摘要
当前，随着水电、道路、管线、桥隧等工程不断向山区布局，工程泥石流灾害有不断增多的态势。2022年北京冬奥会延庆赛区造雪引水工程是赛区重要的配套工程，主要为赛区造雪系统提供储水及供水保障。主要水工设施受自身功能约束，主要水工设施多沿沟口或河道布置，加之工程所在的延庆山区属泥石流易发区，造雪引水工程面临较高的泥石流灾害风险。为了定量评估主要水工设施面临的泥石流风险，本文在对区域地质资料整理的基础上，结合现场踏勘、遥感解译、无人机精细测量、层次分析法等手段方法详细分析了工程区泥石流形成条件、基本特征和潜在泥石流沟的易发性。然后，基于雨洪法原理，提出了多降雨重现期下沟域平均产水厚度和物源平均产石厚度两个指标及计算公式，并利用泥石流动力学数值模拟软件Massflow对工程区开展了不同降雨重现期下潜在泥石流灾害的模拟预测。最后，基于风险评估理论，根据易发性评价和泥石流数值模拟得到泥石流动力学参数，对主要水工设施的泥石流风险进行了定量评估，并提出了相应的防治建议。通过研究，本文主要获得以下结论： （1）造雪引水工程所在区域位于北京山区，该区域具备泥石流形成的基本条件，历史上便是泥石流易发区。利用层次分析法对工程区潜在泥石流沟的易发性评价结果显示：N02、N08、N09、N10易发性为高，N04、N06、N07易发性为中，N01、N03、N05易发性为低，其中存在工程扰动的沟道泥石流易发性显著高于未扰动沟道。 （2）针对目前利用泥石流动力学数值模拟方法难以考虑多种降雨条件下泥石流起动厚度以进行多情景泥石流灾害模拟预测的问题，基于雨洪法原理，提出了确定不同降雨重现期下沟域平均产水厚度和物源平均产石厚度指标及计算公式，实现了利用Massflow开展考虑物源分布的不同降雨条件下的泥石流灾害模拟。 （3）对工程区不同降雨情景（20a、50a、100a）下潜在泥石流灾害的模拟表明，影响900塘坝和泵站的泥石流沟主要为N02、N03，影响1050泵站的为N03、N04和N05，影响1050塘坝和1290蓄水池的泥石流沟分别为N01和N07。其中，1050塘坝附近泥石流淤积厚度和冲击力均较大，900塘坝面临的淤积厚度较大，1290蓄水池面临的泥石流冲击力较高，900泵站和1050泵站泥石流淤积和冲击力较小。 （4）本文利用构建的造雪引水工程泥石流风险评估体系，计算得到了主要水工设施在不同降雨条件下的泥石流风险，结果表明：当泥石流重现期为20年一遇和50年一遇时，主要水工设施泥石流风险等级为1050塘坝gt;900塘坝gt;1290蓄水池gt;1050泵站gt;900泵站。当泥石流重现期为100年一遇时，主要水工设施泥石流风险等级为1050塘坝gt;900塘坝gt;900泵站gt;1050泵站gt;1290蓄水池。总体来看，1050塘坝和900塘坝泥石流风险较高，建议优先治理。 （5）为了降低造雪引水工程面临的泥石流风险，根据泥石流对主要水工设施的作用方式和强度，建议在1050塘坝上游修建拦挡坝，在900塘坝库尾修建拦砂池，在900泵站和1050泵站靠近沟道一侧修建挡墙，在1290蓄水池东侧修建排导槽。
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