Development Characteristics of Huozigou Debris Flow at Nanwandao,Yanqing District, Beijing

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.024

Abstract

Abstract:

In this study, we investigated the Huozigou debris flow at Nanwandao(Yanqing district, Beijing). Through careful investigation and historical data statistics, the development characteristics and formation conditions of the debris flow are unraveled. Dynamic characteristics of the debris flow are studied comprehensively, and the risk area of debris flow are predicted and evaluated, and the corresponding prevention and control measures are proposed. The results show that the dynamic reserve of loose deposits in the debris-flow gully is 18.47×10⁴ m³, which contains four kinds of supply sources, including alluvial diluvial, residual deposit, artificial deposit, and landslide. The debris-flow development stage is in the decline phase. According to the dynamic analysis, the peak flow value is 52.53 m³/s for once-in-a-decade rainfall, 59.25 m³/s for once-in-a-decade rainfall, 68.13 m³/s for once-in-a-50-year rainfall, and 74.85 m³/s for once-in-a-century rainfall, with the total volume of one solid outfall being 0.77×10⁴ m³, 0.87×10⁴ m³, 1.00×10⁴ m³, and 1.10×10⁴ m³, respectively. It is a medium-sized debris flow, and the maximum danger area is 0.238,3 km². According to the evaluation and analysis, it is still possible to have medium debris flow in this gully, which poses a traffic safety threat to Nanwan village and Qiansha highway downstream. Our results provide a scientific basis for studying the mono-channel early-warning model of debris flow at Yanqing and the related disaster prevention and control.

Key words: Yanqing district, Nanwandao gap, debris flow, development characteristic, hazard prediction

CLC Number:

P642.2

SUN Yongbin, WANG Shen, GAO Lihui, WANG Ruijun, WANG Feng, DONG Shuangfa, WANG Bing, ZHANG En, LI Cunjin. Development Characteristics of Huozigou Debris Flow at Nanwandao,Yanqing District, Beijing[J]. Geoscience, 2021, 35(03): 753-762.

Figures/Tables 11

Fig.1 Geographical location and topography of the study area

Table 1 Basic characteristics of Huozigou debris flow,Nanwandao

区域	面积/km²	主沟长/km	主沟沟底宽/m	平均纵坡降/‰	相对高差/m	松散物储量/10⁴m³	沟谷形态
全流域	5.84	5.64	3~100	95.39	538	18.47	V型谷
形成区	5.42	1.27	3~16	248.41	342		V型谷
流通区	0.32	4.22	15~30	98.44	154		V型谷
堆积区	0.10	0.15	40~100	14.32	42		U型谷

Fig.2 Geomorphic map of Huozigou in Nanwandao (a) and distribution map of main and branch gully(b)

Table 2 Data statistics of main and branch gully of Huozigou, Nanwandao

相对位置	流动方向/(°)	长度/m	纵坡降/‰
主沟	23	5 640.760	95.39
支沟	325	1 340.130	200.43
支沟	81	1 067.570	213.84
支沟	101	705.790	256.54
支沟	344	841.798	314.73
支沟	354	1 258.430	269.72

Fig.3 Histogram of rainfall in the study area from 1981 to 2017

Fig.4 Distribution map of loose deposits in Huozigou, Nanwandao

Fig.5 Loose deposits in Nanwandao Huozigou

Table 3 Static reserve statistics of loose deposits in Huozigou, Nanwandao

物源类型	分布位置	平均厚度/m	动储量/10⁴m³
冲洪积	主沟沟道	0.69	6.75
残坡积	支沟坡面	0.56	8.34
人工堆积	支沟沟道	0.68	3.32
崩滑塌	主沟坡面	0.55	0.06
总计	流域	0.59	18.47

Table 4 Calculation result statistics of debris flow velocity in Huozigou, Nanwandao

频率	沟谷纵坡降/‰	河床外阻力系数	降雨水力半径R_c/m	降雨泥石流断面平均流速/(m/s)
10年一遇	0.095	4.0	0.15	0.58
20年一遇	0.095	4.0	0.3	0.92
50年一遇	0.095	4.0	0.6	1.46
100年一遇	0.095	4.0	1.2	2.30

Table 5 Statistics for calculating the total amount of solids ejected from a debris flow in Huozigou,Nanwandao

设计频率	t/min	q/(L·(s·hm²)^-1)	$ψ$	F/hm²	Q_p/(m³/s)	D_c	Q_c/(m³/s)	Q/10⁴m³	Q_H/10⁴m³
10年一遇	60	108.78	0.3	584	19.06	2.0	52.53	2.14	0.77
20年一遇	60	122.70	0.3	584	21.50	2.0	59.25	2.41	0.87
50年一遇	60	141.11	0.3	584	24.72	2.0	68.13	2.77	1.00
100年一遇	60	155.04	0.3	584	27.16	2.0	74.85	3.04	1.10

Table 5 Statistics for calculating the total amount of solids ejected from a debris flow in Huozigou,Nanwandao

设计频率	t/min	q/(L·(s·hm²)^-1)	$ψ$	F/hm²	Q_p/(m³/s)	D_c	Q_c/(m³/s)	Q/10⁴m³	Q_H/10⁴m³
10年一遇	60	108.78	0.3	584	19.06	2.0	52.53	2.14	0.77
20年一遇	60	122.70	0.3	584	21.50	2.0	59.25	2.41	0.87
50年一遇	60	141.11	0.3	584	24.72	2.0	68.13	2.77	1.00
100年一遇	60	155.04	0.3	584	27.16	2.0	74.85	3.04	1.10

Fig.6 Schematic diagram of the predicted maximum risk area in Huozigou,Nanwandao

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