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The mudflow disaster at Villa Santa Lucía in Chilean Patagonia: understandings and insights derived from numerical simulation and postevent field surveys
Natural Hazards and Earth System Sciences ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-08-26 , DOI: 10.5194/nhess-20-2319-2020
Marcelo A. Somos-Valenzuela , Joaquín E. Oyarzún-Ulloa , Ivo J. Fustos-Toribio , Natalia Garrido-Urzua , Ningsheng Chen

Abstract. The evaluation of potential landslides in mountain areas is a very complex process. Currently, event understanding is scarce due to information limitations. Identifying the whole chain of events is not a straightforward task, and the impacts of mass-wasting processes depend on the conditions downstream of the origin. In this paper, we present an example that illustrates the complexities in the evaluation of the chain of events that may lead to a natural disaster. On 16 December 2017, a landslide occurred in the Yelcho mountain range (southern Chile). In that event, 7 million m 3 of rocks and soil fell on the Yelcho glacier, depositing 2 million m 3 on the glacier terminal, and the rest continued downstream, triggering a mudflow that hit Villa Santa Lucia in Chilean Patagonia and killing 22 people. The complex event was anticipated in the region by the National Geological and Mining Survey (Sernageomin in Spanish). However, the effects of the terrain characteristics along the run-out area were more significant than anticipated. In this work, we evaluate the conditions that enabled the mudflow that hit Villa Santa Lucia. We used the information generated by Sernageomin's professionals after the mudflow. We carried out geotechnical tests to characterize the soil. We simulated the mudflow using two hydrodynamic programs (r.avaflow and Flo-2D) that can handle the rheology of the water–soil mixture. Our results indicate that the soil is classified as volcanic pumices. This type of soil can be susceptible to the collapse of the structure when subjected to shearing (molding), flowing as a viscous liquid. From the numerical modeling, we concluded that r.avaflow performs better than Flo-2D. The mudflow was satisfactorily simulated using a water content in the mixture ranging from 30 % to 40 %, which would have required a source of about 3 million m 3 of water. Coupling the simulations and the soil tests that we performed, we estimated that in the area scoured by the mudflow, there were probably around 2 800 000 m 3 of water within the soil. Therefore, the conditions of the valley were crucial to enhancing the impacts of the landslide. This result is relevant because it highlights the importance of evaluating the complete chain of events to map hazards. We suggest that in future hazard mapping, geotechnical studies in combination with hydrodynamic simulation should be included, in particular when human lives are at risk.

中文翻译:

智利巴塔哥尼亚圣卢西亚别墅的泥石流灾难:从数值模拟和事后现场调查中得出的理解和见解

摘要。山区潜在滑坡的评估是一个非常复杂的过程。目前,由于信息限制,事件理解很少。识别整个事件链并不是一项简单的任务,大规模浪费过程的影响取决于起源下游的条件。在本文中,我们提供了一个示例,说明评估可能导致自然灾害的事件链的复杂性。2017 年 12 月 16 日,Yelcho 山脉(智利南部)发生山体滑坡。在那次事件中,700 万立方米的岩石和土壤落在耶尔乔冰川上,在冰川终端沉积了 200 万立方米,其余的继续向下游流动,引发泥石流袭击了智利巴塔哥尼亚的圣卢西亚别墅,造成 22 人死亡。国家地质和矿业调查局(西班牙语为 Sernageomin)预计该地区会发生复杂的事件。然而,沿跑出区域的地形特征的影响比预期的更显着。在这项工作中,我们评估了导致泥石流袭击 Villa Santa Lucia 的条件。我们使用了泥石流后 Sernageomin 的专业人员生成的信息。我们进行了岩土工程测试来表征土壤。我们使用两个可以处理水土混合物流变学的流体动力学程序(r.avaflow 和 Flo-2D)模拟泥流。我们的结果表明土壤被归类为火山浮石。当受到剪切(成型)时,这种类型的土壤很容易受到结构倒塌的影响,以粘性液体的形式流动。从数值建模来看,我们得出结论,r.avaflow 的性能优于 Flo-2D。泥流模拟令人满意,混合物中的水含量为 30% 到 40%,这将需要大约 300 万立方米的水源。结合模拟和我们进行的土壤测试,我们估计在泥石流冲刷的区域中,土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害绘图中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。泥流模拟令人满意,混合物中的水含量为 30% 到 40%,这将需要大约 300 万立方米的水源。结合模拟和我们进行的土壤测试,我们估计在泥石流冲刷的区域中,土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害测绘中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。泥流模拟令人满意,混合物中的水含量为 30% 到 40%,这将需要大约 300 万立方米的水源。结合模拟和我们进行的土壤测试,我们估计在泥石流冲刷的区域中,土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害绘图中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。这将需要大约 300 万立方米的水源。结合模拟和我们进行的土壤测试,我们估计在泥石流冲刷的区域中,土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害测绘中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。这将需要大约 300 万立方米的水源。结合模拟和我们进行的土壤测试,我们估计在泥石流冲刷的区域中,土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害测绘中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害测绘中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。土壤中可能有大约 2 800 000 m 3 的水。因此,山谷的条件对于增强滑坡的影响至关重要。这个结果是相关的,因为它强调了评估完整的事件链以绘制危害的重要性。我们建议在未来的灾害测绘中,应包括结合水动力模拟的岩土工程研究,特别是当人类生命处于危险之中时。
更新日期:2020-08-26
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