洞若观“流”：滑坡泥石流仿真分析，如何实现全过程动态推演与风险预警？

我国是全球滑坡泥石流灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一！

据统计，近十年我国年均发生滑坡泥石流灾害超3000起，约占全球同类灾害的1/3；仅2020年以来，就有甘肃舟曲、四川茂县、云南漾濞等多地发生特大型灾害，单起事件致死致伤人数可达数百甚至上千，直接经济损失动辄数亿至数十亿元。

对此，我们研发了针对滑坡泥石流灾害的动力学仿真模型，希望可以基于计算流体动力学方法实现泥石流全过程动力学数值模拟，用于对泥石流的启动、运动过程、堆积范围及对周边设施的影响进行仿真分析，同时还可以叠加道路、建筑、交通设施等承灾体数据进行脆弱性分析。

接下来就为大家介绍下滑坡泥石流灾害动力学仿真模型的研发思路。

一、模型原理

泥石流的本质是一种“固体石头+泥浆+雨水的混合物”，因受到重力作用而流动，并且在流动过程中还会不断变化。本模型的原理是以栅格为基本计算单元，输入滑坡体高度、摩擦角、内聚力、环境阻力等参数，通过计算输出一系列灾害地图，生成连贯的动画，最终实现在真实地形上，对滑坡泥石流的演进过程进行仿真模拟。

二、模型参数

知道了模型原理，就可以知道地形、重力是导致滑坡泥石流形成的主要原因，其他的影响因素还包括降雨、地震动等，将其抽象成输入和输出参数：

｜对以上参数感兴趣的朋友可以扫描文末二维码联系客服咨询哦

三、模型驱动方式

01上传文件驱动

从表中大家可以看到，本模型包含大量输入和输出参数，如果全部交给用户自主配置，这无疑会增加用户使用产品的难度，并且体验感和效果都会很差；因此在实际的功能设计中，我们为了兼顾仿真效果和用户数据制作度的平衡，将部分参数进行简化，最终用户只需要上传下图中的几个文件即可驱动模型：

#用户自行制作数据上传，分析结果更精确

02框选范围驱动

我们在文件驱动功能的基础上，做了进一步升级，用户只需要在地图上直接框选或绘制“模拟区域”、“滑坡体区域”、“大致受灾范围”这三个区域就可以实现模拟，这样大大提高了操作的便利性，降低了对专业的依赖。

#支持用户直接在地图上划定分析范围，操作更简便

四、模型在实际管理中的应用

现在，让我们将目光拉回到1953年7月8日，古乡沟因暴雨及持续高温导致冰川溃决，爆发大规模粘性泥石流，冲出约1100万立方米泥沙石块，最大石块重达200至1000吨，形成了一个宽约4km，面积约6k㎡的堆积扇，并阻断帕隆藏布江形成古乡湖。

古乡沟区域遥感影像

下面，我们就选取“古乡沟”作为案例，分析滑坡泥石流对古乡沟的影响范围和程度。

本次模拟选取古乡沟沟口以上100米处作为泥石流运动数值模拟的起始点区域，在上述的文章中已经介绍了几个区域的绘制。

在配置参数时，我们采用了10米分辨率DEM，并采用《西藏古乡沟泥石流的数值模拟》文献中的相关数据。

数据来源：[韦方强,胡凯衡,程尊兰. 西藏古乡沟泥石流的数值模拟. 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所]

最终获得模型运行效果如下方视频所示：

1953古乡沟泥石流

#从视频中可以看出，模型计算并模拟出了泥石流的运动方向和速度

在实际应用中，Mapmost RiskInsight还支持在仿真模拟基础上，进行“承灾体脆弱性分析”：用户可以上传承灾体数据(包括建筑、道路、居民点等)，用来分析在滑坡泥石流演进过程中，是否会影响到某个承灾体，并对其造成物理破坏，最终显示统计信息(如下图所示)。同时管理者可以看到承灾体在地图上的分布，从而对人员撤离、拦挡工程修建等预案的制定提供科学可靠的依据。

灾损统计

此外，以下功能也将在后续的版本中逐步上线：

01简障碍物影响评估

用户可以在在模拟区域中添加虚拟工程结构(如不同高度、位置的拦砂坝)。系统可基于简化模型快速估算该结构对泥石流堆积范围、流速减缓的效果，进行“有/无”措施方案的对比分析。

02区域查询

用户可以在地图上框定一个区域(如一个小区、一个乡镇)，系统将计算并展示该区域内的泥石流预估影响信息，如最大淹没范围、平均流深、受影响承灾体数量等。

Mapmost Risklnsight预见风险，智慧决策

未来，系统还将支持计算并显示泥石流的冲量数据、物质含量比等信息，同时对泥石流演进的真实时间进行刻画，如当前的演进过程对应的是真实时间的多少分多少秒，帮助管理者提前掌握泥石流的运动轨迹，便于做好应急措施。

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