基于GIS泥石流二维数值模拟

›› 2007, Vol. 28 ›› Issue (7): 1359-1362.

基于GIS泥石流二维数值模拟

王纯祥¹，白世伟²，江崎哲郎¹，三谷泰浩¹

1.日本九州大学环境系统科学研究中心，福冈 812-8581；2.中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉 430071

收稿日期:2006-01-10 出版日期:2007-07-10 发布日期:2013-09-13
作者简介:王纯祥，男，1972年生，博士，主要从事岩土工程和GIS方面的研究。

GIS-based two-dimensional numerical simulation of debris flow

WANG Chun-xiang¹, BAI Shi-wei², ESAKI Tetsuro¹, MITANI Yasuhiro¹

1. Institute of Environment Systems, Kyushu University, Fukuoka, 812-8581, Japan; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China

Received:2006-01-10 Online:2007-07-10 Published:2013-09-13

摘要/Abstract

摘要： 为了模拟泥石流的运动规律，预测降雨诱发的泥石流到达距离和泛滥范围，减少和避免泥石流引起的灾害，给出了一个模拟泥石流运动的二维数值模型。由于GIS中的栅格网络数据可以直接作为有限差分的网格，二维数值模型可用有限差分来求解。模型应用于2003年7月20日发生在日本九州南部熊本县水俣市宝川区集村的泥石流。模拟再现了这个真实泥石流的传播和泛滥的过程，并与实际检测结果很吻合，验证了这个深度积分的二维数值模型的有效性和实用性。模型可用于预测泥石流的流动距离和泛滥范围，以及泛滥范围内的危险房屋和路段，也可以用于泥石流灾害的风险性分析。

关键词: 泥石流, 二维数值模拟, GIS, 栅格网, 有限差分法

Abstract: To predict the run out distance and extent of the hazard area of rainfall-induced debris flows, we proposed a depth-averaged two-dimensional numerical model, in which the debris and water mixture is assumed to be a uniform continuous, incompressible, unsteady Newtonian turbulence fluid. As raster grid networks of digital elevation model in GIS can be used as the finite difference mesh, the continuity and momentum equations are solved numerically using the finite difference method. All the input data and output are processed in GIS. The model is applied to simulate the rainfall-induced real debris flow of July 20, 2003, in Minamata City of southern Kyushu, Japan. The simulation reproduces the propagation of the real debris flow; and the results are in good agreement with the field investigation. The two-dimensional numerical simulation using GIS can be used to estimate the potentially inundated areas, the potentially dangerous homes and roads for hazard and risk analysis.

Key words: debris flow, two-dimensional numerical simulation, geographical information systems (GIS), raster grid networks, finite difference method

中图分类号:

O 242

王纯祥，白世伟，江崎哲郎，三谷泰浩 . 基于GIS泥石流二维数值模拟[J]. , 2007, 28(7): 1359-1362.

WANG Chun-xiang , BAI Shi-wei , ESAKI Tetsuro , MITANI Yasuhiro . GIS-based two-dimensional numerical simulation of debris flow[J]. , 2007, 28(7): 1359-1362.

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