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研究区红椿沟流域位于2008年5.12汶川大地震震中映秀镇的东北侧,红椿沟为岷江左岸一级支沟,流域形态近似扇形,面积5.35km~2,最高点位于新店子沟沟源处,高程2168.4m,沟口与岷江交汇处高程为880m,相对高差1288.4m,沟道纵长3.6km,沟谷平均纵坡降358‰。由于红椿沟地处震中附近,经过汶川大地震,加速了研究区地质灾害的发育,流域内发育大量的滑坡和崩塌地质灾害,大量的松散物源存在于流域内,地质环境现状脆弱,在震后的七年多时间内,共计发生5次泥石流和多次洪水,其中1次大型泥石流发生于红椿沟治理工程施工前的2010年8月14日,红椿沟泥石流治理工程于2011年6月底竣工,工程竣工至今,红椿沟发生2次中型泥石流,2次小型泥石流以及多次洪水,泥石流地质灾害十分活跃,暴发的频率和规模相对地震前显著增加,潜在的泥石流灾害危险较大。目前,红椿沟流域内剩余的物源量十分巨大,再次暴发大型泥石流的可能性仍然较大,通过数值模拟对比过去几个水文年里泥石流发生的情况,分析现有治理工程的减灾防灾效果,对保障G213国道,都汶高速公路和映秀新城的生命财产安全具有重要的科学价值和现实意义,也可对其它尚未治理的泥石流的工程设计方案提供超前的防治效果预测和技术借鉴,具有较好的经济和社会效益。本文在这次研究中做了许多相关工作,取得了以下主要成果和结论:(1)在对“8.14”红椿沟泥石流暴发成灾机理进行分析的基础上,阐明了红椿沟治理工程的设计原理,可以为其它泥石流的防治提供较好的参考和借鉴价值。地震区内泥石流的集中暴发与物源的集中启动情况密切相关,地震区物源集中启动主要表现为集中拉槽、堵溃、集中揭底三种方式。红椿沟泥石流成灾过程中,沟域内的H05崩滑物源就是以坡面集中拉槽方式启动;H05崩滑体拉槽启动的固体物质堆积于崩滑体下游弯道附近形成堰塞湖堵塞点,堰塞湖溃决后造成甘溪铺沟下段沟道物源的集中揭底启动;甘溪铺沟物源堵溃和揭底形成的固体物质在与主沟交汇处附近形成二次堵塞和溃决,对甘溪铺沟汇合口以下再次造成沟道集中揭底。拉槽、堵溃、揭底等三种物源集中启动方式的交替发生,叠加放大,最终导致灾难性泥石流的暴发。根据以上成灾机理,现有治理工程设计时,依据上游固源防堵,中游调控减势,下游固床排导的原则,合理的设计了现有治理方案。(2)本文运用ArcGIS、Flo-2D等软件,以工程治理后的红椿沟泥石流为研究对象,野外多次实地踏勘和实验,运用相关数据资料,通过高精度遥感数据解译,查明红椿沟泥石流沟道特征、物源分布、治理工程布置和设计参数,对工程治理条件下的泥石流暴发特征、空间位置分布特点进行综合分析,同时通过提取与泥石流暴发有关的因子,对各种诱发因子进行分析,通过GIS的空间分析功能和高精度的DEM数据,对红椿沟泥石流分段进行集水单元的划分,然后以各分段集水单元作为评价依据,结合研究区域的各段治理工程布置情况,建立研究区泥石流治理工程防治效果评价模型,进而得出模拟结果并结合监测数据进行分析和研究。(3)研究中发现,红椿沟治理工程竣工后,发生了两次设计工况下的泥石流和一次超标暴雨工况下的泥石流,为合理判断治理工程数值模拟的防灾效果,将模拟结果与工程实际运行效果监测数据相比较,故本文在数值模拟时,选择具有代表性的2种不同频率的重现周期(p=2%,p=1%)进行泥石流暴发模拟,同时根据不同区段的监测数据,本文在模拟过程中通过合理设置集水点位置,将治理工程分段进行了防治效果模拟。红椿沟泥石流治理工程在设计工况下(p=2%)的数值模拟中防灾减灾效果显著,在超标暴雨工况下(p=1%)的数值模拟中防灾抗灾效果显著。