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《成都理工大学》 2012年
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泥石流发生降雨条件模拟研究

陈宁  
【摘要】:中国具有国土广袤、幅员辽阔的特点,世界上两大地震带-环太平洋地震带和欧亚地震带在中国交汇,地震断裂发育,在全球范围来讲,中国地震活动最为强烈、地震灾害后果严重。汶川映秀地震引发了大量的滑坡、崩塌等次生地质灾害,据估计整个灾区地震触发的崩塌、滑坡有5万处以上,潜在泥石流沟近千条,而对人民安全造成直接威胁的灾害隐患点就达12000余处,具有分布广泛、类型复杂、破坏巨大的特点。地震造成了山体大量开裂,间接形成大量松散性质的堆积体,引发大量斜坡潜在的不稳定,这个过程隐蔽性强,易于构成灾害威胁,同时数量难以估计。在一定的适宜条件下,这些潜在不稳定斜坡将诱发突发性泥石流,严重威胁人民群众生命财产。因此,采用新技术新方法快速查明重灾区突发性泥石流隐患分布及性状特点,并对其进行危险性区划和预警预报,有重要科学意义和实用价值。 松散堆积物的大规模分布是构成泥石流的物质基础。在地震引发的大量次生灾害间接和直接的产生了大量的松散固体堆积物位于坡面上,预计在今后一段时期内,地震灾区泥石流爆发的规模和频率将显著增加,专家保守估计地震的影响也将持续20年左右。据国土资源部门调查,仅四川灾区已查出具有潜在危险的泥石流沟805处。 许多研究表明,降水是诱发泥石流灾害的主要因素,研究降水与泥石流的关系是开展泥石流预报、区划和灾害防治的重要步骤。泥石流的发生与降雨有莫大的关系,但是并非所有的降雨都能激发泥石流。降雨量是一个时间尺度上的积分值,对于同一个地区,可以测量记录并研究它的年降雨量、季节降雨量、月降雨量、旬降雨量、日降雨量,甚至在更短的时间尺度上比如小时等。已经证明年降雨量与泥石流发生的关系不甚密切,无法用年降雨量来刻画泥石流的发生规律。从另一个角度来看,泥石流的发生是短暂的进程,与它有关的降雨量也必定被控制在一个有限的时间尺度上。与泥石流有关系的降雨量被认为是由前期降雨和短历时雨强组成的,如果能够计算出具体的雨量,对于泥石流预防和治理的意义是不可估量的,将在很大的程度上减少人民群众的生命财产损失。但是,由于降雨与泥石流爆发的规律存在天然复杂性,同时估算泥石流爆发的前期降雨和短历时雨强具有较大难度,是当前泥石流研究的热点方向之一。 泥石流是一种非常复杂的自然现象,很难对,目前针对泥石流的模拟方法很多,但是泥石流的启动问题比较复杂,泥石流的爆发所存在的时间动态性、空间异质性和不确定性,泥石流的模拟问题具有天然复杂性,使得泥石流的精确模拟受到很大的限制。元胞自动机是一种典型的框架式的时空离散动力学模型,由于它自下而上的特点,在模拟泥石流、滑坡、火山熔岩流等复杂自然现象、地表过程方面有巨大的潜力和优势。 本文采用元胞自动机等计算机仿真模型,模拟计算了不同情况下的临界雨量,有利于揭示在特定的地理条件下前期降水引发泥石流的可能性,计算结果显示,研究区内,爆发泥石流的前期雨量(24h)在60mm-110mm左右,短历时雨强(10m)在15mm-45mm左右,这都在当地可能降雨范围内,显示出研究区内的多条潜在泥石流沟都存在爆发的可能性。最后,本文利用地形信息熵分析了研究区的泥石流危险性,并比较了两个研究的结果,显示元胞自动机的模拟结果具有一定的可用性与准确度。本文讨论的方法与结果为灾区泥石流预报提供有价值的信息。
【学位授予单位】:成都理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P642.23

【参考文献】
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