樣點(diǎn)圖2 流域特征Fig.2 Basin characteristics

九寨天堂流域面積1.94 km2，支溝面積0.42 km2，主溝溝道長(zhǎng)1 900 m，最高點(diǎn)位于流域北側(cè)高陡斜坡頂部分水嶺處約3 700 m，最低點(diǎn)位于流域南側(cè)溝口處2 550 m(圖2)。流域內(nèi)同震災(zāi)害80余處，最大單體災(zāi)害面積0.22 km2。泥石流形成區(qū)海拔2 850～3 060 m，相對(duì)高差210 m，溝道長(zhǎng)0.5 km，形成區(qū)流域面積0.92 km2，呈圍椅狀；大致呈上陡下緩，溝道縱降比400‰～500‰，斷面形態(tài)呈“V”形，底部寬度為1～2 m，溝深3～5 m；兩側(cè)地形陡峻基巖裸露。流通區(qū)高程2 590～2 850 m，相對(duì)高差260 m，面積0.80 km2，溝道長(zhǎng)0.9 km，平均縱坡288‰，溝道整體較窄，中上段以“V”形谷為主。堆積區(qū)長(zhǎng)0.2 km，總面積約0.2 km2，高程分布范圍2 550～2 590 m，相對(duì)高差40 m，縱坡相對(duì)稍緩平均200‰，溝道形態(tài)以“U”形谷為主，大量中上游泥石流松散物源堆積于該段溝道內(nèi)，松散堆積物以碎塊石土和砂石土為主，堆積厚度0～5.1 m，平均粒徑0.05～0.30 m。

2018年6月26日和7月10日，該溝發(fā)生了兩次規(guī)模較大的泥石流事件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查和流域四川省小流域泥石流爆發(fā)規(guī)模理論計(jì)算，7月10日比6月26日泥石流大，為十年一遇泥石流，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和調(diào)查結(jié)果判斷，規(guī)模等級(jí)為中型。

二是探索電子繳費(fèi)新載體?；ヂ?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)不僅僅為我們拓寬了獲取信息的渠道，也為我們帶來了支付技術(shù)的革新。現(xiàn)如今，各種支付工具的應(yīng)用，極大程度上改變了人們的生活方式，使得人們的生活朝著“無現(xiàn)金”的方向發(fā)展。在納稅繳稅業(yè)務(wù)中，各個(gè)稅務(wù)相關(guān)部門也可以將繳稅環(huán)節(jié)與新型支付工具結(jié)合起來，使得各個(gè)納稅主體可以不受時(shí)間限制，足不出戶便能完成繳稅工作，減少了各個(gè)納稅主體使用現(xiàn)金繳稅時(shí)所需要的排隊(duì)時(shí)間，也減輕了稅務(wù)工作人員的工作，優(yōu)化了整個(gè)納稅業(yè)務(wù)辦理流程。

3 九寨天堂泥石流形成機(jī)制

泥石流的形成必須具備多個(gè)條件：豐富的物源條件、必要的地形地貌和有利的水動(dòng)力條件[16]。

3.1 物源豐富

根據(jù)遙感解譯和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，目前九寨天堂流域可能參與泥石流作用的動(dòng)儲(chǔ)量松散堆積物達(dá)59.1萬m3,動(dòng)儲(chǔ)量物源主要分布在主溝道上游及陡峭的坡面上，在坡面徑流匯集與溝道時(shí)能啟動(dòng)溝道內(nèi)大量的物源形成泥石流。九寨天堂清水區(qū)一年大約有2/3的時(shí)間處于凍融期，雪線高度在2 800 m左右，春秋季晚上氣溫低，下雪容易堆積，白天溫度高冰雪融化，反復(fù)的高低溫使得清水區(qū)巖石風(fēng)化嚴(yán)重，巖土體在地震和反復(fù)的凍融下破碎。長(zhǎng)期降雨作用下巖土體飽和，抗剪強(qiáng)度降低，松散巖土體順溝下切拉槽和側(cè)向侵蝕，帶動(dòng)溝道及坡面堆積物，巨大的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，帶動(dòng)沿溝的松散碎屑物持續(xù)向下運(yùn)移，規(guī)模越來越大，最終多條支溝于與主溝回合形成泥石流。

國家“十二五”規(guī)劃明確將旅游業(yè)作為國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，高效高質(zhì)地培養(yǎng)酒店管理專業(yè)人才是發(fā)展現(xiàn)代旅游業(yè)的迫切要求。基于雙證融通雙相融合的現(xiàn)代學(xué)徒制人才培養(yǎng)模式是職業(yè)教育模式的改革創(chuàng)新，它能有效適應(yīng)酒店管理專業(yè)人才培養(yǎng)的需求，為落實(shí)習(xí)總書記提出的中國特色職業(yè)教育體系的建設(shè)提供較好的路徑開拓和方法探索。

Massflow軟件是基于深度積分的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，基于經(jīng)典的Navier-Stokes方程，采用深度積分方法推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)體內(nèi)每一個(gè)單元所必須滿足的質(zhì)量和動(dòng)量守恒方程，其基本方程[19]為

3.2 降雨集中

研究區(qū)位于川西北山區(qū)，氣候受地形影響顯著，年降水量和暴雨偏少但降雨集中，年均降雨量552.3 mm，降水集中在5—9月，占全年降水量75%。根據(jù)四川省泥石流降雨計(jì)算值所附暴雨量等值線圖，九寨天堂泥石流溝附近的10 min、1 h、24 h多年最大暴雨量平均值分別為7.5、15、33 mm。不同頻率(p)條件下降雨強(qiáng)度差異也較大，百年一遇暴雨(p=1%)條件下1/6、1、6、24 h降雨強(qiáng)度為25.6、44.4、68.5、88.2 mm；五十年一遇暴雨(p=2%)條件下1/6、1、6、24 h降雨強(qiáng)度為22.1、38.7、60.5、78.8 mm，與九寨溝地區(qū)多年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相符合。圖3為2018年6月26日和7月10日小時(shí)降雨量圖，泥石流發(fā)生前3 h累計(jì)降雨量達(dá)到12 mm和27 mm，前24 h降雨達(dá)到32 mm和36.3 mm，7月10日最大小時(shí)降雨量達(dá)到12 mm，兩次降雨事件在研究區(qū)比較典型。由于前期長(zhǎng)時(shí)間的降雨造成坡面松散的崩滑堆積處于飽和狀態(tài)，在陡峭的地形地貌條件下加速下滑形成泥石流；長(zhǎng)時(shí)間的前期強(qiáng)降雨使得土體飽和，為泥石流的發(fā)生提供了條件。

3.3 有利的地形地貌

kab取決于移動(dòng)材料柱應(yīng)變率，具體表達(dá)為

一個(gè)月前，向南的兒子做了滿月，從此以后，易非就咬著牙沒有來過一次，她知道這樣做不對(duì)，這樣做多不大度??！已經(jīng)把房子給他們了，為什么就不肯來看看呢？這樣不看一眼，不是既放棄了自己辛辛苦苦攢錢買的房子、又失去了媽嗎？

表1 九寨天堂泥石流溝道堆積物顆分實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Experimental results of debris accumulation in Jiuzhai Paradise debris flow gully

圖3 降雨量Fig.3 Rainfall

3.4 物源轉(zhuǎn)換

受東昆侖斷裂帶東端的塔藏?cái)嗔选⑨航瓟嗔训挠绊?，流域?nèi)山體結(jié)構(gòu)破碎，有利于各種不同地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生。流域內(nèi)物源主要包括崩塌堆積物、坡面堆積物、溝道堆積物，物質(zhì)組成以碎塊石土為主。溝內(nèi)物源靜儲(chǔ)量263.9萬m3，動(dòng)儲(chǔ)量59.1萬m3皆為九寨溝“8·8”地震產(chǎn)生的。溝道物源3處，靜儲(chǔ)量5.4萬m3，動(dòng)儲(chǔ)量2.4萬m3；溝道物源在整個(gè)溝道內(nèi)均有不同程度的分布，主要組成物質(zhì)為塊石、碎石及砂土，粒徑分布不均勻，分選性差。坡面堆積物源估算靜儲(chǔ)量170萬m3，動(dòng)儲(chǔ)量23萬m3；坡面堆積物源主要集中分布在溝道上游形成區(qū)和中下游流通區(qū)流域內(nèi)，地震作用下坡面形成大量松散堆積物，部分坡面堆積物在震后降雨作用下進(jìn)一步變形破壞。崩塌體物源靜儲(chǔ)量88.5萬m3，動(dòng)儲(chǔ)量33.7萬m3崩塌體物源以碎石土為主，堆積于山谷地帶；根據(jù)穩(wěn)定性、堆積坡度、結(jié)構(gòu)差異、堆積體穩(wěn)定休止角等特征不同，其受到雨水沖刷形成坡面侵蝕物源參與泥石流活動(dòng)的物源量占50%～75%。

4 基于Massflow模擬

Ouyang等[17]和Fan等[18]基于深度積分連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方程，利用改進(jìn)的MacCormack-TVD有限差分方法，并結(jié)合MPICH和OpenMP并行處理技術(shù)，開發(fā)了具有二階精度和自適應(yīng)求解功能的高效地表過程動(dòng)力學(xué)模擬軟件Massflow。

4.1 基于連續(xù)介質(zhì)的動(dòng)力學(xué)模型原理

震后崩滑物源在雨季激增，多次造成主溝被阻斷，為了研究其原因和特點(diǎn)，因此對(duì)整個(gè)主溝道9個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行取樣分析(圖2中1～9)，分析結(jié)果如表1所示。顆粒粒徑小于1 mm的占10%～25%、2 mm的占10%～30%、小于10 mm占50%～81%，沒有超過40 mm的粒徑，整個(gè)溝道物質(zhì)顆粒整體偏細(xì)。溝道堆積物級(jí)配指標(biāo)如表1所示，曲率系數(shù)Cc為0.79～10.10，不均勻系數(shù)為3.78～121.34，相差較大，流域溝道存在彎道效應(yīng)。

(1)

(2)

(3)

借助網(wǎng)絡(luò)營銷效果分析系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理、分析和計(jì)算等功能，能夠幫助中小企業(yè)主做出最佳的判斷，通過精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)營銷效果分析系統(tǒng)，細(xì)心的研究，仔細(xì)的做統(tǒng)計(jì)，就能從數(shù)據(jù)中找到答案，這就是網(wǎng)絡(luò)營銷效果分析系統(tǒng)所能解決的問題。

基底摩擦應(yīng)力τb假設(shè)服從庫侖破壞準(zhǔn)則

(4)

式(4)中：c為內(nèi)聚力；δ為內(nèi)摩擦角；λ為基底材料孔隙比；g為重力加速度；kab為側(cè)向土壓力系數(shù)。

數(shù)值模擬首先需要獲得地形和體積等參數(shù)。利用無人機(jī)獲得泥石流發(fā)生后精度為5 m的Dem，參考泥石流現(xiàn)場(chǎng)勘察情況以及地形高程的差異變化確定物源量、初始位置、泥石流堆積范圍和體積。根據(jù)2018年6月26日和7月10日泥石流后現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，泥石流初始體積1.5×104m3，流體密度2 200 kg/m3。模擬過程中泥石流視為單層單向流，不考慮其基底侵蝕和體積放大效應(yīng)，參數(shù)具體值如表2所示。

九寨天堂流域?qū)儆谥猩角治g地貌，地形陡峭，主溝平均縱坡降約311‰，溝道順直呈上陡下緩的特點(diǎn)。流域內(nèi)河谷深割，流域高差大，水動(dòng)力和輸沙能力強(qiáng)，易形成坡面泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。流域支溝呈樹枝狀分布、縱坡降大，為支溝匯流形成強(qiáng)洪峰提供了基礎(chǔ)。溝中下段溝道兩側(cè)岸坡普遍較為高陡，坡度40°～70°，下伏地層巖石破碎，容易形成松散堆積體，表層松散顆粒極易被雨水帶入溝域內(nèi)，為泥石流松散固體物源匯集提供了有利條件。

(5)

式(5)中：ε為較小的閾值，用來避免計(jì)算精度誤差；kactive為側(cè)向土主動(dòng)拉伸狀態(tài)下壓力系數(shù)；kpactive為側(cè)向土被動(dòng)壓縮狀態(tài)下壓力系數(shù)。

式(1)～式(3)使用MacCormack TVD有限差分格式，作為一個(gè)質(zhì)量流平臺(tái)。固體和流體混合物的深度積分質(zhì)量守恒方程推導(dǎo)與Ouyang等[20]和He等[21]的方法類似。對(duì)于固相保守方程表示為

(3) 采用場(chǎng)變量法模擬漿液初凝及硬化過程：①漿液注漿階段，認(rèn)為其有內(nèi)壓，其彈性模量取1 MPa；②漿液硬化階段，經(jīng)過10 h 漿液凝固后，其彈性模量取50 MPa[5]。

(6)

液相的保守方程表示為

再看莊昶，其詩特點(diǎn)在于善用邵雍《觀物內(nèi)外篇》之寓意，以物襯理，闡發(fā)己說。如《題沈石田畫鵝為文元作》，詩云：“天機(jī)我不言，言之欲誰領(lǐng)。柳塘春水深，弄此白鵝影?！保?］卷二，2葉b

(7)

4.2 泥石流模擬參數(shù)選取

我點(diǎn)點(diǎn)頭，叫他拿來碗筷。金寶感激地說：“楊細(xì)婆才送來一瓢雞蛋，前腳剛走。這小半天兒啊就過來好幾位鄉(xiāng)親。這個(gè)情啊我什么時(shí)候才還得清啊。”

表2 模擬參數(shù)取值Table 2 Parameters of massflow simulation Jiuzhai paradise debris flow gully

4.3 模擬結(jié)果分析

利用Massflow模擬泥石流溝沖出速度和堆積厚度。當(dāng)t=300 s時(shí)，模擬速度如圖4所示，泥石流運(yùn)動(dòng)速度在老泥洪積扇頂部速度較大，對(duì)運(yùn)移通道兩岸不穩(wěn)定堆積物體刮擦嚴(yán)重，沖出溝口后仍具有較高的運(yùn)動(dòng)速度到達(dá)301省道公路坡腳，溝口局部速度為4.9 m/s。當(dāng)t=300 s時(shí)，泥石流溝道堆積厚度最高為4.5 m，白水河堆積厚度為2.5～2.9 m，如圖5所示。泥石流實(shí)際堆積面積如圖5紅色曲線范圍，面積0.096 km2，模擬堆積面積0.103 km2；堆積面積和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況接近，同時(shí)堆積物質(zhì)沖入河道造成堵河。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的物源沖出量和模擬的速度推算出泥石流發(fā)生時(shí)對(duì)國道301的沖擊動(dòng)量為1.6×107～4.9×107(kg·m)/s。

圖4 十年一遇速度模擬結(jié)果Fig.4 Simulation results of 10-year return period speed

圖5 十年一遇堆積厚度模擬結(jié)果Fig.5 Simulation results of 10-year accumulation thickness

5 九寨天堂泥石流預(yù)測(cè)研究

前文提及泥石流溝有大量的物源，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示該泥石流存在發(fā)生大規(guī)模泥石流的可能。因此對(duì)泥石流溝潛在物源進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)具有很高研究?jī)r(jià)值，選擇五十年一遇和百年一遇進(jìn)行模擬，使用前文模擬所采用的參數(shù)，預(yù)測(cè)50年和100年運(yùn)動(dòng)速度、路徑、堆積范圍。

在生產(chǎn)過程中，為了提高塑料打包帶(繩)的性能、降低生產(chǎn)成本，通常會(huì)根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝以及不同的用途，添加不同種類和配比的填料，塑料打包帶(繩)中常用的填料主要有SiO2、CaCO3、高嶺土、滑石粉。不同填料有著不同的作用，例如：將滑石粉作為填料應(yīng)用在塑料之中，可以大幅度降低成本，同時(shí)可以改善塑料的物性，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。采用滑石粉改性的塑料在剛性、拉伸強(qiáng)度、熱變形變溫度等方面有了顯著的提升，可以滿足市場(chǎng)多樣化的需要[8]。根據(jù)所查文獻(xiàn)[9]得到塑料打包帶(繩)中常用填料的拉曼標(biāo)準(zhǔn)圖譜(見圖8)與特征峰(見表3)，對(duì)樣品含有填料的種類進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步地將樣品進(jìn)行分組。

按照上述方法選用2019年6月最新影像進(jìn)行建模。五十年一遇模擬泥石流運(yùn)動(dòng)最大速度8.2 m/s，到達(dá)白水河速度最大為3.6 m/s(圖6)；堆積厚度最大6.5 m，白水河內(nèi)堆積厚度為3.7 m(圖7)。百年一遇的模擬速度最大為10.0 m/s，到達(dá)溝口的速度為7.0～8.0 m/s(圖8)；堆積厚度最大為7.5 m，白水河堆積范圍為4.3～5.7 m(圖9)。五十年一遇一次泥石流過程堆積體積2.59萬m3，堆積面積0.135 km2；百年一遇一次泥石流過程堆積體積3.13萬 m3，堆積面積0.201 km2，對(duì)在建的九寨溝快速通道有較大影響，部分路段在淤積范圍內(nèi)，淤積厚度為1～2.3 m。3次模擬堆積范圍皆沖刷到301省道坡腳，現(xiàn)有護(hù)坡設(shè)施在3～5 m，根據(jù)50年和100年模擬結(jié)果顯示，淤積高度超過現(xiàn)有的防護(hù)措施，有待加強(qiáng)坡體防護(hù)措施；部分低洼路段有水漫過道路造成公路積水或沖毀路基可能。通過兩次預(yù)測(cè)模擬結(jié)果顯示，泥石流溝有嚴(yán)重的彎道效應(yīng)，溝道堵塞嚴(yán)重；泥石流到達(dá)301省道坡腳速度大，對(duì)其沖刷嚴(yán)重，可能造成301省道損壞；此次模擬結(jié)果可為九寨天堂泥石流溝的防災(zāi)提供參考依據(jù)。

圖6 五十年一遇速度模擬預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.6 Simulation and prediction results of 50-year return period speed

圖7 五十年一遇堆積厚度模擬預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.7 Simulation and prediction results of 50-year accumulation thickness

圖8 百年一遇速度模擬預(yù)測(cè)結(jié)果Fig.8 Simulation and Prediction results of 100-year return period speed

圖9 百年一遇堆積厚度預(yù)測(cè)模擬結(jié)果Fig.9 Simulation results of 100-year accumulation thickness prediction

6 結(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化調(diào)查和Massflow軟件模擬獲得以下結(jié)論。

(1)九寨天堂泥石流是“8·8”九寨溝地震后形成的，屬于稀性、高頻率、溝谷型泥石流，當(dāng)下正處于發(fā)育旺盛時(shí)期；溝內(nèi)大量的崩滑堆積物，坡面堆積物，溝道堆積物為地震所造成的，溝內(nèi)物源總動(dòng)儲(chǔ)量59.1萬m3。

(2)通過現(xiàn)場(chǎng)顆分實(shí)驗(yàn)和調(diào)查結(jié)果顯示，該流域存在下游急轉(zhuǎn)彎造成彎道效應(yīng)，使得大量細(xì)顆粒物質(zhì)堆積在中下游溝道內(nèi)，經(jīng)過10年、50年、100年模擬結(jié)果也存在彎道效應(yīng)，在彎道處淤積長(zhǎng)度和厚度較大，導(dǎo)致300 m左右溝道形成堵塞，堆積厚度3～7 m。

(3)基于Massflow對(duì)十年一遇泥石流事件模擬結(jié)果，泥石流運(yùn)動(dòng)速度在老泥石流堆積扇頂部速度較大，老泥石流溝堆積體可能再次啟動(dòng)；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查堆積面積0.096 km2，模擬堆積范圍0.103 km2，模擬結(jié)果較精確，泥石流對(duì)301省道垮塌面和多級(jí)下錯(cuò)形成極大的威脅。

(4)基于十年一遇的模擬參數(shù)模擬五十年和百年一遇預(yù)測(cè)，兩次模擬結(jié)果表明，該泥石流溝水動(dòng)力強(qiáng)，物源豐富，可能造成白水河堵塞或改道， 301省道部分路段存在較大的安全隱患，預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)建設(shè)工程具有一定指導(dǎo)作用。