基于数值模拟的戈龙布滑坡-堵江-溃决洪水地质灾害链动力学过程重建

以全新世戈龙布古滑坡堵江溃决洪水地质灾害链为例,采用野外调查、PFC3D滑坡动力学数值模拟和HEC-RAS溃决洪水模拟,再现了该滑坡滑-堵-溃灾害链全过程.首先通过野外调查查明了该滑坡的特征,戈龙布滑坡总体积约7.92× 107 m3,主滑方向为NW335.,最大滑动距离为2.3 km,最大堆积厚度约150 m.利用离散元软件对该滑坡启动和堆积过程模拟,戈龙布滑坡滑动过程持续了 103 s,最大速度可达57 m/s,且在滑动过程中呈现出破碎程度区域差异性的运动学特性;大部分颗粒在运动过程中保持了其原始的位置顺序,堆积体物质特点为单个颗粒与块体团簇共存,破碎作用较弱.滑坡堆积体面积约为1.8× 106m2,鞍部高143 m,左岸、右岸高程分别为2 030 m和2 063 m.滑坡堵塞黄河形成的堰塞坝厚度达143 m,上游形成面积为128 km2、库容为4.87×109 m3的堰塞湖.通过模拟不同溃坝程度(15％、25％、50％和75％)下洪水演进过程,溃口下泄流量在30 mins内迅速增大达到一个顶峰,然后呈缓速减小;溃口最大峰值流量分别为15 137.9 m3/s、52 192.9 m3/s、157 375.5 m3/s和326 703.6 m3/s,并分析了下游各断面的洪峰流量和水位特征.讨论了洪水演进与喇家遗址的关系,发现在25％溃坝时,溃口洪峰流量为52 192.9 m3/s,喇家遗址处水深为27.1 m;75％溃决时,到达二里头遗址的最大流量相当于黄河百年一遇洪水流量.研究结果对开展黄河上游古滑坡动力学过程和溃决洪水研究具有一定的参考.