CN108960680A - 一种泥石流松散物源活跃性判定方法 - Google Patents
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Abstract
一种泥石流松散物源活跃性判定方法，首先进行松散物源调查，确定泥石流物源的地质背景条件并取样测试；其次计算松散物源的颗粒特征参数，分别求取有效粒径、不均匀系数和曲率系数，计算颗粒特征函数值；再次获取松散物源的地形参数，通过测量松散物源堆积体的中心剖面，计算松散物源堆积体坡面的坡度特征函数；最后计算物源赋存状态并判断其活动方式。本发明方法测试手段成熟，计算模式简单，针对泥石流灾害评估与勘查，可快速判断泥石流沟内物源的活跃程度，从而为较准确的评估泥石流灾害的活跃性提供支撑，有效提高防灾工作者对灾害体的评价精准度。
Description
技术领域
本发明属于泥石流灾害防治领域，具体涉及一种泥石流松散物源活跃性判定方法。
背景技术
泥石流是我国山区典型地质灾害，动态风险评价和演化趋势预测是当前泥石流灾害防灾减灾中的重要问题。前人研究表明，物源与水体的耦合作用是泥石流灾害形成的重要灾变过程。松散物源转化成泥石流灾害具有两种模型，其一为松散物源进入沟道，转化成沟床质，在沟道径流侵蚀下启动形成泥石流，其二为松散物源在启动后，直接补给沟道流体形成泥石流。两种模型中，松散物源的启动均为关键过程，因此判断泥石流松散物源的活跃性是预测评价灾害演化趋势的基础支撑。
于现行泥的石流灾害评价与勘查方法中，泥石流物源评价主要考虑地形参数，根据堆积体的变形迹象判断物源是否活跃，能否产生动储量，通过对比堆积体坡度与自稳坡度之间的差别来计算总动储量，未将物源的地质体特征状态进行耦合分析，以致计算方法无法准确划分其活跃性的量级，难以研判单个物源的演化过程。在泥石流灾害勘查和预测泥石流灾害的演化趋势时，由于很难清楚阐述其物源特征与灾害规模与频率之间的关系，造成分析结论与实际灾害活动特征不符。
发明内容
本发明的目的是提供一种泥石流松散物源活跃性判定方法，通过调查与测试获取松散物源的土体颗粒特征参数与地形坡度参数，计算松散物源赋存状态值，根据赋存状态值与其活动方式之间的相关关系，判定松散物源的活跃性。该方法为预测泥石流灾害的演化趋势提供支撑，还可有效提高泥石流防治工程设计中的工程防灾效益。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种泥石流松散物源活跃性判定方法，包括以下步骤：
一、调查松散物源
根据泥石流灾害勘查规范和地质灾害调查规范，确定泥石流沟的地质背景条件；针对泥石流沟内重要物源，开展测量和取样工作，测量松散物源堆积体主剖面地形，同时开展堆积体取样，取样点在平面上尽量均匀分布，取样深度大于表层土体的粗化层厚度；
二、计算松散物源的颗粒特征参数
根据松散物源堆积体上的取样分布，分别测试各个取样点的和并利用有限元网格划分方法，计算各取样点所代表的单元格面积Si，利用面积加权法进行均一化分析，利用公式(1)加权计算堆积体的有效粒径参数，利用公式(2)加权计算不均匀系数，利用公式(3)计算加权曲率系数；
式中，为有效粒径加权值，为各取样点的特征粒径d5、d50、d90，
曲率系数加权值，为各取样点的曲率系数，
为不均匀系数加权值，为各取样点的不均匀系数，
将计算所得的松散堆积体的颗粒特征参数加权值代入公式(4)，计算颗粒特征函数值：
三、计算松散物源的地形参数
通过测量松散物源堆积体的中心剖面，根据地形变化将剖面分割成n个条带，每个条带的两条竖边以及横边的长度分别为hi-1、hi、li，采用加权平均法计算松散物源堆积体坡面的坡度特征函数表示为：
式中，为松散物源堆积体的地形坡度参数，L为纵切面在水平面上的总长度；
四、计算物源赋存状态并判断其活动方式
将计算所得的颗粒特征函数F(D)和坡度特征函数代入公式(6)，计算物源赋存状态值C，
根据C值所在区间判断泥石流松散物源的活动方式，进而通过活动方式判别活跃性，如表1所示，
表1泥石流松散物源活跃性判定标准
| 序号 | C值区间 | 松散物源活动方式 | 物源活跃性 |
| 1 | C≤1616 | 表层侵蚀 | 轻度 |
| 2 | 16＜C≤28.4＜C≤28.4 | 堆积体冲蚀拉槽 | 中度 |
| 3 | 28.4＜C.4＜C | 整体或局部崩滑 | 强烈 |
本发明的有益效果：
本发明提供一种利用堆积物源坡度和颗粒组成特性划分物源活跃程度的方法，通过野外调查获取松散物源的坡度、颗粒组成等参数，计算出物源赋存状态值，并据此划分物源活动模式，从而确定物源的活跃程度，克服了现有技术对泥石流物源仅通过定性描述其活动历史来判定其活跃性的不足；本发明野外调查方法和测试手段成熟，计算模式简单，针对泥石流灾害评估与勘查，可快速判断泥石流沟内物源的活跃程度，从而为较准确的评估泥石流灾害的活跃性提供支撑，有效提高防灾工作者对灾害体的评价精准度。
附图说明
图1是本发明取样点网格划分及各特征参数分布示意；
图2是本发明松散堆积体地形参数计算示意图；
图3是实施例中鼓儿山滑坡堆积体调查示意图；
图4是实施例中李家湾滑坡堆积体调查示意图；
图5是实施例中李家湾滑坡2016年9月局部滑动状态图；
图6是实施例中鼓儿山滑坡近10年以拉槽侵蚀为主的状态图。
具体实施方式
实施例
北川县陈家坝乡都坝河流域受2008年“5.12”地震影响，诱发发育大量崩滑流灾害。本实施例以李家湾滑坡、鼓儿山滑坡为分析对象，通过现场剖面测绘、滑坡堆积体采样测试手段，分析其赋存状态，并结合2008年-2018年间的活动特征来验证判别的准确性。
(1)确定被分析的松散物源的特征参数并采取土样
通过野外实地调查、测量及取样，获得所需分析的松散堆积物源的土体颗粒、地形坡度等参数，并跟踪调查其多年活动情况，以验证本发明所述方法的准确度。土样采集点分布、地形坡度测绘结果及分割方法，如图1～4所示。
(2)土工试验检测所取得的土样的颗粒粒径特征参数并加权计算
根据采集的土样颗粒分析测试结果，可计算出滑坡堆积体的土体颗粒特征值，计算过程如下：
表2案例分析点颗粒特征参数计算表
将表中计算所得颗粒参数代入下式，
计算出鼓儿山滑坡堆积体的F(D)＝11.45，李家湾滑坡堆积体F(D)＝8.40
(3)确定松散物源的坡度特征值
根据现场调查测绘滑坡堆积体松散物源的主剖面形态，计算出物源的坡度特征值，计算过程如下：
表3案例分析点坡度特征值计算表
计算结果为鼓儿山滑坡堆积松散物源李家湾滑坡堆积体松散物源的
(4)计算松散物源堆积体的赋存状态值
将步骤(2)计算所得物源颗粒特征值和步骤(3)计算所得地形特征参数值代入下式：
计算出C值，计算结果如下：
鼓儿山滑坡堆积体：C＝21.85
李家湾滑坡堆积体：C＝31.87
(5)判定松散物源活跃性
根据步骤(4)计算结果，鼓儿山滑坡堆积体赋存值为21.85，根据前述判别标准，当16＜C≤28.4，松散物源属于活跃性中等，其侵蚀方式主要为表层切沟拉槽，整体较稳定。
李家湾滑坡堆积体赋存值为31.87，根据前述判别标准，当C≥28.4，松散物源属于活跃性强烈，其侵蚀方式为整体或局部滑塌，整体欠稳定。
(6)实际活动情况验证
经过2008年-2017年十个水文年的演化，鼓儿山滑坡表现为整体稳定，堆积体表层拉槽侵蚀，如图5所示，李家湾滑坡堆积体与2016年局部下滑并堵断都坝河，如图6所示。两者的活动特征均与判定结果相吻合。
Claims (1)
1.一种泥石流松散物源活跃性判定方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、调查松散物源
根据泥石流灾害勘查规范和地质灾害调查规范，确定泥石流沟的地质背景条件；针对泥石流沟内重要物源，开展测量和取样工作，测量松散物源堆积体主剖面地形，同时开展堆积体取样，取样点在平面上尽量均匀分布，取样深度大于表层土体的粗化层厚度；
二、计算松散物源的颗粒特征参数
根据松散物源堆积体上的取样分布，分别测试各个取样点的和并利用有限元网格划分方法，计算各取样点所代表的单元格面积Si，利用面积加权法进行均一化分析，利用公式(1)加权计算堆积体的有效粒径参数，利用公式(2)加权计算不均匀系数，利用公式(3)计算加权曲率系数；
式中，为有效粒径加权值，为各取样点的特征粒径d5、d50、d90，
曲率系数加权值，为各取样点的曲率系数，
为不均匀系数加权值，为各取样点的不均匀系数，
将计算所得的松散堆积体的颗粒特征参数加权值代入公式(4)，计算颗粒特征函数值：
三、计算松散物源的地形参数
通过测量松散物源堆积体的中心剖面，根据地形变化将剖面分割成n个条带，每个条带的两条竖边以及横边的长度分别为hi-1、hi、li，采用加权平均法计算松散物源堆积体坡面的坡度特征函数表示为：
式中，为松散物源堆积体的地形坡度参数，L为纵切面在水平面上的总长度；
四、计算物源赋存状态并判断其活动方式
将计算所得的颗粒特征函数F(D)和坡度特征函数代入公式(6)，计算物源赋存状态值C，
根据C值所在区间判断泥石流松散物源的活动方式，进而通过活动方式判别活跃性，如表1所示，
表1泥石流松散物源活跃性判定标准
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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