【摘 要】
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泥石流是三大地质灾害之一,是一种复杂的自然地理过程。东北地区地域辽阔,区内多山区丘陵地貌,地质灾害频发,特别是稀性泥石流灾害。雨季集中时,稀性泥石流发生概率很高,破坏力巨大。仅1981年大连市老帽山区域暴发的稀性泥石流灾害,就致使664人死亡,造成了巨大的经济损失,受到了国家政府的高度重视。东北地区稀性泥石流以往的研究重点在于此类灾害的破坏程度评估及灾后治理问题,在其起动机制方面取得的研究成果较少
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泥石流是三大地质灾害之一,是一种复杂的自然地理过程。东北地区地域辽阔,区内多山区丘陵地貌,地质灾害频发,特别是稀性泥石流灾害。雨季集中时,稀性泥石流发生概率很高,破坏力巨大。仅1981年大连市老帽山区域暴发的稀性泥石流灾害,就致使664人死亡,造成了巨大的经济损失,受到了国家政府的高度重视。东北地区稀性泥石流以往的研究重点在于此类灾害的破坏程度评估及灾后治理问题,在其起动机制方面取得的研究成果较少。泥石流的起动机制直接影响防治措施的制定及其有效性,故探明其起动机制对于防治预警工作具有重要意义。因此,本文依托“大连市老帽山地区泥石流调查评价项目”(项目编号:HYCG16-15),针对东北地区稀性泥石流的特点,以大连市老帽山泥石流为例对其起动机制进行深入研究,以指导东北地区稀性泥石流的防治预警工作。本文基于室内物理模型实验、数值模拟和理论分析等手段,对降雨条件、物源条件与泥石流雨量阈值之间的关系进行研究。依据实地调查、当地降雨资料以及室内实验,基于相似理论搭建物理模型,监测不同工况条件下物源区起动的雨强、降雨历时以及土体内部参数的变化,结合离散元数值分析方法从宏观和细观两方面对稀性泥石流的起动机制进行探究。基于前文实验分析,综合特殊情况下起动临界条件模型与常规情况下IPD、IPM新型多参数泥石流起动预警模型两类模型对该区雨量阈值的预测结果,与现有资料中实际雨量情况进行对比验证,并制定了预警预报方案。论文主要结论如下:1.通过实地调查及大量资料搜集,以老帽山泥石流为例,对研究区稀性泥石流的分类分布、成灾特征、成灾条件等进行了详细分析,得出老帽山泥石流地处研究区大规模成灾区,为典型的降雨型-稀性泥石流,具备东北地区稀性泥石流的典型特征。2.以老帽山泥石流为例,通过等比例物理模型实验对东北地区稀性泥石流的起动机制进行研究,实验表明:地形条件相似情况下,稀性泥石流的起动主要受降雨强度条件和土体级配条件的影响。3.利用颗粒流方法对东北地区稀性泥石流起动进行模拟,并对起动过程进行细观分析,模拟结果中细观特征与室内模型实验宏观特征表现基本一致,宏细观分析相互佐证了其结果的可靠性,得到了东北地区稀性泥石流的起动机制。4.以老帽山泥石流为例,对东北地区稀性泥石流的泥石流预警的核心问题雨量阈值预测进行探究,针对物源在未饱和状态下发生破坏的特殊情况,提出了在此条件下的泥石流起动临界条件模型;提出了修正后的多参数预警模型(IPM、IPD),两模型预测结果具有一定的准确性和可靠性,为东北稀性泥石流预警理论研究提供了新思路。
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