【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于地質災害防災減災，涉及地質災害氣象預警，具體涉及一種泥石流動力預警方法。
技術介紹
1、基于降雨預報等氣象數據來開展地質災害氣象預警，能夠在強降雨來臨前對地質災害發生的可能性大小提前進行預警預報，可為受威脅群眾避險撤離爭取寶貴時間，是地質災害防災避險的重要措施之一。在各類地質災害中，泥石流由于發生突然、流域范圍大，常造成群死群傷事件，故而成為地質災害氣象預警的重點和難點。此外，泥石流的發生與降雨入滲、產流匯流過程密切相關，不同流域的水文條件不同，使得區域內各溝谷的發災情況存在明顯差異，僅基于統計規律開展泥石流區域氣象預警，空報情況是難以避免的，故亟需開展基于發災機理的泥石流氣象預警方法研究。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種泥石流動力預警方法，其基于泥石流發災機理對每一條泥石流溝建立動力預警模型，有針對性地開展產匯流及啟動風險分析，將有利于提高泥石流災害氣象預警能力。
2、本申請專利技術人需要強調的是，泥石流啟動機理復雜，基于泥石流啟動、致災機理，模擬流域范圍內每一條溝的降雨入滲、產流匯流過程，針對性的設置預警指標是開展精準預警預報的關鍵。
3、為實現上述目的，本專利技術提供了如下技術方案：
4、這種泥石流動力預警方法，包括以下步驟：
5、步驟1、獲取泥石流流域可啟動物源量和預報降雨條件下可能徑流量，根據所述可啟動物源量和可能徑流量，分別計算目標溝道的預報日降雨條件下水石混合體密度ρ
6、步驟2、獲取主滑方向泥石流啟動時水石混合體的最終臨界密度ρ，并結合日尺度水石混合體密度預警等級判定規則確定預報日降雨條件下的第一預警等級t1，結合小時尺度水石混合體密度預警等級判定規則確定極端小時降雨條件下的第二預警等級t2；當所述第一預警等級t1和第二預警等級t2不一致時，選取更高預警等級作為目標泥石流流域的發布預警等級t。
7、具體地，所述泥石流動力預警方法具體包括：
8、①獲取泥石流流域可啟動物源量：
9、根據研究區域泥石流發育規律、目標泥石流溝道內泥石流發育歷史、結合現場調查溝道物源堆積情況確定可能發生的泥石流類型，根據所述泥石流類型計算可啟動物源量。具體地，對于可能發生土力類泥石流的流域，以強降雨誘發斜坡失穩的滑體作為啟動物源；對于可能發生水力類泥石流的流域，以溝道內堆積的溝道物源強在降雨條件下可起動部分為啟動物源；對于水力類、土力類泥石流均可能發生的流域，以二者共同(即強降雨誘發斜坡失穩的滑體和溝道內堆積的溝道物源在強降雨條件下能起動部分)作為啟動物源。
10、其中，在進行斜坡失穩滑體體積評估時將斜坡簡化為無限斜坡，通過開展斜坡單元穩定性計算并判斷可能失穩的斜坡單元，通過斜坡單元面積與滑體平均厚度相乘估算斜坡失穩的滑體體積。其中，斜坡失穩的滑體體積的計算公式如下式(2)：
11、vs1＝∑si?h????????????????????式(2)
12、式(2)中，vs1為降雨條件下流域斜坡失穩土體體積，si為第i個斜坡單元面積，h為滑體平均厚度。
13、其中，降雨條件下溝道可啟動物源量按現行一次最大沖出量確定，即采用溝道內堆積物一次最大沖出量估算溝道啟動物源量，依據經驗確定。
14、②計算預報降雨條件下可能徑流量
15、確定泥石流流域范圍，評估強降雨前目標溝道的巖土體飽和程度，植被類型和土地利用類型，采用水文模型計算預報降雨條件下的流域可能徑流量(包括日徑流總量和小時最大徑流量)，并根據流域內人類生活用水排放、農業灌溉等影響進行修正。若溝道有徑流監測、泥水位監測等，采用降雨前3小時的實際監測數據對流域可能徑流量進行實時修正。
16、按照式(3)計算日徑流總量，按照式(4)計算小時最大徑流量：
17、
18、
19、式(3)、式(4)中，qd為日徑流總量，qh為小時最大徑流量，pd為預警當日預報降雨量，ph為預警當日小時極端降雨量，s為流域可能最大滯留量，cn為無量綱參數，vdw為降水條件下日徑流總量，vhw為降水條件下小時徑流總量，a為流域面積。
20、③反演泥石流臨界啟動工況
21、根據目標泥石流溝道地形，沿主溝方向取典型剖面，確定匯水區、流通區和堆積區范圍。針對匯水區和流通區，根據野外調查初步設定水石體混合初始密度ρ0，通過多次設定上覆堆積層的范圍(-d1，d1)、(-d2，d2)……(-dn，dn)，逐步反演泥石流啟動工況直至模擬的水石混合體密度的精度滿足要求，最終確定主滑方向泥石流啟動時水石混合體的臨界密度ρ，見表1。
22、表1反演模擬設計工況
23、
24、
25、④根據所述可啟動物源量和可能徑流量，分別計算目標溝道的預報日降雨條件下水石混合體密度ρd和極端小時降雨條件下水石混合體密度ρh，其中，預報日降雨條件下水石混合體密度的計算公式為下式(5)，極端小時降雨條件下水石混合體密度的計算公式為下式(6)：
26、
27、
28、式(5)、式(6)中，ρd為日尺度水石混合體密度，ρh為小時尺度水石混合體密度；ρw為水體密度；ρs為堆積體顆粒密度；vdw為降雨條件下日徑流總量；vhw為降雨條件下小時徑流總量；vs1為降雨條件下流域斜坡失穩的滑體體積，由式(1)計算得到；vs2為降雨條件下溝道可啟動物源體積，采用溝道內堆積物一次最大沖出量估算溝道啟動物源體積，依據經驗確定，α、β為實際起動比例。
29、⑤確定預警指標
30、以預報日降雨條件下水石混合體密度ρd的數值范圍為第一主要判定規則，見下式(7)初步確定日尺度預警等級t0d，并結合日徑流總量與流域歷史最大徑流量的比較結果對日尺度預警等級t0d進行調整，進而確定預報日降雨條件下的第一預警等級t1；
31、以極端小時降雨條件下水石混合體密度ρh的數值范圍為第二主要判定規則，見下式(8)初步確定小時尺度預警等級t0h，并結合小時最大徑流量與流域歷史最大徑流量的比較結果對小時尺度預警等級t0h進行調整，進而確定極端小時降雨條件下的第二預警等級t2；
32、
33、
34、式(7)、式(8)中，t0d為第一主要判定規則下確定的日尺度預警等級，t0h為第二主要判定規則下確定的小時尺度預警等級；ρ為主滑方向泥石流啟動時水石混合體的最終臨界密度，ρd為預報日降雨條件下水石混合體密度，ρh為極端小時降雨條件下水石混合體密度。
35、其中，對日尺度預警等級t0d進行調整，具體為：當日尺度水石混合體密度ρd在特定范圍內，若日徑總流量大于流域歷史最大徑流量，則將確定的預報日降雨條件下的日尺度預警等級t0d調高1級，作為第一預警等級t1；
36、對小時尺度預警等級t0h進行調整，具體為：當本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種泥石流動力預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：
3.根據權利要求2所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，根據所述泥石流類型計算可啟動物源量具體包括：
4.根據權利要求3所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，斜坡失穩的滑體體積的計算公式如下式(2)：
5.根據權利要求1所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述預報降雨條件下可能徑流量包括日徑流總量和小時最大徑流量。
6.根據權利要求5所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述日徑流總量的計算公式如下式(3)，所述小時最大徑流量的計算公式如下式(4)：
7.根據權利要求6所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述步驟1中目標溝道的預報日降雨條件下水石混合體密度的計算公式為下式(5)，極端小時降雨條件下水石混合體密度的計算公式為下式(6)：
8.根據權利要求1所述泥石流動力預警方法，其特征在于，所述步驟2中獲取主滑方向泥石流啟動時水石混合體的最終臨界密度ρ的具體過程包
9.根據權利要求1所述泥石流動力預警方法，其特征在于，所述步驟2中，所述日尺度水石混合體密度預警等級判定規則為：
10.根據權利要求9所述泥石流動力預警方法，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種泥石流動力預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：
3.根據權利要求2所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，根據所述泥石流類型計算可啟動物源量具體包括：
4.根據權利要求3所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，斜坡失穩的滑體體積的計算公式如下式(2)：
5.根據權利要求1所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述預報降雨條件下可能徑流量包括日徑流總量和小時最大徑流量。
6.根據權利要求5所述的泥石流動力預警方法，其特征在于，所述日徑流總量的計算公式如下...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳春利，肖銳鏵，王惠卿，劉艷輝，梁宏錕，方志偉，徐為，蘇永超，
申請(專利權)人：中國地質環境監測院自然資源部地質災害技術指導中心，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。