(西南科技大學土木工程與建筑學院 四川 綿陽 621010)

前言

物源作為泥石流產(chǎn)生的三個必要條件之一，是泥石流的重要組成部分。汶川極震區(qū)山高坡陡、地質(zhì)環(huán)境脆弱，同震崩滑地質(zhì)災害大量補給震區(qū)泥石流溝道物源，受地震波影響，震區(qū)出現(xiàn)大量震裂山體及震散坡面物源，極震區(qū)泥石流物源動儲量劇增導致震后大規(guī)模群發(fā)性泥石流災害頻發(fā)，造成嚴重后果。震后泥石流起動機制研究對震區(qū)次生泥石流災害預警預報具有重要意義，隨著計算模型的發(fā)展，數(shù)值模擬分析成為研究極震區(qū)次生泥石流啟動機制的重要手段。本文通過收集相關(guān)研究進展與理論成果，總結(jié)震后泥石流物源起動機制數(shù)值模擬分析研究進展，為震區(qū)泥石流災害防治提供參考。

一、現(xiàn)狀與進展

汶川震后，不少學者通過野外調(diào)查，在明確震區(qū)物源分布特征及規(guī)模的基礎(chǔ)上開展數(shù)值模擬分析，研究強震區(qū)泥石流物源起動-運移-堆積所包含的動力學過程，并取得一定的成果。(表1)

表1 代表性強震區(qū)泥石流物源起動機制數(shù)值分析

從模擬對象來看，部分學者選擇震區(qū)泥石流溝域堰塞體為研究對象[1]；也有部分學者以震區(qū)典型“急陡型[2]”和“寬緩型[3]”泥石流溝道作為研究對象，此外，多數(shù)學者以源區(qū)崩滑物源為研究對象[4]。從研究內(nèi)容來看，對于溝道類物源，目前研究主要集中在泥石流溝床侵蝕起動機制及堰塞體堵潰放大效應兩個方面，對于源區(qū)崩滑類物源，目前研究主要集中滑坡物源起動-運移-堆積過程所包含的動力學特征及沿程刮鏟效應兩個方面。

從主要研究結(jié)論來看，唐川[1]的研究結(jié)果表明溝道堰塞體潰決導致泥石流沖出量激增；陳明[2]認為溝道狹窄、縱坡降大及“消防管”效應是“急陡”溝道型泥石流沖淤能量大，刮鏟效應顯著的主要原因；此外，韓玫[3]等認為岸坡側(cè)蝕失穩(wěn)、溝床侵蝕下切是“寬緩”溝道型泥石流物源的主要補給方式；同時，流域內(nèi)大量分布高位震裂物源在降雨作用下失穩(wěn)起動大量進入溝道形成滑坡壩或崩滑堆積體，為溝道型泥石流提供了大量潛在來源[4-5]。

從計算模型(程序)來看，對于溝道類物源，主要使用二維數(shù)值模型FLO-2D模擬分析其起動過程所包含的動力學特征；對于崩滑類物源，主要使用DAN3D軟件起動-運移-堆積過程進行模擬，包括刮鏟效應、堆積特征等；此外，對于震裂山體一類巖質(zhì)物源，常利用FLAC軟件進行降雨條件下巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析；對于具有散粒體基本特征的一類松散堆積物源，常利用顆粒流程序PFC進行堆積松散物源起動過程模擬。

二、展望與建議

泥石流起動數(shù)值模擬分析作為室內(nèi)模型試驗的重要補充，能更加全面的分析物源起動過程所包含的復雜動力學特征，但目前的研究現(xiàn)狀來看，數(shù)值模擬分析應進一步考慮物源起動-運移-堆積過程中的侵蝕與挾帶效應的影響；同時，在進行區(qū)域泥石流運動過程動力學特征模擬時，應進一步提高地形建模的精度。

三、結(jié)語

極震區(qū)震后泥石流起動機制研究對震后次生泥石流災害防治具有重要意義，數(shù)值模擬分析能根據(jù)研究對象的物質(zhì)組成、本構(gòu)關(guān)系選擇合適的計算模型及計算方法，極大地推動了震后泥石流災害研究進展，未來應注重數(shù)值分析計算模型的相似性研究，提高模擬結(jié)果的準確性。