CN104714260A - 一种泥石流灾害规模的预报的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泥石流灾害规模的预报方法，包括：预报装置根据泥石流的历时和最大流量，建立泥石流规模预测的基本模型；预报装置根据泥石流的洪峰滞流历时与洪水汇流历时的关系，确定泥石流历时；预报装置确定流域面积参数K值；预报装置根据泥石流洪峰滞流历时、最大流量和流域面积参数K值，确定泥石流灾害规模的预报最终模型；预报装置根据最终模型，预报泥石流的规模。利用本发明的预报方法，简单并且准确。

Description

一种泥石流灾害规模的预报的方法

技术领域

本发明属于灾害预报领域，特别涉及一种泥石流灾害规模的预报方法。

背景技术

泥石流是山区众多自然灾害中具有突发性灾变过程的主要灾种。据不完全资料，泥石流灾害波及全国23个省、市、自治区，不仅影响山区城镇、工矿、交通运输，能源基地、水利设施和国防建设以及农田村寨等各种建筑设施的安全，而且造成人畜伤亡。在全世界每年发生的泥石流造成数以亿计的经济损失和几百甚至上千人的伤亡，而我国是世界上泥石流灾情最严重的国家之一。

泥石流灾害规模的预报是泥石流可能造成灾害的规模等级、灾害范围、预警等级及危险区划定的首要指标参数，是防灾避灾的依据，也是泥石流防治工程特别是停淤坝工程设计及建设中的首要参数。泥石流灾害规模的预报是泥石流地区城市建设、水利工程、交通桥涵等勘测设计中泥石流灾害防治的一项基本资料。

泥石流灾害规模的预报方法是根据降雨对应泥石流的暴发及过程等参数使用理论模型进行分析计算。本灾害规模预测方法中推导出可靠性较高的理论模型计算方法，使泥石流规模预测具有可操作性和实用性。能在生产实践应用中进行合理预测计算并进行避让减灾提供可靠的结论。

目前，泥石流灾害规模的预报主要是一次泥石流总量和冲出固体物质总量。一次泥石流总量Wc是指一次泥石流暴发过程中冲出沟口断面的泥石流总量，可通过计算法和实测法确定。泥石流沟的一次总量的实体实测法困难，不具备测量条件。原有方法的的预报缺点是其中的时间参数一般以实际发生的为准。其数量的取得基本是难以实现，大多数沟域在近数十年间未暴发过泥石流的情况下就不能取得暴发历时数据。暴发过泥石流的沟域情况大多是调查中非专业人员凭借记亿和印象大体说明泥石流的暴发情况及时段的得来的，其准确性难以评价。

发明内容

基于现有技术中存在的上述技术问题。本发明的目的在于提出一种泥石流灾害规模的预报方法，提高了泥石流灾害规模的预报的准确性。

本发明提供了一种泥石流灾害规模的预报方法，包括：

预报装置根据泥石流的历时和最大流量，建立泥石流规模预测的基本模型；

预报装置根据泥石流的历时与洪峰滞流历时与洪水汇流历时的关系，确定泥石流历时；

预报装置确定流域面积参数K值；

预报装置根据泥石流洪峰滞流历时和流域面积参数K值，确定泥石流灾害规模的预报最终模型；

预报装置根据最终模型，预报泥石流的规模。

进一步的，泥石流规模预测的基本模型具体为：

$W_C=\frac{19\×T\×Qc}{72}=K\×\mathrm{Tc}\×Q$

其中，Tc表示泥石流的历时，单位为秒，Qc为泥石流最大流量，单位为立方米每秒，K表示为流域面积系数。

进一步的，流域面积参数K具体为：

$K=\frac{1}{3\×\sqrt{F}}$

其中，F为流域面积。

进一步的，泥石流灾害规模的预报最终模型具体为：

$\mathrm{Wc}=\frac{2\×\mathrm{\τ}}{9\×\sqrt{F}}\×\mathrm{Qc}$

其中，式中：τ表示流域洪峰汇流历时，Qc表示泥石流洪峰流量，F表示流域面积。

本发明的有益效果是：本发明的泥石流灾害的规模预测比较准确以及比较简单。

附图说明

图1为本发明的一种泥石流灾害规模的预报方法的流程示意图；

图2为本发明的一种泥石流灾害规模的预报方法流域泥石流总量的预测计算分析示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

泥石流灾害规模的预报方法是对应理泥石流的暴发及过程等参数进行模型推导，并得出模型计算中的可操作性参数方法，使推导出的理论模型具有可操作性和实用性。能在生产实践应用中进行合理性计算并得出可靠的结论。为防灾工作提供依据。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种泥石流灾害规模的预报方法：

步骤101：预报装置根据泥石流的历时和最大流量，建立泥石流规模预测的基本模型。

为找到合理性、准确性高的预测泥石流规模的方法，根据泥石流的历时和最大流量，进行流域泥石流总量的预测计算分析，按泥石流暴涨暴落的特点，将其过程线概化为一个五边形，如图2所示。由流量过程和时间线所包括面积就是泥石流的规模数量。

通过流量过程和时间线概化五边形进行泥石流灾害规模的预报计算，其基本模型的如公式一所示，

$W_C=\frac{19\×T\×Qc}{72}=K\×\mathrm{Tc}\×Q$

其中，Tc表示泥石流的历时，单位为秒(s)，Qc为泥石流最大流量，单位为立方米每秒，(m³/s)，K表示为流域面积系数。

步骤102、预报装置根据泥石流的历时与洪峰滞流历时与洪水汇流历时的关系，确定泥石流历时。

泥石流的暴发洪流过程大多数情况下和一般洪水是相似的。泥石流的过程线是相似洪流方面的结果，也是实际观测的结果。

从洪水过程线及汇流历时定义来看洪峰汇流历时即是洪峰到达点历时，洪水起始就在近出口降雨的径流形成时。按概化过程线把洪水过程线概化成五边形时，汇流历时与泥石流状态的洪水过程历时就呈两倍的关系：Tb＝2×τ。

通过分析可以获知，泥石流的暴发主要在洪峰滞流历时阶段，就是过程线中的中间1/3时段。在整个流域的洪水过程中，研究认为前端1/3时段为洪水流量小于1/4洪峰的情况，主要为清水流，后端1/3时段为洪水流量小于1/3洪峰的情况，主要为高夹沙水流情况。因此，泥石流的洪峰滞流历时与洪水汇流历时的关系计算式可形成下列等式：

$\mathrm{Tc}=\frac{1}{3}\×T_b=\frac{2\×\mathrm{\τ}}{3}$

在实际的泥石流暴发情况调查中，泥石流的暴发大多在整个流域的局部降暴雨激发下形成，其历时与洪水过程的全流域形成有很大的差异，因之采用洪峰滞流历时作为计算是符合泥石流的暴发实际情况的。

步骤103、预报装置确定流域面积参数K值。

计算系数K值与流域面积成对应的关系，详见下表。表中数据是依据不同沟域观测资料而得的一些数据。

计算系数K值取值参考表

流域面积F	F＜1km2	1＜F＜5km2	5＜F＜10km2	10＜F＜100km2	F＞100km2
						计算系数K	K＝0.262	K＝0.202	K＝0.113	K＝0.0378	K＝0.0252

根据上表中的K值与流域面积的关系，采用非线性分析，为便于尽快得出计算结论，把其指数调整为1/2次方，经相关性分析达到0.93，可满足要求。结果公式：

$K=\frac{1}{3\×\sqrt{F}}$

步骤104、预报装置根据泥石流洪峰滞流历时和流域面积参数K值，确定泥石流灾害规模的预报最终模型。

根据泥石流灾害规模的基本预报模型，和进行泥石流历时和泥石流面积系数K值的修正后公式如下：

$\mathrm{Wc}=\frac{2\×\mathrm{\τ}}{9\×\sqrt{F}}\×\mathrm{Qc}$

其中，式中：τ表示字-流域汇流历时，以小流域的洪水计算推理公式而得(s)，Qc表示泥石流洪峰流量，单位为平方米每秒(m³/s)，F表示流域面积，单位平方千米(km²)。

步骤105、预报装置根据最终模型，预报泥石流的规模。

泥石流灾害规模的预报方法在实践中进行了多次的应用，应用情况见下表。应用的流域面积范围从0.84-65.3km²，应用的泥石流容重范围从1.33-1.9t/m³，应用的流量范围从8.5-650.3m³/s。计算结果泥石流一次总量的应用范围从1.4-52.1万m³，泥石流固体物质一次总量的应用范围从0.3-18.2万m³。通过最终模型得到的计算结果，经过测试，可以被认为结果较满意，下表中的计算结果在生产实践中已经使用。泥石流流量可根据配方法进行计算得出。

泥石流灾害规模的方法应用表

泥石流灾害规模的预报还可以用于在风险区的确定。针对一确定的受威胁居民区后山小流域可进行风险区划定评价。结合对泥石流沟口堆积的范围及形态实验有如下关系：

最大堆积长度L＝12.8×Wc^0.25

最大堆积宽度B＝4.44×Wc^0.32

堆积面积S＝38.5×Wc^0.58

可按此根据泥石流灾害规模进行风险区确定，在此以总体规模大中小的划分三个级别进行，下列规模分级代表型数值，根据各级泥石流规模可对居民区潜在危险区划分确定。

泥石流规模分级代表型风险区确定主要数值表

本发明的优点，根据本发明的泥石流规模预测方法，在矮子沟等3条暴发过泥石流的沟域经过泥石流沟的专业人员调查访问的结果进行了比较，分析对比，具有较好的一至性，其结果是可靠的。泥石流灾害规模的预报方法还有以下优点，优点一：可通过每个小流域可取得的一些参数直接计算分析得出泥石流灾害的预报规模。优点二：泥石流灾害规模的预报计算方法简单，参数可确定取得，容易计算。改变原有的必需要有每个小流域泥石流的经历者进行调查访问才能得出结果的缺点。优点三：泥石流灾害规模的预报方法具有较广泛的应用范围，在没有暴发过泥石流或无见证情况下，可依据本法得出泥石流灾害的规模及最大长度宽度等危险范围预报结果。

上面描述仅是本发明的一个具体实施例，显然在本发明的技术方案指导下本领域的任何人所作的修改或局部替换，均属于本发明权利要求书限定的范围。

Claims (5)

1.一种泥石流灾害规模的预报方法，其特征在于，包括： 

预报装置根据泥石流的历时和最大流量，建立泥石流规模预测的基本模型； 

预报装置根据泥石流的历时与洪峰滞流历时与洪水汇流历时的关系，确定泥石流历时； 

预报装置确定流域面积参数K值； 

预报装置根据泥石流洪峰滞流历时和流域面积参数K值，确定泥石流灾害规模的预报最终模型； 

预报装置根据最终模型，预报泥石流的规模。 

2.如权利要求1的泥石流灾害规模的预报方法，其特征在于，所述泥石流规模预测的基本模型具体为： 

其中，Tc表示泥石流的历时，单位为秒，Qc为泥石流最大流量，单位为立方米每秒，K表示为流域面积系数。 

3.如权利要求1的泥石流灾害规模的预报方法，其特征在于，泥石流的历时与洪峰滞流历时与洪水汇流历时的关系为： 

。

4.如权利要求1的泥石流灾害规模的预报方法，其特征在于，所述流域面积参数K具体为： 

其中，F为流域面积。 

5.如权利要求1的泥石流灾害规模的预报方法，其特征在于，泥石流灾害规模的预报最终模型具体为： 

其中，式中：τ表示流域洪峰汇流历时，Qc表示泥石流洪峰流量，F表示流域面积。