棉簇沟位于四川省茂县南新镇岷江右岸,为一典型多期次暴发的沟谷型泥石流沟。2011年7月3日凌晨,棉簇沟突发泥石流灾害,造成8人死亡,掩埋民房20余间,导致工业园区储氯罐爆炸。鉴于此,国土资源厅对该沟进行了相应的工程治理,但由于沟域内松散物源量较大,仍有再次发生大规模泥石流的可能性。因此,开展棉簇沟泥石流成灾特征研究及其危险性评价,对震后泥石流的成灾规律、泥石流溃坝后的运动研究具有一定理论意义,对防灾减灾规划具有重要实际意义。本文通过前期资料收集和实地调研,研究区域地质背景、泥石流形成条件及泥石流活动历史,着重分析“7.3”震后泥石流的成因机制和成灾特征,运用FLO-2D数值模拟软件模拟“7.3”泥石流运动过程,最后结合数学方法和数值模拟手段,分别对自然条件及治理工程条件下的棉簇沟泥石流危险性进行评价。取得的主要成果如下:(1)棉簇沟流域内山高坡陡,流域面积约64.5km~2,相对海拔高差达2730m,主要发育一条主沟和三条支沟,主沟长度约16.4km,平均纵坡降约165‰。区内地层岩性以元古代晋宁~徵江期黑云母花岗岩、志留系千枚岩及寒武系砂砾岩为主,茂汶断裂横穿流域,受构造活动和地震影响,沟域内多发育崩塌灾害。汶川地震导致松散物源量剧增,统计显示区内泥石流总物源量为1373.3×10~4m~3,动储量为173.1×10~4m~3,其中崩滑类物源是其主要物源类型。(2)棉簇沟在地质历史时期至少发生过三期大规模的古泥石流活动。其中Ⅰ期古泥石流规模最大,冲出沟口的物质方量达400×10~4m~3,而后的Ⅱ、Ⅲ期古泥石流规模渐小,分别为20×10~4m~3、15×10~4m~3,表明棉簇沟泥石流在历史上经历了从形成—发展—衰退—停歇的演化过程。(3)汶川地震导致棉簇沟泥石流形成的三大基本条件均发生了一定程度的变化,2011年7月3日凌晨,棉簇沟突发特大型泥石流灾害,地震和强降雨是此次泥石流暴发的主要原因。泥石流暴发前主沟内存在两处规模较大的堰塞湖,泥石流发生时,降雨在形成区汇集后冲刷BH31堆积体起动形成泥石流,运动过程造成两处堰塞体瞬时失稳溃决,导致泥石流的流速和流量均被放大了2倍以上。计算得出:坝体的溃决为泥石流提供了407.2m~3/s的瞬时峰值流量及近2万方的水源,是此次泥石流成灾规模扩大的主要原因。(4)运用FLO-2D软件对“7.3”泥石流的运动过程进行数值模拟,将集水点位设定在1号堰塞坝处,溃坝时的流量过程线近似拟合为四次抛物线,得到“7.3”泥石流的运动及堆积数据。模拟结果显示泥石流堆积扇方量约为10.12×10~4m~3,最大堆积深度3.4m,最大流动速度8.2m/s,与实地调研情况相符。(5)基于单沟泥石流危险性评估数学模型的评价结果为:自然条件下,棉簇沟属高危险性泥石流沟。采用FLO-2D软件模拟了治理前后不同降雨频率下的泥石流运动过程,根据模拟得到的泥深、泥深与流速的乘积作为划分标准对泥石流进行危险性分区。结果显示,工程治理后,在三种降雨频率下泥石流的高危险区范围分别减少了53.1%、43.8%和32.5%,中危险区范围分别减少了49.1%、41.5%和35.2%,低危险区范围分别减少了21.8%、35.5%和31.7%,说明泥石流治理工程效果较好。