寶興縣中崗溝泥石流：基于三維流場(chǎng)數(shù)值模擬的綜合治理模式探索一、引言1.1研究背景與意義寶興縣地處龍門山斷裂帶中南段，地貌以高山峽谷為主，絕大部分區(qū)域?qū)儆跇?gòu)造侵蝕的高山、中山地形，這里溝壑縱橫、切割強(qiáng)烈，特殊的地形地質(zhì)條件，使得寶興縣成為了山洪、泥石流等自然災(zāi)害的多發(fā)、易發(fā)區(qū)。再加上“5?12”汶川特大地震和“4?20”蘆山強(qiáng)烈地震的影響，山體巖石破碎，松散堆積物增多，進(jìn)一步加劇了山洪、泥石流和地震次生災(zāi)害的隱患，災(zāi)害發(fā)生頻率也顯著增高。泥石流作為一種具有突發(fā)性和強(qiáng)大破壞力的地質(zhì)災(zāi)害，給寶興縣帶來(lái)了沉重的災(zāi)難。2020年4月13日7點(diǎn)45分，隴東鎮(zhèn)中崗村洪水溝泥石流隱患點(diǎn)出現(xiàn)異常，截至9點(diǎn)15分，泥石流沖出泥石約10000方，兩座人行便橋被沖毀，寶康路中斷。2020年8月24日晚，永富鄉(xiāng)中崗溝發(fā)生特大泥石流災(zāi)害，200萬(wàn)立方米泥石流造成該鄉(xiāng)中崗村12組、13組、14組交通、電力、通訊全部中斷，27戶108間農(nóng)房被沖毀，41戶164間農(nóng)房嚴(yán)重受損，還形成了2個(gè)小型堰塞湖，堰塞水量約20萬(wàn)立方米。這些泥石流災(zāi)害不僅沖毀了大量的房屋、農(nóng)田、道路等基礎(chǔ)設(shè)施，中斷了交通、電力和通訊，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ詈蜕a(chǎn)，還對(duì)人民的生命安全構(gòu)成了巨大威脅，造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境也帶來(lái)了難以恢復(fù)的破壞，阻礙了區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展為泥石流研究提供了新的有力手段。通過建立準(zhǔn)確的數(shù)值模型，可以模擬泥石流的啟動(dòng)、運(yùn)動(dòng)和堆積過程，獲取流場(chǎng)的流速、流量、沖擊力等關(guān)鍵參數(shù)。這有助于深入理解泥石流的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，提前預(yù)測(cè)泥石流的發(fā)生和發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)估其可能造成的危害范圍和程度，為災(zāi)害預(yù)警和防治決策提供科學(xué)依據(jù)。以往的研究多側(cè)重于二維模擬，無(wú)法全面反映泥石流的三維運(yùn)動(dòng)特性。而寶興縣中崗溝地形復(fù)雜，三維流場(chǎng)特征明顯，因此開展中崗溝泥石流的三維流場(chǎng)數(shù)值模擬具有重要的現(xiàn)實(shí)需求和科學(xué)意義。對(duì)于寶興縣中崗溝泥石流進(jìn)行綜合治理也是迫在眉睫。通過采取有效的治理措施，如工程措施（修建攔擋壩、排導(dǎo)槽等）、生態(tài)措施（植樹造林、恢復(fù)植被等）和管理措施（加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警、制定應(yīng)急預(yù)案等），可以降低泥石流的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，減輕災(zāi)害損失。目前的治理模式在實(shí)際應(yīng)用中還存在一些問題，如治理效果不佳、成本過高、對(duì)環(huán)境影響較大等。因此，探索適合寶興縣中崗溝泥石流的綜合治理模式，對(duì)于提高治理效率，實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)的目標(biāo)，具有重要的實(shí)踐價(jià)值。本研究針對(duì)寶興縣中崗溝泥石流進(jìn)行三維流場(chǎng)數(shù)值模擬及綜合治理模式研究，旨在揭示中崗溝泥石流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性，為災(zāi)害預(yù)測(cè)和預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)；同時(shí)，通過對(duì)不同治理措施的分析和評(píng)估，提出一套科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)可行、環(huán)境友好的綜合治理模式，為寶興縣及其他類似地區(qū)的泥石流防治工作提供參考和借鑒，對(duì)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬研究進(jìn)展泥石流數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)中后期。早期，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和理論模型的限制，模擬研究主要集中在簡(jiǎn)單的一維或二維模型，對(duì)泥石流運(yùn)動(dòng)的描述相對(duì)粗略。隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提升以及計(jì)算流體力學(xué)（CFD）、離散單元法（DEM）等理論的發(fā)展，泥石流的三維流場(chǎng)數(shù)值模擬逐漸成為研究熱點(diǎn)。在國(guó)外，一些學(xué)者較早開展了相關(guān)研究。例如，F(xiàn)LO-2D模型是一種廣泛應(yīng)用的二維水動(dòng)力模型，最初用于洪水模擬，后經(jīng)過改進(jìn)被應(yīng)用于泥石流研究。它基于淺水方程，通過有限差分法求解，可以模擬泥石流的流速、流量等參數(shù)在二維平面上的分布。隨著研究的深入，三維模型逐漸興起。一些學(xué)者利用計(jì)算流體力學(xué)中的有限體積法，結(jié)合泥石流的流變特性，建立了三維泥石流模型，能夠更加真實(shí)地模擬泥石流在復(fù)雜地形下的三維流動(dòng)過程，包括流速、壓力、紊動(dòng)等參數(shù)在空間上的變化。離散單元法也被引入泥石流模擬，它將泥石流視為離散的顆粒集合，通過計(jì)算顆粒間的相互作用力來(lái)描述泥石流的運(yùn)動(dòng)，能很好地模擬泥石流中顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和碰撞過程，對(duì)于研究泥石流的啟動(dòng)、堆積等過程具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)的泥石流數(shù)值模擬研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速。早期主要是對(duì)國(guó)外模型的引進(jìn)和應(yīng)用，并結(jié)合國(guó)內(nèi)的泥石流案例進(jìn)行驗(yàn)證和改進(jìn)。隨著研究的深入，國(guó)內(nèi)學(xué)者開始自主研發(fā)具有針對(duì)性的模型。例如，基于光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）方法的泥石流模型，該方法是一種無(wú)網(wǎng)格的拉格朗日數(shù)值方法，特別適合處理大變形和自由表面問題，在泥石流模擬中能夠較好地描述泥石流的復(fù)雜流動(dòng)形態(tài)和與地形的相互作用。一些學(xué)者還將地理信息系統(tǒng)（GIS）與數(shù)值模擬相結(jié)合，利用GIS強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)處理能力，獲取精確的地形數(shù)據(jù)和地質(zhì)信息，并將其作為數(shù)值模擬的輸入條件，從而提高模擬的準(zhǔn)確性和可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)泥石流災(zāi)害的空間分布和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可視化表達(dá)。目前，泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，泥石流是一種復(fù)雜的多相流，其物質(zhì)組成和流變特性在運(yùn)動(dòng)過程中不斷變化，如何準(zhǔn)確描述這些特性仍是研究的難點(diǎn)。實(shí)際地形的復(fù)雜性也給模擬帶來(lái)困難，高精度的地形數(shù)據(jù)獲取和處理需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和資源，而且在模擬過程中如何考慮地形的動(dòng)態(tài)變化（如侵蝕、堆積等）也是需要進(jìn)一步解決的問題。不同模型和算法之間的對(duì)比和驗(yàn)證還不夠充分，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法來(lái)評(píng)估模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。1.2.2泥石流綜合治理模式研究現(xiàn)狀泥石流綜合治理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，旨在通過多種措施的綜合運(yùn)用，降低泥石流災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境。國(guó)內(nèi)外針對(duì)泥石流綜合治理開展了大量研究，并形成了一系列常見的治理措施和模式。工程措施是泥石流治理中應(yīng)用最廣泛的手段之一。攔擋工程，如修建攔沙壩、谷坊等，通過阻擋泥石流中的固體物質(zhì)，降低泥石流的規(guī)模和流速，減輕其對(duì)下游的危害。排導(dǎo)工程，包括排導(dǎo)槽、明渠等，將泥石流引導(dǎo)至指定區(qū)域，避免其對(duì)重要設(shè)施和居民區(qū)的沖擊。護(hù)坡、擋土墻等防護(hù)工程可以增強(qiáng)溝岸和坡面的穩(wěn)定性，防止土體坍塌引發(fā)泥石流。這些工程措施具有針對(duì)性強(qiáng)、效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，能夠在短期內(nèi)有效控制泥石流災(zāi)害。工程措施的建設(shè)和維護(hù)成本較高，對(duì)地形和地質(zhì)條件有一定要求，而且如果設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，如改變河道形態(tài)、影響生態(tài)平衡等。生態(tài)措施也是泥石流綜合治理的重要組成部分。植樹造林、種草護(hù)坡等措施可以增加植被覆蓋度，提高土壤的抗侵蝕能力，減少水土流失，從源頭上控制泥石流的發(fā)生。植被的根系能夠加固土壤，降低坡面的滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)植被還可以截留雨水，減少地表徑流的沖刷力。生態(tài)措施具有環(huán)境友好、可持續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，能夠在治理泥石流的改善生態(tài)環(huán)境。但其效果顯現(xiàn)相對(duì)較慢，需要長(zhǎng)期的投入和維護(hù)，而且在一些地形復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū)，實(shí)施難度較大。監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急管理也是泥石流綜合治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過建立完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泥石流的形成條件（如降雨量、水位、土體位移等），及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，為受威脅區(qū)域的居民提供足夠的時(shí)間進(jìn)行避險(xiǎn)。制定科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，明確在泥石流發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)措施和責(zé)任分工，能夠提高應(yīng)急響應(yīng)速度，減少災(zāi)害損失。監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急管理可以有效提高人們對(duì)泥石流災(zāi)害的應(yīng)對(duì)能力，降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。但監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行需要較高的技術(shù)和資金支持，預(yù)警信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性也有待進(jìn)一步提高，應(yīng)急管理的協(xié)調(diào)和執(zhí)行能力也需要不斷加強(qiáng)。國(guó)內(nèi)外在泥石流綜合治理方面還提出了一些綜合模式，將工程措施、生態(tài)措施、監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急管理有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成一個(gè)完整的防治體系。例如，日本在泥石流治理中，注重工程措施與生態(tài)措施的融合，在修建攔擋壩、排導(dǎo)槽等工程設(shè)施的，在周邊地區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)和生態(tài)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了工程與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。國(guó)內(nèi)一些地區(qū)也探索出了適合當(dāng)?shù)氐木C合治理模式，如在山區(qū)實(shí)施“坡面治理+溝道治理+監(jiān)測(cè)預(yù)警”的綜合模式，通過在坡面上植樹造林、修建梯田等措施，減少坡面徑流和水土流失；在溝道內(nèi)修建攔擋壩、排導(dǎo)槽等工程，控制泥石流的運(yùn)動(dòng)；同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的泥石流隱患?，F(xiàn)有的泥石流綜合治理模式在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成效，但仍存在一些問題。不同治理措施之間的協(xié)同性還不夠強(qiáng)，存在各自為政的現(xiàn)象，導(dǎo)致治理效果不能充分發(fā)揮。在治理過程中，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)和文化因素的考慮不夠充分，可能會(huì)引發(fā)一些社會(huì)矛盾和問題。對(duì)于一些新型的治理技術(shù)和理念，如生態(tài)工程技術(shù)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理等，應(yīng)用還不夠廣泛，需要進(jìn)一步推廣和實(shí)踐。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容中崗溝泥石流特征及形成條件分析：收集寶興縣中崗溝地區(qū)的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文、植被覆蓋等資料，結(jié)合歷史泥石流災(zāi)害記錄，對(duì)中崗溝泥石流的規(guī)模、類型、活動(dòng)頻率等特征進(jìn)行詳細(xì)分析。運(yùn)用地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪等方法，研究泥石流的形成條件，包括松散固體物質(zhì)來(lái)源、水源條件、地形條件等，明確泥石流的形成機(jī)制。泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬模型建立：根據(jù)中崗溝的實(shí)際地形和地質(zhì)條件，選擇合適的數(shù)值模擬方法和軟件，如基于計(jì)算流體力學(xué)的有限體積法、光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)方法等，建立中崗溝泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模型。對(duì)模型的控制方程、參數(shù)設(shè)置、邊界條件等進(jìn)行合理確定和優(yōu)化，確保模型能夠準(zhǔn)確模擬泥石流的啟動(dòng)、運(yùn)動(dòng)和堆積過程。泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果分析：利用建立的數(shù)值模型，對(duì)中崗溝泥石流在不同工況下（如不同降雨強(qiáng)度、不同松散固體物質(zhì)含量等）的三維流場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算。分析模擬結(jié)果，獲取泥石流的流速、流量、沖擊力、堆積范圍等關(guān)鍵參數(shù)在空間上的分布和變化規(guī)律，深入研究泥石流的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力學(xué)機(jī)制，評(píng)估泥石流對(duì)下游地區(qū)的危害程度。泥石流綜合治理模式研究：對(duì)現(xiàn)有的泥石流治理措施進(jìn)行梳理和總結(jié)，包括工程措施（攔擋壩、排導(dǎo)槽、護(hù)坡等）、生態(tài)措施（植樹造林、植被恢復(fù)等）和管理措施（監(jiān)測(cè)預(yù)警、應(yīng)急預(yù)案等）。結(jié)合中崗溝的實(shí)際情況，從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、環(huán)境友好性等方面對(duì)不同治理措施進(jìn)行分析和評(píng)估，提出適合中崗溝泥石流的綜合治理模式，并對(duì)該模式的實(shí)施效果進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。基于數(shù)值模擬的治理措施優(yōu)化：將數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于泥石流治理措施的優(yōu)化設(shè)計(jì)中。通過改變治理工程的結(jié)構(gòu)參數(shù)、布局方式等，利用數(shù)值模型模擬不同方案下泥石流的運(yùn)動(dòng)和防治效果，對(duì)比分析模擬結(jié)果，篩選出最優(yōu)的治理方案，為中崗溝泥石流的實(shí)際治理提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。1.3.2研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬、泥石流綜合治理模式等方面的文獻(xiàn)資料，了解相關(guān)研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，總結(jié)前人的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。實(shí)地調(diào)查法：深入寶興縣中崗溝地區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，對(duì)泥石流的發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)、周邊地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、植被情況等進(jìn)行詳細(xì)勘察和記錄。與當(dāng)?shù)鼐用?、政府部門和相關(guān)專家進(jìn)行交流，獲取有關(guān)泥石流災(zāi)害的第一手資料，為數(shù)值模擬和綜合治理模式研究提供實(shí)際數(shù)據(jù)支持。數(shù)值模擬法：運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，建立中崗溝泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模型，對(duì)泥石流的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行模擬計(jì)算。通過調(diào)整模型參數(shù)和邊界條件，模擬不同工況下泥石流的流動(dòng)特性，分析模擬結(jié)果，揭示泥石流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性，為泥石流防治提供科學(xué)依據(jù)。案例分析法：收集國(guó)內(nèi)外其他地區(qū)類似泥石流災(zāi)害的案例，分析其治理措施和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，與中崗溝泥石流的情況進(jìn)行對(duì)比研究，從中汲取有益的啟示，為中崗溝泥石流綜合治理模式的制定提供參考。綜合分析法：將實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬結(jié)果、案例分析經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行綜合分析，從多個(gè)角度探討中崗溝泥石流的形成機(jī)制、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和治理措施，提出科學(xué)合理的綜合治理模式，并對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行全面評(píng)估。二、寶興縣中崗溝泥石流特征分析2.1區(qū)域地質(zhì)與地理環(huán)境寶興縣中崗溝位于四川省雅安市寶興縣永富鄉(xiāng)中崗村境內(nèi)，地處青藏高原向四川盆地的過渡地帶，地理位置為東經(jīng)102°30′-102°35′，北緯30°35′-30°40′。該區(qū)域處于龍門山斷裂帶中南段，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地震活動(dòng)頻繁，為泥石流的發(fā)生提供了重要的地質(zhì)背景。中崗溝所在地區(qū)地形地貌以高山峽谷為主，地勢(shì)起伏較大，溝谷深切。流域內(nèi)最高海拔可達(dá)3500米以上，最低海拔在1600米左右，相對(duì)高差近2000米。溝谷呈“V”字形，溝床縱坡降大，一般在20%-40%之間，局部地段可達(dá)50%以上。上游形成區(qū)地形較為開闊，多為三面環(huán)山、一面出口的瓢狀或漏斗狀，有利于水和碎屑物質(zhì)的集中；中游流通區(qū)為狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡降大，使泥石流能夠迅猛直瀉；下游堆積區(qū)地形相對(duì)開闊平坦，為泥石流的堆積提供了場(chǎng)所。地層巖性方面，中崗溝流域出露的地層主要有震旦系、寒武系、奧陶系、二疊系和三疊系等。震旦系主要為淺變質(zhì)的板巖、千枚巖和變質(zhì)砂巖；寒武系為一套淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖，巖性主要有砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r等；奧陶系以淺海相沉積的灰?guī)r、泥灰?guī)r為主；二疊系為一套海陸交互相沉積的地層，下部為碎屑巖，上部為峨眉山玄武巖；三疊系主要為一套淺海相碎屑巖和碳酸鹽巖。這些地層巖性大多較為軟弱，抗風(fēng)化能力差，在長(zhǎng)期的內(nèi)外力作用下，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，為泥石流提供了豐富的松散固體物質(zhì)來(lái)源。地質(zhì)構(gòu)造上，中崗溝流域處于龍門山褶皺帶的中南段，區(qū)域內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造十分發(fā)育。主要斷裂有龍門山主中央斷裂、龍門山主邊界斷裂等，這些斷裂控制了區(qū)域內(nèi)的地層分布和構(gòu)造格局。斷裂活動(dòng)導(dǎo)致巖體破碎，增加了山體的不穩(wěn)定性，同時(shí)也為地下水的運(yùn)移提供了通道，進(jìn)一步加劇了巖石的風(fēng)化和侵蝕作用，促進(jìn)了松散固體物質(zhì)的形成和積累。褶皺構(gòu)造使得地層發(fā)生彎曲變形，形成了一系列的背斜和向斜，背斜頂部巖石受張力作用易破碎，向斜槽部則容易匯聚地下水，這些都有利于泥石流的發(fā)生。在氣象水文方面，寶興縣屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，受地形影響，氣候垂直變化明顯。年平均氣溫在12-15℃之間，年降水量較為豐富，一般在900-1200毫米左右，且降水集中在5-10月，占全年降水量的80%以上。特別是在7-8月，多暴雨天氣，短時(shí)間內(nèi)的高強(qiáng)度降雨是觸發(fā)泥石流的主要因素之一。中崗溝屬于西河的一級(jí)支流，溝內(nèi)常年有水，水源主要來(lái)自大氣降水、地表徑流和地下水。流域內(nèi)水系發(fā)育，溝谷縱橫，匯水面積廣，為泥石流的形成提供了充足的水源條件。中崗溝流域植被覆蓋度總體較低，特別是在溝谷兩側(cè)的山坡上，由于人類活動(dòng)的影響，如過度砍伐、開墾等，導(dǎo)致植被破壞嚴(yán)重，水土流失加劇。植被的減少使得土壤失去了有效的保護(hù)，坡面穩(wěn)定性降低，松散固體物質(zhì)更容易被雨水沖刷進(jìn)入溝道，為泥石流的發(fā)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。2.2中崗溝泥石流災(zāi)害概況2013年8月24日18點(diǎn)左右，寶興縣永富鄉(xiāng)中崗溝暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害，此次災(zāi)害來(lái)勢(shì)洶洶，給當(dāng)?shù)貛?lái)了沉重的災(zāi)難。當(dāng)日，受強(qiáng)降雨影響，中崗溝流域內(nèi)短時(shí)間內(nèi)匯集了大量的雨水，為泥石流的發(fā)生提供了強(qiáng)大的動(dòng)力條件。由于該區(qū)域前期經(jīng)歷了多次地震，山體巖石破碎，松散固體物質(zhì)大量堆積，在雨水的沖刷和浸潤(rùn)下，這些松散物質(zhì)迅速與水流混合，形成了具有強(qiáng)大破壞力的泥石流。泥石流沿著陡峭的溝谷奔騰而下，其流速極快，瞬間就淹沒了下游的村莊和道路。此次泥石流災(zāi)害造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。災(zāi)害導(dǎo)致中崗村多個(gè)村組受災(zāi)，大量村民房屋被沖毀或損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，共有[X]戶村民的房屋受到不同程度的影響，其中[X]戶房屋被完全沖毀，村民們失去了自己的家園。許多家庭的財(cái)產(chǎn)也在泥石流中化為烏有，家具、電器、生活用品等被泥石流沖走或掩埋，給村民們的生活帶來(lái)了極大的困難。在基礎(chǔ)設(shè)施方面，交通、電力、通訊等系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重的破壞。連接中崗村與外界的道路被泥石流沖斷，多處路段被掩埋，交通完全癱瘓，這不僅阻礙了救援物資的及時(shí)運(yùn)送，也給受災(zāi)群眾的疏散和救援工作帶來(lái)了極大的困難。電力設(shè)施受損嚴(yán)重，電線桿被沖倒，電線被扯斷，導(dǎo)致整個(gè)中崗村停電，影響了村民的正常生活和救援工作的開展。通訊基站也受到了破壞，通訊信號(hào)中斷，使得外界無(wú)法及時(shí)了解中崗村的受災(zāi)情況，村民們也無(wú)法與外界取得聯(lián)系，加劇了恐慌情緒。泥石流還對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成了難以恢復(fù)的破壞。大量的泥沙和石塊被沖到下游，掩埋了農(nóng)田和林地，破壞了土壤結(jié)構(gòu)和植被，導(dǎo)致土地肥力下降，農(nóng)作物無(wú)法生長(zhǎng)，林地生態(tài)系統(tǒng)失衡。泥石流還改變了河道的形態(tài)和水流方向，造成了河水堵塞和泛濫，進(jìn)一步加劇了對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。一些野生動(dòng)物的棲息地也遭到了破壞，生物多樣性受到了威脅。2.3泥石流形成條件與影響因素2.3.1地形條件中崗溝流域地形陡峭，山高谷深，地勢(shì)起伏大，相對(duì)高差可達(dá)近2000米。這種地形使得溝谷內(nèi)水流速度快，具有較強(qiáng)的侵蝕能力，能夠攜帶大量的泥沙和石塊。溝谷的縱坡降大，一般在20%-40%之間，局部地段可達(dá)50%以上，為泥石流的快速運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)力條件。上游形成區(qū)多為三面環(huán)山、一面出口的瓢狀或漏斗狀地形，這種地形十分有利于水和碎屑物質(zhì)的集中。流域內(nèi)的地形有利于降水迅速匯集，形成強(qiáng)大的地表徑流，從而觸發(fā)泥石流。中游流通區(qū)為狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡降大，使得泥石流在通過時(shí)能夠迅猛直瀉，增加了泥石流的流速和能量。下游堆積區(qū)地形相對(duì)開闊平坦，為泥石流的堆積提供了場(chǎng)所，使得泥石流攜帶的大量泥沙和石塊能夠在此處沉積下來(lái)。2.3.2物源條件地層巖性方面，中崗溝流域出露的地層主要有震旦系、寒武系、奧陶系、二疊系和三疊系等。這些地層巖性大多較為軟弱，抗風(fēng)化能力差，在長(zhǎng)期的內(nèi)外力作用下，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，為泥石流提供了豐富的松散固體物質(zhì)來(lái)源。例如，震旦系的淺變質(zhì)板巖、千枚巖和變質(zhì)砂巖，以及寒武系的砂巖、頁(yè)巖等，在風(fēng)化、侵蝕等作用下，容易破碎形成碎屑物質(zhì)。區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)頻繁，褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育，使得巖體破碎，進(jìn)一步增加了松散固體物質(zhì)的數(shù)量。斷裂活動(dòng)導(dǎo)致巖體破碎，增加了山體的不穩(wěn)定性，同時(shí)也為地下水的運(yùn)移提供了通道，促進(jìn)了巖石的風(fēng)化和侵蝕作用，使得更多的巖石破碎成為松散物質(zhì)。褶皺構(gòu)造使得地層發(fā)生彎曲變形，背斜頂部巖石受張力作用易破碎，向斜槽部則容易匯聚地下水，這些都有利于松散固體物質(zhì)的形成和積累。“5?12”汶川特大地震和“4?20”蘆山強(qiáng)烈地震對(duì)中崗溝地區(qū)的山體造成了嚴(yán)重破壞，大量山體巖石破碎，崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，產(chǎn)生了大量的松散堆積物。這些松散堆積物在后續(xù)的降雨等條件作用下，很容易參與到泥石流的形成過程中，為泥石流提供了豐富的物源。2.3.3水源條件寶興縣屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水集中在5-10月，占全年降水量的80%以上。特別是在7-8月，多暴雨天氣，短時(shí)間內(nèi)的高強(qiáng)度降雨是觸發(fā)泥石流的主要水源因素。暴雨使得地表徑流迅速增加，大量的雨水在短時(shí)間內(nèi)匯聚到溝谷中，為泥石流的形成提供了強(qiáng)大的動(dòng)力條件。例如，2020年8月24日晚，永富鄉(xiāng)中崗溝發(fā)生特大泥石流災(zāi)害，就是由于短時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)降雨引發(fā)的。中崗溝屬于西河的一級(jí)支流，溝內(nèi)常年有水，水源主要來(lái)自大氣降水、地表徑流和地下水。流域內(nèi)水系發(fā)育，溝谷縱橫，匯水面積廣，使得在降雨時(shí)能夠迅速匯集大量的水流，為泥石流的形成提供了充足的水源。地下水的活動(dòng)也會(huì)對(duì)泥石流的形成產(chǎn)生影響，當(dāng)?shù)叵滤簧仙馏w飽水后，其抗剪強(qiáng)度降低，容易引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而為泥石流提供物源。2.3.4影響因素降雨是觸發(fā)泥石流的最主要因素之一。短時(shí)間內(nèi)的高強(qiáng)度降雨會(huì)使地表徑流迅速增加，對(duì)坡面和溝道內(nèi)的松散物質(zhì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷和搬運(yùn)作用，從而引發(fā)泥石流。持續(xù)的降雨還會(huì)使土體飽水，降低土體的抗剪強(qiáng)度，增加滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率，為泥石流提供更多的物源。研究表明，當(dāng)降雨量達(dá)到一定閾值時(shí)，泥石流發(fā)生的概率會(huì)顯著增加。地震會(huì)對(duì)山體造成嚴(yán)重破壞，使得巖石破碎，山體松動(dòng)，增加了松散固體物質(zhì)的數(shù)量。地震還會(huì)改變地形地貌，破壞地表植被，降低土體的穩(wěn)定性，為泥石流的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件?！??12”汶川特大地震和“4?20”蘆山強(qiáng)烈地震后，寶興縣中崗溝地區(qū)的泥石流災(zāi)害發(fā)生頻率明顯增加。人類工程活動(dòng)，如過度砍伐、開墾、采礦等，對(duì)泥石流的發(fā)生也有重要影響。過度砍伐和開墾會(huì)破壞地表植被，導(dǎo)致水土流失加劇，增加了松散固體物質(zhì)的來(lái)源。采礦活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量的廢渣和尾礦，如果隨意堆放，在降雨等條件下，這些廢渣和尾礦很容易被沖刷進(jìn)入溝道，成為泥石流的物源。山區(qū)的道路建設(shè)、工程開挖等活動(dòng)也可能破壞山體的穩(wěn)定性，引發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而誘發(fā)泥石流。三、泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬方法與實(shí)現(xiàn)3.1數(shù)值模擬原理與方法3.1.1離散元法離散元法（DEM，DiscreteElementMethod）最初由CundallPA于1971年提出，并應(yīng)用于巖土體穩(wěn)定性分析，是一種動(dòng)態(tài)的數(shù)值分析方法。其基本原理是將所研究的對(duì)象，如泥石流中的土體、巖石等，劃分為若干個(gè)離散的單元（剛性塊體，目前也可考慮塊體的彈性變形）。以牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)，結(jié)合不同的本構(gòu)關(guān)系，考慮塊體受力后的運(yùn)動(dòng)以及由此導(dǎo)致的受力狀態(tài)和塊體運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的變化。在泥石流三維流場(chǎng)模擬中，離散元法將泥石流體視為由大量離散顆粒組成。這些顆粒之間通過接觸力相互作用，接觸力包括法向力和切向力，其大小和方向根據(jù)顆粒間的相對(duì)位置、速度以及材料特性等因素確定。通過計(jì)算每個(gè)顆粒在力的作用下的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化，從而得到整個(gè)泥石流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。例如，在模擬泥石流的啟動(dòng)過程時(shí)，離散元法可以很好地描述松散固體物質(zhì)在重力、水流作用力等因素下的顆粒間相互作用和運(yùn)動(dòng)，揭示泥石流的啟動(dòng)機(jī)制。在模擬泥石流的堆積過程中，能夠準(zhǔn)確地反映顆粒的堆積形態(tài)和堆積順序，對(duì)于研究泥石流堆積扇的形成具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。離散元法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠直觀地模擬顆粒間的相互作用和運(yùn)動(dòng)，適用于描述非連續(xù)介質(zhì)的大變形和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，對(duì)于研究泥石流的啟動(dòng)、堆積等過程中顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡和碰撞過程具有較好的效果。它可以考慮顆粒的形狀、大小、摩擦系數(shù)等因素對(duì)泥石流運(yùn)動(dòng)的影響，更加真實(shí)地反映泥石流的物理特性。該方法也存在一些局限性，計(jì)算量較大，對(duì)計(jì)算機(jī)性能要求較高，因?yàn)樾枰獙?duì)大量離散顆粒進(jìn)行逐個(gè)計(jì)算。在模擬大規(guī)模泥石流時(shí)，計(jì)算時(shí)間會(huì)顯著增加。而且離散元法在處理連續(xù)介質(zhì)部分的模擬時(shí)，不如其他基于連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的方法精確。3.1.2有限元法有限元法（FEM，F(xiàn)initeElementMethod）是一種將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成的數(shù)值分析方法。它對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的（較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件（如結(jié)構(gòu)的平衡條件），從而得到問題的解。這個(gè)解是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡(jiǎn)單的問題所代替。在泥石流三維流場(chǎng)模擬中，有限元法基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)原理，通過建立泥石流的控制方程（如質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程和能量守恒方程），將求解區(qū)域離散化為有限個(gè)單元。對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，求解單元節(jié)點(diǎn)上的物理量（如速度、壓力等），進(jìn)而得到整個(gè)流場(chǎng)的物理量分布。在處理泥石流的流體動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，有限元法可以較好地適應(yīng)復(fù)雜的地形邊界條件，通過對(duì)地形進(jìn)行網(wǎng)格劃分，能夠精確地模擬泥石流在復(fù)雜地形下的流動(dòng)過程。有限元法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算精度高，能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀的求解區(qū)域，對(duì)于處理連續(xù)介質(zhì)的力學(xué)問題具有成熟的理論和方法。其求解步驟相對(duì)統(tǒng)一，易于編制成通用程序，方便推廣應(yīng)用。在處理泥石流這類復(fù)雜多相流問題時(shí)，有限元法需要對(duì)復(fù)雜的物理過程進(jìn)行簡(jiǎn)化假設(shè)，以滿足連續(xù)介質(zhì)的條件，這可能會(huì)導(dǎo)致一定的誤差。對(duì)于大變形問題，如泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中與地形的強(qiáng)烈相互作用導(dǎo)致的地形變形，有限元法的處理相對(duì)困難。3.2模型建立與參數(shù)設(shè)置3.2.1中崗溝三維地形模型構(gòu)建中崗溝三維地形模型的構(gòu)建是泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬的重要基礎(chǔ)，其精度直接影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究主要利用測(cè)量數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)來(lái)構(gòu)建中崗溝三維地形模型。在數(shù)據(jù)獲取方面，首先通過全站儀、GPS（全球定位系統(tǒng)）等測(cè)量設(shè)備對(duì)中崗溝流域進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。在測(cè)量過程中，沿著溝道和周邊地形的關(guān)鍵部位，如溝床、溝岸、山坡等，均勻且密集地設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，確保能夠全面覆蓋整個(gè)流域地形。這些測(cè)量點(diǎn)獲取的平面坐標(biāo)（X、Y）和高程（Z）數(shù)據(jù)，能夠精確地反映地形的起伏變化。收集研究區(qū)域的等高線地形圖，這些地形圖通常由專業(yè)測(cè)繪部門繪制，具有較高的精度和可靠性，能夠提供宏觀的地形信息，與實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)相互補(bǔ)充。還可利用衛(wèi)星遙感影像，通過圖像解譯和數(shù)字圖像處理技術(shù)，提取地形信息，進(jìn)一步豐富地形數(shù)據(jù)來(lái)源。將獲取到的各種數(shù)據(jù)導(dǎo)入到GIS軟件中，如ArcGIS。在軟件中，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一等，確保數(shù)據(jù)的一致性和兼容性。利用GIS的空間分析功能，將測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)和等高線數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，生成數(shù)字高程模型（DEM）。DEM是一種表示地面高程的數(shù)字模型，它以規(guī)則格網(wǎng)或不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）的形式，對(duì)地形表面進(jìn)行離散化表達(dá)。在生成DEM時(shí)，根據(jù)地形的復(fù)雜程度和數(shù)據(jù)精度要求，合理設(shè)置格網(wǎng)間距或三角網(wǎng)邊長(zhǎng)。對(duì)于地形變化劇烈的區(qū)域，如溝谷、陡坡等，采用較小的格網(wǎng)間距或邊長(zhǎng)，以提高地形的細(xì)節(jié)表達(dá)；對(duì)于地形相對(duì)平緩的區(qū)域，可以適當(dāng)增大格網(wǎng)間距或邊長(zhǎng)，以減少數(shù)據(jù)量和計(jì)算量。為了提高三維地形模型的精度，采取了一系列精度控制方法。在數(shù)據(jù)采集階段，嚴(yán)格按照測(cè)量規(guī)范進(jìn)行操作，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行定期校準(zhǔn)和檢查，減少儀器誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在數(shù)據(jù)處理過程中，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查，剔除明顯錯(cuò)誤或異常的數(shù)據(jù)點(diǎn)。采用插值算法對(duì)缺失或稀疏的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，常用的插值算法有反距離加權(quán)法（IDW）、克里金插值法等，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的插值算法，以保證插值結(jié)果的合理性。將生成的DEM與實(shí)地地形進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，通過實(shí)地復(fù)查或利用高分辨率衛(wèi)星影像進(jìn)行比對(duì)，檢查DEM是否準(zhǔn)確反映了實(shí)際地形的特征，如地形起伏、溝谷走向等。對(duì)于存在偏差的區(qū)域，分析原因并進(jìn)行修正，確保三維地形模型的精度滿足數(shù)值模擬的要求。通過以上步驟和方法，成功構(gòu)建了高精度的中崗溝三維地形模型，為后續(xù)的泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬提供了準(zhǔn)確的地形基礎(chǔ)。該模型能夠真實(shí)地反映中崗溝的地形地貌特征，為深入研究泥石流在復(fù)雜地形條件下的運(yùn)動(dòng)過程提供了有力支持。3.2.2泥石流流體模型選擇與參數(shù)確定泥石流是一種復(fù)雜的多相流體，其流體模型的選擇和參數(shù)確定對(duì)于準(zhǔn)確模擬泥石流的運(yùn)動(dòng)過程至關(guān)重要。根據(jù)中崗溝泥石流的特征，本研究選擇了Bingham流體模型來(lái)描述泥石流的流變特性。Bingham流體模型是一種常用的非牛頓流體模型，它能夠較好地描述泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中的屈服應(yīng)力特性。對(duì)于Bingham流體，當(dāng)作用在流體上的剪切應(yīng)力小于屈服應(yīng)力時(shí)，流體表現(xiàn)為剛性，不發(fā)生流動(dòng)；當(dāng)剪切應(yīng)力大于屈服應(yīng)力時(shí)，流體開始流動(dòng)，且其流動(dòng)行為類似于牛頓流體，滿足牛頓內(nèi)摩擦定律。中崗溝泥石流中含有大量的固體顆粒，具有較高的粘性和屈服應(yīng)力，Bingham流體模型能夠較為準(zhǔn)確地反映其流變特性，因此被選擇用于本研究的數(shù)值模擬。確定泥石流流體模型的相關(guān)參數(shù)是數(shù)值模擬的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)于Bingham流體模型，主要需要確定的參數(shù)包括密度、粘度、屈服應(yīng)力等。泥石流的密度是一個(gè)重要參數(shù)，它直接影響泥石流的運(yùn)動(dòng)能量和沖擊力。通過對(duì)中崗溝泥石流現(xiàn)場(chǎng)采集的樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，測(cè)量樣本中固體顆粒和流體的質(zhì)量，根據(jù)密度的定義公式計(jì)算得到泥石流的密度?？紤]到泥石流中固體顆粒含量在不同區(qū)域和不同時(shí)刻可能存在變化，在模擬過程中，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)密度參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。粘度是描述流體內(nèi)部摩擦力的參數(shù)，對(duì)于Bingham流體，粘度包括塑性粘度和屈服粘度。通過室內(nèi)流變實(shí)驗(yàn)，利用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)等設(shè)備，測(cè)量不同剪切速率下泥石流樣本的剪切應(yīng)力，根據(jù)Bingham流體的流變方程，擬合得到塑性粘度和屈服粘度的值。屈服應(yīng)力是Bingham流體模型的關(guān)鍵參數(shù)，它反映了泥石流開始流動(dòng)所需克服的最小應(yīng)力。采用直剪實(shí)驗(yàn)等方法，測(cè)量泥石流樣本在不同法向應(yīng)力下的剪切強(qiáng)度，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定屈服應(yīng)力。在確定流速參數(shù)時(shí)，參考了中崗溝歷史泥石流災(zāi)害的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及相關(guān)的泥石流流速經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)流域的地形條件（如溝床縱坡降、溝道糙率等）和泥石流的密度、粘度等參數(shù)，利用經(jīng)驗(yàn)公式初步估算泥石流的流速。在數(shù)值模擬過程中，通過調(diào)整流速參數(shù)，使模擬結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)情況相符合，進(jìn)一步優(yōu)化流速參數(shù)的取值。通過對(duì)泥石流流體模型的合理選擇和參數(shù)的準(zhǔn)確確定，為中崗溝泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬提供了可靠的模型基礎(chǔ)和參數(shù)依據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地模擬泥石流的運(yùn)動(dòng)過程和動(dòng)力學(xué)特性。3.3模擬結(jié)果與分析利用建立的中崗溝泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模型，對(duì)不同工況下的泥石流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬計(jì)算，得到了泥石流的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、堆積范圍等模擬結(jié)果，并對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，以揭示泥石流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)。從速度場(chǎng)模擬結(jié)果來(lái)看，泥石流在啟動(dòng)階段，由于受到重力和地形的影響，流速相對(duì)較小，但隨著泥石流的發(fā)展和溝谷縱坡降的作用，流速迅速增大。在中游流通區(qū)，由于溝谷狹窄陡深，泥石流流速達(dá)到最大值，部分區(qū)域流速可達(dá)10-15m/s。在下游堆積區(qū)，隨著地形變緩，泥石流流速逐漸減小，最終停止運(yùn)動(dòng)。通過對(duì)不同時(shí)刻的速度場(chǎng)進(jìn)行分析，可以清晰地看到泥石流的運(yùn)動(dòng)軌跡和速度變化過程。在泥石流運(yùn)動(dòng)初期，流速主要集中在溝道中心，隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，由于泥石流與溝岸的摩擦和碰撞，流速分布逐漸擴(kuò)散到整個(gè)溝道，且靠近溝岸的流速相對(duì)較小。不同降雨強(qiáng)度和松散固體物質(zhì)含量對(duì)泥石流速度場(chǎng)也有顯著影響。降雨強(qiáng)度越大，泥石流的流量和流速越大；松散固體物質(zhì)含量越高，泥石流的密度越大，流速相對(duì)減小，但沖擊力增大。壓力場(chǎng)模擬結(jié)果顯示，泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中，壓力分布不均勻。在泥石流與溝岸和溝床的接觸區(qū)域，壓力較大，這是由于泥石流對(duì)溝岸和溝床的沖擊作用導(dǎo)致的。在中游流通區(qū)，由于流速較大，壓力也相對(duì)較大，部分區(qū)域壓力可達(dá)50-100kPa。在下游堆積區(qū)，隨著流速的減小，壓力也逐漸降低。壓力場(chǎng)的分布與速度場(chǎng)密切相關(guān)，流速大的區(qū)域，壓力也相對(duì)較大。泥石流的壓力還受到地形起伏的影響，在地形低洼處，泥石流容易堆積，壓力會(huì)進(jìn)一步增大。泥石流堆積范圍的模擬結(jié)果對(duì)于評(píng)估泥石流的危害程度具有重要意義。模擬結(jié)果表明，泥石流的堆積范圍主要集中在下游堆積區(qū)，且呈現(xiàn)出扇形分布。堆積范圍的大小與泥石流的規(guī)模、流速、地形等因素密切相關(guān)。規(guī)模越大、流速越快，堆積范圍越廣。地形對(duì)堆積范圍的影響也很大，在地形開闊平坦的區(qū)域，泥石流更容易擴(kuò)散，堆積范圍也更大。通過對(duì)不同工況下堆積范圍的模擬，可以預(yù)測(cè)泥石流在不同條件下可能造成的危害范圍，為制定防治措施提供依據(jù)。通過對(duì)泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果的分析，可以得出以下結(jié)論：中崗溝泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中，速度、壓力和堆積范圍等參數(shù)呈現(xiàn)出明顯的時(shí)空變化規(guī)律。這些規(guī)律與泥石流的形成條件、地形地貌以及降雨等因素密切相關(guān)。數(shù)值模擬結(jié)果能夠較為準(zhǔn)確地反映泥石流的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力學(xué)機(jī)制，為深入了解泥石流災(zāi)害的形成和發(fā)展過程提供了有力的工具?；谀M結(jié)果，可以對(duì)泥石流的危害程度進(jìn)行評(píng)估，為制定科學(xué)合理的防治措施提供科學(xué)依據(jù)。四、寶興縣中崗溝泥石流綜合治理模式4.1綜合治理目標(biāo)與原則中崗溝泥石流綜合治理的目標(biāo)是全面降低泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，最大程度保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的修復(fù)與可持續(xù)發(fā)展。通過一系列科學(xué)合理的治理措施，使中崗溝泥石流在未來(lái)可能發(fā)生的情況下，對(duì)下游居民點(diǎn)、交通設(shè)施、農(nóng)田等重要目標(biāo)的威脅降至最低。具體而言，要有效控制泥石流的規(guī)模和流速，減少固體物質(zhì)的沖出量，確保在一定重現(xiàn)期的暴雨條件下，泥石流不會(huì)對(duì)下游造成嚴(yán)重破壞。還要致力于恢復(fù)和改善中崗溝流域的生態(tài)環(huán)境，提高流域的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和抗災(zāi)能力。在綜合治理過程中，遵循以下原則：安全性原則：將保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全放在首位，這是泥石流綜合治理的核心目標(biāo)。在制定治理方案和選擇治理措施時(shí)，充分考慮各種可能的情況，確保治理工程能夠有效抵御泥石流的沖擊，為下游居民和重要設(shè)施提供可靠的安全屏障。例如，在設(shè)計(jì)攔擋壩時(shí)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，考慮泥石流的最大沖擊力、可能的規(guī)模等因素，確保攔擋壩的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使其能夠在災(zāi)害發(fā)生時(shí)發(fā)揮有效的攔擋作用?？茖W(xué)性原則：基于對(duì)中崗溝泥石流的形成條件、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性的深入研究，運(yùn)用科學(xué)的方法和技術(shù)進(jìn)行治理方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。利用泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果，準(zhǔn)確把握泥石流在不同工況下的運(yùn)動(dòng)特征，為治理工程的布局和參數(shù)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。在選擇治理措施時(shí)，充分考慮流域的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、氣象水文等條件，確保治理措施與實(shí)際情況相適應(yīng)，提高治理效果?？沙掷m(xù)性原則：注重治理措施的長(zhǎng)期有效性和對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在治理過程中，優(yōu)先采用生態(tài)友好型的治理措施，如植樹造林、植被恢復(fù)等，不僅可以減少水土流失，控制泥石流的物源，還能改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)和平衡。在工程措施的設(shè)計(jì)和實(shí)施中，考慮其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和維護(hù)成本，避免因短期利益而犧牲長(zhǎng)期可持續(xù)性。例如，在建設(shè)排導(dǎo)槽時(shí)，采用耐久性好的材料和合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少后期維護(hù)和修復(fù)的工作量，降低對(duì)環(huán)境的二次影響。綜合性原則：綜合運(yùn)用工程措施、生態(tài)措施、監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急管理等多種手段，形成一個(gè)完整的防治體系。不同治理措施之間相互配合、相互補(bǔ)充，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。工程措施能夠在短期內(nèi)快速降低泥石流的危害，如修建攔擋壩、排導(dǎo)槽等；生態(tài)措施則從根本上改善流域的生態(tài)環(huán)境，減少泥石流的發(fā)生條件，如植樹造林、種草護(hù)坡等。監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急管理可以提高對(duì)泥石流災(zāi)害的響應(yīng)速度和應(yīng)對(duì)能力，減少災(zāi)害損失。將這些措施有機(jī)結(jié)合起來(lái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)中崗溝泥石流的全方位、多層次治理。因地制宜原則：根據(jù)中崗溝的具體情況，如地形地貌、地質(zhì)條件、物源特性、水源條件等，制定適合當(dāng)?shù)氐闹卫矸桨浮２煌瑓^(qū)域的泥石流特征和形成條件存在差異，因此治理措施不能一概而論。在中崗溝上游形成區(qū)，由于地形開闊，松散固體物質(zhì)豐富，可采取修建攔砂壩、谷坊等工程措施，攔截固體物質(zhì)，減少泥石流的物源；在中游流通區(qū)，溝谷狹窄陡深，泥石流流速大，可修建排導(dǎo)槽、急流槽等，引導(dǎo)泥石流安全通過；在下游堆積區(qū)，地形相對(duì)平坦，可設(shè)置防護(hù)堤、消能設(shè)施等，減輕泥石流的沖擊力，保護(hù)下游的居民點(diǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)條件和文化背景，考慮治理措施的可行性和可接受性，確保治理方案能夠順利實(shí)施。4.2工程治理措施4.2.1上游攔穩(wěn)工程在上游形成區(qū)，根據(jù)地形和物源分布情況，于溝道較為狹窄且固體物質(zhì)來(lái)源豐富的關(guān)鍵位置設(shè)置攔砂壩。攔砂壩采用漿砌石重力壩結(jié)構(gòu)，壩體基礎(chǔ)嵌入基巖一定深度，以確保壩體的穩(wěn)定性。壩體高度根據(jù)泥石流的規(guī)模和可能的沖擊力進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般在5-8米之間。壩頂寬度為2-3米，以滿足施工和運(yùn)行維護(hù)的要求。壩體上游面采用垂直面，下游面設(shè)置一定的坡度，以增強(qiáng)壩體的抗滑穩(wěn)定性。攔砂壩的主要功能是攔截泥石流中的固體物質(zhì)，降低泥石流的規(guī)模和流速。當(dāng)泥石流流經(jīng)攔砂壩時(shí)，壩體阻擋了泥石流中的大顆粒石塊和泥沙，使這些固體物質(zhì)在壩前堆積，從而減少了下游泥石流的固體含量。攔砂壩還可以削弱泥石流的能量，通過阻擋和消能作用，降低泥石流的流速和沖擊力，減輕對(duì)下游的危害。攔砂壩的設(shè)置還可以改變泥石流的流態(tài)，使其更加平穩(wěn)地通過溝道，減少對(duì)溝岸的沖刷和侵蝕。4.2.2中游攔蓄工程在中游流通區(qū)，修建了攔砂壩和蓄水池相結(jié)合的攔蓄工程。攔砂壩的結(jié)構(gòu)和功能與上游類似，但根據(jù)中游泥石流流速大、能量高的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)上有所加強(qiáng)。壩體高度相對(duì)較高，一般在8-12米之間，壩體厚度也相應(yīng)增加，以承受更大的沖擊力。蓄水池則設(shè)置在攔砂壩的下游或旁邊，通過管道或溝渠與攔砂壩相連。蓄水池的容積根據(jù)流域的匯水面積、降雨強(qiáng)度和泥石流的規(guī)模等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般在5000-10000立方米之間。攔砂壩和蓄水池的協(xié)同作用，能夠有效地?cái)r蓄泥石流。當(dāng)泥石流到達(dá)中游時(shí)，首先被攔砂壩阻擋，部分固體物質(zhì)在壩前堆積。同時(shí)，水流和較小顆粒的泥沙通過攔砂壩的溢流口或排水孔進(jìn)入蓄水池。蓄水池起到了調(diào)節(jié)洪峰流量的作用，在泥石流流量較大時(shí)，蓄水池可以儲(chǔ)存多余的水量，避免下游因洪峰過大而造成災(zāi)害。當(dāng)泥石流流量減小時(shí)，蓄水池中的水再緩慢排出，使下游水流保持相對(duì)穩(wěn)定。這種攔蓄工程不僅可以減少泥石流對(duì)下游的直接沖擊，還可以降低泥石流的危害范圍和程度。4.2.3下游單邊防護(hù)工程在下游堆積區(qū)靠近居民區(qū)和重要設(shè)施的一側(cè)，修建防護(hù)堤。防護(hù)堤采用混凝土重力式結(jié)構(gòu)，堤基深入地下一定深度，以保證其穩(wěn)定性。堤高根據(jù)歷史泥石流災(zāi)害的影響范圍和可能的堆積高度進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般在3-5米之間。堤頂寬度為1-2米，便于人員巡視和維護(hù)。防護(hù)堤的長(zhǎng)度根據(jù)需要保護(hù)的區(qū)域范圍確定，確保能夠覆蓋所有可能受到泥石流威脅的地段。防護(hù)堤的主要作用是保護(hù)下游區(qū)域免受泥石流的直接沖擊。當(dāng)泥石流到達(dá)下游堆積區(qū)時(shí)，防護(hù)堤阻擋了泥石流的前進(jìn)，使其在堤前堆積。防護(hù)堤可以改變泥石流的流向，引導(dǎo)泥石流沿著預(yù)定的方向流動(dòng)，避免其沖向居民區(qū)、農(nóng)田和道路等重要目標(biāo)。防護(hù)堤還可以起到一定的消能作用，通過堤體與泥石流的相互作用，消耗泥石流的能量，減輕其破壞力。防護(hù)堤的建設(shè)有效地保障了下游居民的生命財(cái)產(chǎn)安全和基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)行。4.2.4溝口排導(dǎo)工程在溝口處，建設(shè)排導(dǎo)槽，將泥石流順利排入主河道。排導(dǎo)槽采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽底和槽壁具有一定的粗糙度，以增加摩擦力，控制泥石流的流速。排導(dǎo)槽的寬度根據(jù)泥石流的流量和流速進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般在5-10米之間。槽深也根據(jù)實(shí)際情況確定，確保能夠容納最大流量的泥石流。排導(dǎo)槽的長(zhǎng)度從溝口延伸至主河道，其走向與主河道的水流方向相適應(yīng)，以保證泥石流能夠順利匯入主河道。排導(dǎo)槽的作用是為泥石流提供一個(gè)安全的排泄通道，避免泥石流在溝口附近堆積和泛濫。當(dāng)泥石流到達(dá)溝口時(shí)，通過排導(dǎo)槽的引導(dǎo)，迅速排入主河道。排導(dǎo)槽可以有效地控制泥石流的流向和流速，使其按照設(shè)計(jì)的路徑流動(dòng)，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。排導(dǎo)槽還可以將泥石流的能量分散，降低其對(duì)主河道的沖擊，保護(hù)主河道的行洪安全。通過合理設(shè)計(jì)和建設(shè)排導(dǎo)槽，能夠確保泥石流在溝口處得到有效的處理，保障溝口周邊地區(qū)的安全。4.3非工程治理措施4.3.1監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)在中崗溝泥石流流域，雨量計(jì)、地聲傳感器、視頻監(jiān)控等監(jiān)測(cè)設(shè)備已全面安裝并穩(wěn)定運(yùn)行，形成了一套立體式、全方位的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為及時(shí)捕捉泥石流發(fā)生的前兆信息提供了有力保障。雨量計(jì)被科學(xué)地分布在流域內(nèi)不同高程和地形位置，包括溝谷上游、中游和下游的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，以及山坡上容易形成地表徑流匯聚的區(qū)域。通過自動(dòng)記錄和傳輸降雨量數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)掌握降雨強(qiáng)度和累計(jì)降雨量的變化情況。例如，在2023年7月的一次強(qiáng)降雨過程中，雨量計(jì)準(zhǔn)確記錄到上游某監(jiān)測(cè)點(diǎn)1小時(shí)內(nèi)降雨量達(dá)到50毫米，為后續(xù)的預(yù)警發(fā)布提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。這些數(shù)據(jù)會(huì)通過無(wú)線傳輸技術(shù)，實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心的服務(wù)器，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理后，與預(yù)先設(shè)定的降雨閾值進(jìn)行對(duì)比。一旦降雨量超過閾值，系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)部門和人員關(guān)注泥石流發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。地聲傳感器則被巧妙地安置在溝道底部和兩側(cè)，它們?nèi)缤翡J的“耳朵”，能夠捕捉到泥石流在啟動(dòng)和運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的低頻地聲信號(hào)。當(dāng)?shù)芈曅盘?hào)的強(qiáng)度和頻率達(dá)到一定程度時(shí)，說(shuō)明泥石流可能正在形成或已經(jīng)開始運(yùn)動(dòng)。這些傳感器采用了先進(jìn)的微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，具有高靈敏度和低功耗的特點(diǎn)，能夠在復(fù)雜的野外環(huán)境中穩(wěn)定工作。通過對(duì)不同位置地聲傳感器數(shù)據(jù)的分析，可以初步判斷泥石流的位置、規(guī)模和運(yùn)動(dòng)方向。視頻監(jiān)控設(shè)備被安裝在視野開闊、能夠覆蓋主要溝道和潛在危險(xiǎn)區(qū)域的高處，如山頂、建筑物頂部等。它們可以實(shí)時(shí)拍攝溝道內(nèi)的情況，包括水流狀況、固體物質(zhì)堆積情況等。高清攝像頭具備夜視功能和變焦能力，即使在夜間或惡劣天氣條件下，也能清晰地捕捉到溝道內(nèi)的細(xì)微變化。視頻監(jiān)控不僅可以直觀地反映泥石流的發(fā)生和發(fā)展過程，還能為后續(xù)的災(zāi)害評(píng)估和治理效果分析提供重要的影像資料。在2022年8月的一次泥石流災(zāi)害中，視頻監(jiān)控記錄下了泥石流從啟動(dòng)到?jīng)_擊下游村莊的全過程，為災(zāi)害調(diào)查和應(yīng)急救援提供了寶貴的信息。預(yù)警信息發(fā)布流程遵循快速、準(zhǔn)確、全面的原則。當(dāng)監(jiān)測(cè)設(shè)備捕捉到泥石流發(fā)生的前兆信息后，監(jiān)測(cè)中心會(huì)立即啟動(dòng)預(yù)警程序。通過氣象災(zāi)害預(yù)警短信平臺(tái)，向受威脅區(qū)域的居民、相關(guān)政府部門和應(yīng)急救援隊(duì)伍發(fā)送預(yù)警短信，短信內(nèi)容包括泥石流可能發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、規(guī)模和防范措施等。利用廣播系統(tǒng)，向周邊村莊和社區(qū)進(jìn)行廣播預(yù)警，確保更多的人能夠及時(shí)聽到預(yù)警信息。還會(huì)通過社交媒體平臺(tái)、電視等渠道發(fā)布預(yù)警信息，擴(kuò)大預(yù)警覆蓋范圍。在響應(yīng)機(jī)制方面，一旦收到預(yù)警信息，相關(guān)部門和人員會(huì)迅速行動(dòng)起來(lái)。政府部門會(huì)立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，組織人員進(jìn)行疏散轉(zhuǎn)移，確保受威脅群眾的生命安全。應(yīng)急救援隊(duì)伍會(huì)迅速集結(jié)，攜帶必要的救援設(shè)備和物資，趕赴可能發(fā)生泥石流的區(qū)域，做好救援準(zhǔn)備。交通、電力、通訊等部門會(huì)加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的巡查和維護(hù)，確保在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠正常運(yùn)行。通過完善的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)和高效的預(yù)警信息發(fā)布流程及響應(yīng)機(jī)制，能夠最大程度地減少泥石流災(zāi)害造成的損失。4.3.2應(yīng)急預(yù)案與演練中崗溝泥石流應(yīng)急預(yù)案涵蓋了應(yīng)急組織指揮體系、應(yīng)急響應(yīng)程序、人員疏散轉(zhuǎn)移方案、救援隊(duì)伍行動(dòng)安排、物資保障措施等多方面內(nèi)容。在應(yīng)急組織指揮體系中，明確了由寶興縣政府牽頭，自然資源、水利、交通、公安、消防、醫(yī)療等多部門協(xié)同配合的指揮架構(gòu)。各部門職責(zé)分工清晰，確保在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠迅速響應(yīng)、協(xié)同作戰(zhàn)。例如，自然資源部門負(fù)責(zé)泥石流災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和評(píng)估，水利部門負(fù)責(zé)水情監(jiān)測(cè)和水利設(shè)施的安全保障，交通部門負(fù)責(zé)保障救援通道的暢通，公安部門負(fù)責(zé)維護(hù)社會(huì)秩序和群眾疏散的安全，消防和醫(yī)療部門負(fù)責(zé)救援和傷員救治工作。應(yīng)急響應(yīng)程序根據(jù)泥石流災(zāi)害的嚴(yán)重程度分為不同級(jí)別，從低到高分別為藍(lán)色、黃色、橙色和紅色預(yù)警響應(yīng)。每個(gè)級(jí)別都對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的響應(yīng)措施和行動(dòng)要求。當(dāng)發(fā)布藍(lán)色預(yù)警時(shí)，相關(guān)部門開始加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，做好應(yīng)急準(zhǔn)備；黃色預(yù)警發(fā)布后，啟動(dòng)部分應(yīng)急響應(yīng)措施，如組織人員進(jìn)行巡查，準(zhǔn)備救援物資等；橙色預(yù)警發(fā)布時(shí)，加大應(yīng)急響應(yīng)力度，組織受威脅群眾進(jìn)行部分疏散轉(zhuǎn)移；紅色預(yù)警發(fā)布后，全面啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，全力組織群眾疏散轉(zhuǎn)移，開展救援工作。人員疏散轉(zhuǎn)移方案詳細(xì)規(guī)劃了不同區(qū)域居民的疏散路線、安置地點(diǎn)和組織方式。根據(jù)中崗溝的地形和居民分布情況，劃分了多個(gè)疏散區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都設(shè)置了明確的疏散路線和引導(dǎo)標(biāo)識(shí)。安置地點(diǎn)選擇在地勢(shì)較高、安全穩(wěn)定的區(qū)域，如學(xué)校、廣場(chǎng)等，并提前做好生活物資和醫(yī)療保障的準(zhǔn)備。在疏散過程中，組織當(dāng)?shù)馗刹俊⒅驹刚吆凸踩藛T進(jìn)行引導(dǎo)和協(xié)助，確保疏散工作有序進(jìn)行。為了檢驗(yàn)和完善應(yīng)急預(yù)案的可行性和有效性，寶興縣定期組織中崗溝泥石流應(yīng)急預(yù)案演練。演練頻率為每年至少1-2次，演練場(chǎng)景模擬了不同規(guī)模和復(fù)雜程度的泥石流災(zāi)害。在一次演練中，模擬了一場(chǎng)因強(qiáng)降雨引發(fā)的大規(guī)模泥石流災(zāi)害，從監(jiān)測(cè)預(yù)警信息發(fā)布開始，到組織群眾疏散轉(zhuǎn)移、開展救援工作等各個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了全面演練。演練過程中，各部門和人員按照應(yīng)急預(yù)案的要求，迅速行動(dòng)，密切配合。通過演練，發(fā)現(xiàn)了一些問題和不足，如部分群眾對(duì)應(yīng)急疏散路線不熟悉，救援物資調(diào)配不夠高效等。針對(duì)這些問題，及時(shí)對(duì)應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行了修訂和完善，進(jìn)一步優(yōu)化了疏散路線標(biāo)識(shí)，加強(qiáng)了對(duì)群眾的應(yīng)急知識(shí)培訓(xùn)，提高了救援物資調(diào)配的效率。通過定期開展應(yīng)急預(yù)案演練，極大地提高了當(dāng)?shù)卣?、相關(guān)部門和群眾的應(yīng)急能力。政府和部門之間的協(xié)同配合更加默契，溝通協(xié)調(diào)更加順暢，能夠在災(zāi)害發(fā)生時(shí)迅速形成合力，高效開展應(yīng)急救援工作。群眾的應(yīng)急意識(shí)和自我保護(hù)能力也得到了顯著提升，在演練過程中，群眾熟悉了應(yīng)急疏散路線和安置地點(diǎn)，掌握了基本的自救互救技能，增強(qiáng)了面對(duì)災(zāi)害時(shí)的信心和安全感。演練還檢驗(yàn)了應(yīng)急救援設(shè)備和物資的儲(chǔ)備情況，確保在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠正常使用，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供了有力支撐。4.3.3宣傳教育與培訓(xùn)寶興縣積極開展泥石流防治知識(shí)宣傳教育活動(dòng)，采用多種形式，全方位、多層次地向公眾普及泥石流的形成原因、危害、預(yù)防措施和應(yīng)對(duì)方法等知識(shí)。利用電視、廣播、報(bào)紙等傳統(tǒng)媒體，定期播放和刊登泥石流防治的專題節(jié)目和文章。制作生動(dòng)形象的科普視頻，在電視臺(tái)黃金時(shí)段播出，通過動(dòng)畫演示、案例分析等形式，深入淺出地講解泥石流的相關(guān)知識(shí)，讓觀眾更容易理解和接受。在報(bào)紙上開設(shè)專欄，連載泥石流防治的科普文章，介紹泥石流的識(shí)別方法、避險(xiǎn)要點(diǎn)等內(nèi)容。借助互聯(lián)網(wǎng)新媒體平臺(tái)，如微信公眾號(hào)、微博、抖音等，發(fā)布泥石流防治知識(shí)的圖文、視頻和動(dòng)畫等內(nèi)容。這些新媒體平臺(tái)具有傳播速度快、覆蓋面廣、互動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠吸引更多的年輕人群體關(guān)注。制作有趣的短視頻，以通俗易懂的語(yǔ)言和幽默的表現(xiàn)形式，講解泥石流的防范知識(shí)，在抖音等平臺(tái)上獲得了大量的點(diǎn)贊和轉(zhuǎn)發(fā)。通過微信公眾號(hào)定期推送泥石流防治的專題文章，設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)，解答讀者的疑問，增強(qiáng)了與公眾的互動(dòng)交流。組織開展線下宣傳活動(dòng)，如舉辦科普講座、發(fā)放宣傳資料、設(shè)置宣傳展板等。在中崗溝周邊的村莊、學(xué)校、社區(qū)等場(chǎng)所，邀請(qǐng)專家舉辦科普講座，向群眾詳細(xì)講解泥石流的形成機(jī)制、危害和應(yīng)對(duì)措施。在講座中，設(shè)置互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓群眾提問和分享自己的經(jīng)歷，增強(qiáng)了群眾的參與感和學(xué)習(xí)效果。發(fā)放精心制作的宣傳資料，如宣傳手冊(cè)、海報(bào)、折頁(yè)等，這些資料內(nèi)容豐富、圖文并茂，方便群眾隨時(shí)查閱和學(xué)習(xí)。在村莊和社區(qū)的宣傳欄、學(xué)校的教室等顯著位置設(shè)置宣傳展板，展示泥石流的案例圖片、防范知識(shí)等內(nèi)容，起到了很好的宣傳警示作用。針對(duì)相關(guān)人員，包括政府工作人員、村干部、應(yīng)急救援隊(duì)伍成員、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)人員等，組織開展了專業(yè)的培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋泥石流的監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)、應(yīng)急救援技能、災(zāi)害評(píng)估方法、應(yīng)急預(yù)案的實(shí)施等方面。邀請(qǐng)地質(zhì)專家和應(yīng)急救援專家進(jìn)行授課，通過理論講解、案例分析、現(xiàn)場(chǎng)演示等方式，提高培訓(xùn)人員的專業(yè)知識(shí)和技能水平。在監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)培訓(xùn)中，詳細(xì)講解了雨量計(jì)、地聲傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備的工作原理、操作方法和數(shù)據(jù)處理分析技巧，使監(jiān)測(cè)人員能夠準(zhǔn)確地獲取和分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在應(yīng)急救援技能培訓(xùn)中，開展了繩索救援、廢墟搜索、傷員搬運(yùn)等實(shí)際操作訓(xùn)練，提高了應(yīng)急救援隊(duì)伍的實(shí)戰(zhàn)能力。通過宣傳教育和培訓(xùn)，公眾的防災(zāi)意識(shí)和能力得到了顯著提高。更多的群眾了解了泥石流的危害和預(yù)防措施，在日常生活中能夠更加關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，主動(dòng)采取防范措施。當(dāng)遇到強(qiáng)降雨等可能引發(fā)泥石流的天氣條件時(shí)，群眾能夠及時(shí)做好防范準(zhǔn)備，如清理房前屋后的排水渠道，避免在溝谷附近停留等。公眾在災(zāi)害發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)能力也得到了提升，掌握了基本的自救互救技能，能夠在第一時(shí)間采取正確的行動(dòng)，保護(hù)自己和他人的生命安全。宣傳教育和培訓(xùn)還增強(qiáng)了政府工作人員、村干部等的責(zé)任意識(shí)和工作能力，使他們?cè)跒?zāi)害防治工作中能夠更加科學(xué)、有效地組織和開展各項(xiàng)工作，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。五、綜合治理效果評(píng)估與經(jīng)驗(yàn)啟示5.1治理效果評(píng)估指標(biāo)與方法確定科學(xué)合理的評(píng)估指標(biāo)和方法是準(zhǔn)確評(píng)估中崗溝泥石流綜合治理效果的關(guān)鍵。本研究選取了泥石流發(fā)生頻率、規(guī)模、危害程度以及生態(tài)環(huán)境改善等多方面的指標(biāo)，并采用實(shí)地調(diào)查、數(shù)據(jù)分析和模型模擬等多種方法進(jìn)行綜合評(píng)估。在評(píng)估指標(biāo)方面，泥石流發(fā)生頻率是衡量治理效果的重要指標(biāo)之一。通過對(duì)比治理前后一定時(shí)間段內(nèi)泥石流的實(shí)際發(fā)生次數(shù)，直觀地反映治理措施對(duì)泥石流發(fā)生頻次的影響。治理前，中崗溝泥石流在過去[X]年中平均每年發(fā)生[X]次；治理后，在相同的觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)，泥石流發(fā)生次數(shù)減少至平均每年[X]次，表明治理措施在一定程度上降低了泥石流的發(fā)生頻率。泥石流規(guī)模評(píng)估主要考慮泥石流的固體物質(zhì)沖出量和流體體積等因素。通過實(shí)地調(diào)查和相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，獲取治理前后泥石流的規(guī)模參數(shù)。在2013年8月24日的大規(guī)模泥石流災(zāi)害中，固體物源總量約600.42×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)態(tài)物源量約96.05×104m3；經(jīng)過治理后，在后續(xù)可能引發(fā)泥石流的強(qiáng)降雨事件中，監(jiān)測(cè)到的固體物質(zhì)沖出量和流體體積明顯減少，說(shuō)明治理措施有效地控制了泥石流的規(guī)模。危害程度評(píng)估則綜合考慮泥石流對(duì)人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、基礎(chǔ)設(shè)施破壞以及生態(tài)環(huán)境破壞等方面的影響。收集治理前后泥石流災(zāi)害造成的人員傷亡數(shù)據(jù)、財(cái)產(chǎn)損失統(tǒng)計(jì)以及基礎(chǔ)設(shè)施受損情況等信息，進(jìn)行對(duì)比分析。在2013年的泥石流災(zāi)害中，造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，許多房屋被沖毀，道路、電力等基礎(chǔ)設(shè)施遭到嚴(yán)重破壞；治理后，在類似降雨條件下，泥石流對(duì)人員和財(cái)產(chǎn)的威脅顯著降低，基礎(chǔ)設(shè)施的受損程度也大幅減輕。生態(tài)環(huán)境改善指標(biāo)包括植被覆蓋度、水土流失情況、土壤質(zhì)量等。利用衛(wèi)星遙感影像和實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)治理前后植被覆蓋度的變化。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，治理后中崗溝流域的植被覆蓋度從原來(lái)的[X]%提高到了[X]%，表明生態(tài)措施在恢復(fù)植被方面取得了一定成效。通過對(duì)土壤侵蝕量、土壤肥力等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和分析，評(píng)估水土流失情況和土壤質(zhì)量的改善程度。在評(píng)估方法上，實(shí)地調(diào)查是獲取第一手資料的重要途徑。定期組織專業(yè)人員對(duì)中崗溝泥石流治理區(qū)域進(jìn)行實(shí)地勘察，檢查治理工程的運(yùn)行狀況，如攔砂壩是否完好、排導(dǎo)槽是否暢通等。觀察泥石流溝道內(nèi)的固體物質(zhì)堆積情況、植被生長(zhǎng)狀況等，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。與當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行交流，了解他們對(duì)治理效果的直觀感受和實(shí)際體驗(yàn)。數(shù)據(jù)分析是對(duì)收集到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)和分析。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)治理前后的泥石流發(fā)生頻率、規(guī)模、危害程度等數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，計(jì)算相關(guān)指標(biāo)的變化率，以量化評(píng)估治理效果。利用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，對(duì)地形地貌、植被覆蓋等空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，直觀展示生態(tài)環(huán)境的變化情況。模型模擬也是評(píng)估治理效果的重要手段。運(yùn)用之前建立的泥石流三維流場(chǎng)數(shù)值模型，輸入治理后的地形、物源、水源等參數(shù)，模擬在不同降雨條件下泥石流的運(yùn)動(dòng)過程和危害程度。將模擬結(jié)果與治理前的模擬結(jié)果以及實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估治理措施對(duì)泥石流運(yùn)動(dòng)特性和危害程度的影響。通過模型模擬，可以預(yù)測(cè)不同治理方案下泥石流的發(fā)展趨勢(shì)，為進(jìn)一步優(yōu)化治理措施提供科學(xué)依據(jù)。5.2治理前后對(duì)比分析通過對(duì)中崗溝泥石流治理前后的情況進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，能更直觀地展現(xiàn)綜合治理措施的顯著成效。在泥石流活動(dòng)情況方面，治理前，中崗溝泥石流頻發(fā)，且規(guī)模較大。如2013年8月24日18點(diǎn)左右，中崗溝暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害，泥石流匯水面積16.76km2，固體物源總量約600.42×10?m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)態(tài)物源量約96.05×10?m3。頻繁發(fā)生的泥石流給當(dāng)?shù)貛?lái)了巨大的災(zāi)難，沖毀了大量房屋、道路等基礎(chǔ)設(shè)施，威脅著居民的生命安全。治理后，泥石流的發(fā)生頻率明顯降低，在后續(xù)幾年的監(jiān)測(cè)中，僅在個(gè)別極端降雨情況下發(fā)生了小規(guī)模的泥石流活動(dòng)。泥石流的規(guī)模也得到了有效控制，固體物質(zhì)沖出量和流體體積大幅減少。這主要得益于上游攔穩(wěn)工程和中游攔蓄工程的作用，攔砂壩有效地?cái)r截了泥石流中的固體物質(zhì)，減少了下游泥石流的物源，降低了泥石流的規(guī)模和流速。在區(qū)域環(huán)境變化方面，治理前，中崗溝流域生態(tài)環(huán)境脆弱，植被覆蓋度較低，水土流失嚴(yán)重。泥石流的頻繁發(fā)生進(jìn)一步破壞了生態(tài)環(huán)境，導(dǎo)致土地肥力下降，生物多樣性減少。治理后，通過實(shí)施生態(tài)措施，如植樹造林、植被恢復(fù)等，流域內(nèi)的植被覆蓋度顯著提高，從治理前的[X]%提高到了[X]%。植被的恢復(fù)有效地減少了水土流失，改善了土壤質(zhì)量，增強(qiáng)了土壤的抗侵蝕能力。生態(tài)環(huán)境的改善也為生物多樣性的恢復(fù)創(chuàng)造了條件，一些野生動(dòng)物重新回到了該區(qū)域，生態(tài)系統(tǒng)逐漸恢復(fù)平衡。從災(zāi)害損失對(duì)比來(lái)看，治理前，泥石流災(zāi)害造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。2013年的泥石流災(zāi)害沖毀農(nóng)房27戶108間，嚴(yán)重受損41戶164間，還形成了2個(gè)小型堰塞湖，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳顜?lái)了極大的困難。治理后，在面對(duì)類似降雨條件時(shí)，由于治理措施的有效實(shí)施，泥石流對(duì)居民生命財(cái)產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施的威脅顯著降低，沒有發(fā)生重大的人員傷亡事件，財(cái)產(chǎn)損失也大幅減少。例如，在2022年的一次強(qiáng)降雨過程中，雖然中崗溝出現(xiàn)了小規(guī)模的泥石流活動(dòng)，但由于預(yù)警及時(shí)，居民按照應(yīng)急預(yù)案有序疏散，加上防護(hù)堤等工程措施的保護(hù)，沒有造成人員傷亡，房屋和基礎(chǔ)設(shè)施的受損程度也非常有限。通過對(duì)治理前后泥石流活動(dòng)情況、區(qū)域環(huán)境變化和災(zāi)害損失的對(duì)比分析，可以得出結(jié)論：寶興縣中崗溝泥石流綜合治理措施取得了顯著的效果，有效地降低了泥石流災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，改善了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全，為區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。5.3成功經(jīng)驗(yàn)與存在問題中崗溝泥石流綜合治理取得了顯著成效，積累了一系列寶貴經(jīng)驗(yàn)。通過科學(xué)的工程治理措施，如上游攔穩(wěn)工程、中游攔蓄工程、下游單邊防護(hù)工程和溝口排導(dǎo)工程的有機(jī)結(jié)合，有效控制了泥石流的規(guī)模和危害范圍。攔砂壩的建設(shè)攔截了大量固體物質(zhì)，降低了泥石流的流速和能量；防護(hù)堤和排導(dǎo)槽的設(shè)置保護(hù)了下游居民和基礎(chǔ)設(shè)施的安全。這些工程措施的合理布局和設(shè)計(jì)，充分考慮了中崗溝的地形、物源和水流特點(diǎn)，針對(duì)性強(qiáng)，效果明顯。非工程治理措施也發(fā)揮了重要作用。完善的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)能夠及時(shí)捕捉泥石流發(fā)生的前兆信息，為人員疏散和應(yīng)急救援爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。準(zhǔn)確的雨量監(jiān)測(cè)和地聲傳感，使預(yù)警信息更加可靠。應(yīng)急預(yù)案的制定和演練，提高了政府、部門和群眾的應(yīng)急響應(yīng)能力和協(xié)同配合能力。在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，能夠迅速有序地組織群眾疏散轉(zhuǎn)移，開展救援工作，減少了人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。宣傳教育和培訓(xùn)增強(qiáng)了公眾的防災(zāi)意識(shí)和能力，使群眾在面對(duì)災(zāi)害時(shí)能夠采取正確的應(yīng)對(duì)措施。在資金投入方面，雖然政府對(duì)中崗溝泥石流治理給予了大力支持，但由于治理工程規(guī)模較大，所需資金仍存在一定缺口。部分治理工程的后期維護(hù)和管理資金不足，影響了工程的長(zhǎng)期有效性。隨著治理工作的深入，一些新的技術(shù)和方法不斷涌現(xiàn)，但由于資金限制，難以全面推廣應(yīng)用，制約了治理水平的進(jìn)一步提高。技術(shù)創(chuàng)新方面也存在一些問題。泥石流治理技術(shù)仍有待進(jìn)一步完善和創(chuàng)新，特別是在應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件和極端氣象事件時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)手段還存在一定的局限性。在泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)方面，雖然已經(jīng)取得了一定進(jìn)展，但監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性還需要進(jìn)一步提高，預(yù)警的時(shí)效性和精細(xì)化程度也有待加強(qiáng)。不同治理技術(shù)之間的融合和協(xié)同應(yīng)用還不夠充分，沒有形成完整的技術(shù)體系，影響了治理效果的最大化。在部門協(xié)調(diào)方面，泥石流綜合治理涉及多個(gè)部門，如自然資源、水利、交通、應(yīng)急管理等。在實(shí)際工作中，各部門之間還存在溝通不暢、協(xié)調(diào)不力的問題，導(dǎo)致工作效率低下，治理措施的實(shí)施受到影響。在信息共享方面，各部門之間的數(shù)據(jù)和信息不能及時(shí)共享，存在“信息孤島”現(xiàn)象，影響了對(duì)泥石流災(zāi)害的全面認(rèn)識(shí)和綜合判斷。在應(yīng)急響應(yīng)過程中，各部門之間的協(xié)同配合不夠緊密，存在職責(zé)不清、行動(dòng)不一致的情況，影響了應(yīng)急救援工作的順利開展。5.4對(duì)其他地區(qū)的啟示與借鑒寶興縣中崗溝泥石流綜合治理模式為其他泥石流易發(fā)地區(qū)提供了多方面的寶貴啟示與借鑒，這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)于提升我國(guó)乃至全球泥石流防治水平具有重要意義。在工程治理方面，中崗溝根據(jù)自身地形地貌和泥石流特征，采用“上游攔穩(wěn)+中游攔蓄+下游單邊防護(hù)+溝口排導(dǎo)”的綜合治理措施，取得了顯著成效。這啟示其他地區(qū)在治理泥石流時(shí)，應(yīng)充分開展地質(zhì)勘察，深入了解泥石流的形成條件、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和危害范圍，根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)，制定針對(duì)性的工程方案。在山區(qū)，可在上游源頭區(qū)域設(shè)置攔砂壩、谷坊等工程，攔截固體物質(zhì)，減少泥石流的物源；在中游流通區(qū)，修建排導(dǎo)槽、急流槽等，引導(dǎo)泥石流安全通過；在下游堆積區(qū)，建設(shè)防護(hù)堤、擋土墻等，保護(hù)重要設(shè)施和居民安全。要注重工程措施之間的協(xié)同配合，形成完整的防治體系，提高治理效果。非工程治理措施同樣至關(guān)重要。中崗溝建立的完善監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過雨量計(jì)、地聲傳感器、視頻監(jiān)控等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泥石流前兆信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。這為其他地區(qū)提供了范例，應(yīng)加大對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的投入，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，構(gòu)建全方位、多層次的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。利用衛(wèi)星遙感、地理信息系統(tǒng)（GIS）等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)泥石流災(zāi)害的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和分析，提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。制定科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，并定期進(jìn)行演練，能夠提高政府、部門和群眾的應(yīng)急響應(yīng)能力和協(xié)同配合能力。其他地區(qū)應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際情況，制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，明確各部門職責(zé)和行動(dòng)流程，加強(qiáng)應(yīng)急演練，確保在災(zāi)害發(fā)生時(shí)能夠迅速、有序地開展救援工作。宣傳教育和培訓(xùn)在提高公眾防災(zāi)意識(shí)和能力方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。中崗溝通過多種形式，如電視、廣播、新媒體、科普講座等，向公眾普及泥石流防治知識(shí)，提高了公眾的自我保護(hù)意識(shí)和應(yīng)對(duì)能力。其他地區(qū)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)公眾的宣傳教育，采用通俗易懂、生動(dòng)形象的方式，傳播泥石流的危害、預(yù)防措施和應(yīng)對(duì)方法。針對(duì)不同群體，如學(xué)生、農(nóng)民、企業(yè)員工等，開展有針對(duì)性的培訓(xùn)，提高他們的防災(zāi)技能。通過宣傳教育和培訓(xùn)，營(yíng)造全社會(huì)共同參與泥石流防治的良好氛圍。在資金投入和技術(shù)創(chuàng)新方面，中崗溝的經(jīng)驗(yàn)也值得借鑒。雖然治理資金存在缺口，但政府的大力支持為治理工作提供了基礎(chǔ)保障。其他地區(qū)應(yīng)積極爭(zhēng)取政府財(cái)政支持，拓寬資金籌集渠道，鼓勵(lì)社會(huì)資本參與泥石流治理。要加大對(duì)泥石流