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标题
Title
期刊: Engineering Geology
作者：Weibin Yang a b , Chaojun Ouyang a b , Wen Xiang a b , Huicong An a b
年份：2024
**亮点**
分析了 2023 年积石山地震触发的具有极高流动性的泥石流机制。
采用综合考虑土水侧向压力的模型对泥石流进行模拟。
数值模拟结果与实地调查吻合良好，且优于其他几种模型。
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摘要
2023 年 12 月 18 日，中国甘肃省积石山县发生了一次破坏性的 6.2 级地震。这次地震在中川乡引发了黄土泥流，造成 13 人死亡。这场灾难性的泥流在没有前期降雨的情况下移动了约 3 公里，其流动性指数（H/L）低至 0.026。我们结合多源数据，包括遥感图像、无人机图像和实地调查数据，分析了这场灾害的机制。研究发现，高度饱和的黄土在强烈地震震动下液化，最终形成泥流并沿着北部沟谷快速移动。此外，采用了一个深度积分连续体模型，该模型综合考虑了土和水的侧向压力，以揭示上述机制。提出了一种具有良好干湿边界处理的 MUSCL-HLLC 有限体积法来求解泥流的全动态过程。模拟结果再现了这场灾害的运动过程，与实测数据吻合良好。与其他模型相比，具有划分孔隙水压力比的土压力和水压力耦合模型可以提高模拟精度。这种综合分析为这类灾害的风险管理和预防提供了有价值的见解和指导。
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图表
图 1.（a）甘肃MS6.2 级地震地震烈度图（地震烈度数据来自中国地震局）。（b）关亭盆地地形及泥石流位置。
图 2.（a）2022 年 4 月 7 日的泥石流前图像。（b）2023 年 12 月 19 日的泥石流后图像。（c）2014 年 3 月 26 日的泥石流源图像。（d）2022 年 4 月 7 日的泥石流源图像。
图 4.（a）泥石流后地形。（b）泥石流前和泥石流后高程差。
图 6. 源区日降雨量（降雨数据来自全球降水测量）。
图 8. 中川泥石流在（a）t = 0 s、（b）t = 100 s、（c）t = 200 s、（d）t = 400 s、（e）t = 600 s、（f）t = 800 s 和（g）t = 1000 s 时的等深线。
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结论
本文通过卫星影像、无人机影像和实地调查研究了中川泥石流的形成机制，构建了一个综合考虑土水侧向压力的深度积分连续体模型，采用 MUSCL-HLLC 有限体积法求解该模型，并重现了泥石流的动态过程。主要结论如下：（1）甘肃 6.2 级地震触发了此次泥石流，源区南侧的沟谷和高含水量土壤促成了这一灾难性事件。基岩泥岩以及东侧沟谷转变为农田不利于地下水排出，长期灌溉使源区下部土壤长时间处于饱和状态。地震前连续三天的冬灌，加上灌溉渠道受损，增加了水源。此外，源区土壤主要由粉砂组成，结构松散。在地震加速度作用下，土壤进一步液化，形成泥石流并进入南侧沟谷。最终，具有高孔隙水压力的泥石流向下游移动约 3 公里，淹没了居民区和农田，造成 13 人死亡。（2）通过数值模拟揭示了中川泥石流的动态过程。大部分滑体在 t = 600 秒时堆积，泥石流在 t = 1000 秒时完全停止运动。沟谷中泥石流的最大速度达到 19 米 / 秒，泥石流以约 10 米 / 秒的速度冲出沟谷，对居民区的房屋造成严重破坏。7 个对比点的最大深度与泥痕测量深度一致。总体而言，模拟结果在运动时间、边界和堆积深度方面与测量数据吻合良好，本文使用的数值模型（土水压力耦合的深度积分连续体模型）有效地揭示了泥石流的整个动态过程。此外，与其他模型相比，具有分区孔隙水压力比的模型在流出边界和堆积深度方面具有优越性能。
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参考文献
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