CN109447415A - 一种强震后泥石流危险性划分方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种强震后泥石流危险性划分方法，属于泥石流防治工程技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；c、计算泥石流流域危险性判断指标S；d、判断泥石流流域危险性。本发明通过研究泥石流形成区的地形与地质特征，提出了定量的强震区单沟泥石流流域的危险性判断方法和指标，提高了泥石流的危险性划分准确性。
Description
技术领域
本发明涉及到泥石流防治工程技术领域，尤其涉及一种强震后泥石流危险性划分方法及其应用。
背景技术
泥石流是一种发生在山区的自然灾害。泥石流发生后，泥石流携带大量泥沙，冲毁城镇、破坏农田和森林、冲毁桥梁道路、阻断交通。强烈地震后在地震的强烈影响区内诱发了大量的滑坡与崩塌，为后期泥石流的发生提供了大量的固体物源。国内外研究表明，强烈地震影响区域在地震后的降雨过程中往往发生多处泥石流，有时还是群发性的泥石流；原来不是泥石流沟的流域，有可能在强烈地震的影响下演变为泥石流流域；原来是泥石流沟的流域，有可能在强烈地震的影响下演变为高频率泥石流流域，同时泥石流发生的规模会更大，其危险性更大。因为强烈地震前有的流域还不是泥石流沟，没有泥石流危险性；强烈地震前有的流域是泥石流沟，但泥石流危险性很小。但强烈地震后，泥石流流域可能有滑坡和崩塌发生，以及潜在的滑坡和崩塌发生，使原来的泥石流危险性有了显著的变化。目前国内外还没有准确的强震后泥石流危险性的判断方法。只有准确地判断泥石流危险性，即划分泥石流的危险性，才能根据其危险性大小，做出相应的评估、预警和治理。
目前的科学研究还没有准确的定量化方法确定泥石流的危险性划分方法，特别是强震区泥石流的危险性划分的定量方法。一般的泥石流危险性划分往往是区域的方法，通过遥感解译区域的泥石流堆积情况，结合一些现场调查，在区域尺度上判断泥石流的危险性。这些区域性的研究往往只能用于该区域，其他区域不能直接使用；同时，不能判断不同的单个泥石流流域的危险性，准确性较低。
对于强震区泥石流流域，因为强烈地震影响，流域的固体物源条件发生了很大变化，单沟的泥石流危险性变化很大，即使是相邻的泥石流流域，因为滑坡和崩塌的情况不同，其危险性变化可能完全不同，危险性的划分结果也可能完全不同，定量的准确划分单沟的泥石流危险性非常重要。
公开号为CN 104318058A，公开日为2015年01月28日的中国专利文献公开了一种基于雨量监测的泥石流预警方法，其特征在于，包括：根据历史降雨量数据建立的泥石流事件特征雨量模型、地表径流事件特征雨量模型、以及正常降雨事件特征雨量模型，并确定区分度函数；根据所述区分度函数确定衰减系数、权重系数以及临界阈值；采集前n日降雨量数据，引入衰减系数计算前n日有效雨量；引入权重系数和当日降雨量数据，并根据所述权重系数、当日降雨量数据和所述前n日有效雨量计算特征雨量；将所述特征雨量与所述临界阈值进行比较，根据比较结果确定当日降雨量是否能够引起泥石流事件。该专利文献公开的基于雨量监测的泥石流预警方法，通过历史降雨量数据建立相应的模型，计算相应的临界阈值，其仅仅是通过单一的降雨特征来判断是否能够引起泥石流事件，不能准确的对泥石流的危险性进行划分。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种强震后泥石流危险性划分方法及其应用，本发明通过研究泥石流形成区的地形与地质特征，提出了定量的强震区单沟泥石流流域的危险性判断方法和指标，提高了泥石流的危险性划分准确性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种强震后泥石流危险性划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；
b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；
c、计算泥石流流域危险性判断指标S；
S＝T0.2/G0.38 式1
其中，S为泥石流流域危险性判断指标；T为泥石流流域地形因子，通过式2计算；G为泥石流流域地质因子，通过式3计算；
T＝FJ(A/W2)0.2＝JA/L2(A/W2)0.2式2
其中，T为泥石流流域地形因子；F为泥石流流域形成区形状系数；L为泥石流流域形成区沟长，单位m；J为泥石流流域形成区沟床纵比降；A为泥石流流域形成区面积，单位m2；W为泥石流流域形成区沟道平均宽度，单位m；
G＝D/D0 式3
其中，G为泥石流流域地质因子；D为泥石流流域形成区颗粒粒径，是指形成区松散固体物质表面的平均颗粒中径粒径，单位mm；D0为粗颗粒最小粒径，D0＝2mm；
d、判断泥石流流域危险性；
当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；
当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；
当S≥0.15时，泥石流流域危险性大。
所述泥石流流域有主沟及1条以上支沟时，以最大的S值为判断指标判断泥石流流域的危险性。
本发明，适用于强烈地震影响区域内，短期和长期的地震影响时间下的单沟泥石流危险性等级划分。
本发明所述泥石流流域形成区是指泥石流流通通过区域和泥石流堆积扇以上区域。
本发明的基本原理如下：
强烈地震区泥石流的形成是由于降雨引起的山洪冲刷泥石流形成区的松散固体物质，起动这些固体物质形成泥石流。如果泥石流流域危险性判断指标S太小，则山洪的携沙能力不足，起动形成区沟道内固体物质困难，危险性小；反之，危险性大。
造成泥石流流域危险性判断指标S太小的原因有：
泥石流流域地形因子T太小：
1)泥石流流域形成区面积A太小，则汇水太少，不能形成大流量的山洪，起动固体物质比较困难；
2)泥石流流域形成区沟床纵比降J太小，起动固体物质很困难；
3)泥石流流域形成区形状系数F太小，不能汇流形成更大流量的山洪，起动固体物质也很困难；
4)泥石流流域形成区沟道平均宽度W太大，分散了山洪在形成区的水流，使携沙能力下降，形成泥石流条件较高。
泥石流流域地质因子G太大：泥石流流域形成区颗粒粒径D太大，山洪起动固体物质困难。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，“a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；c、计算泥石流流域危险性判断指标S；d、判断泥石流流域危险性；当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；当S≥0.15时，泥石流流域危险性大”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，本发明通过研究泥石流形成区的地形与地质特征，提出了定量的强震区单沟泥石流流域的危险性判断方法和指标，提高了泥石流的危险性划分准确性。
2、本发明，通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，提出了精细的泥石流流域危险性判断方法与分界值。
3、本发明，通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，给出了精细的计算指标，尤其是泥石流流域形成区颗粒粒径，使泥石流的危险性划分更准确。
4、本发明，通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，给出了精细的计算指标，尤其是泥石流流域形成区沟道平均宽度，提高了泥石流的危险性划分准确性。
5、本发明，通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，给出了精细的计算指标，包括定量的泥石流流域形成区沟床纵比降、泥石流流域形成区形状系数和泥石流流域形成区面积，进一步提高了泥石流的危险性划分准确性。
具体实施方式
实施例1
一种强震后泥石流危险性划分方法，包括以下步骤：
a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；
b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；
c、计算泥石流流域危险性判断指标S；
S＝T0.2/G0.38 式1
其中，S为泥石流流域危险性判断指标；T为泥石流流域地形因子，通过式2计算；G为泥石流流域地质因子，通过式3计算；
T＝FJ(A/W2)0.2＝JA/L2(A/W2)0.2式2
其中，T为泥石流流域地形因子；F为泥石流流域形成区形状系数；L为泥石流流域形成区沟长，单位m；J为泥石流流域形成区沟床纵比降；A为泥石流流域形成区面积，单位m2；W为泥石流流域形成区沟道平均宽度，单位m；
G＝D/D0 式3
其中，G为泥石流流域地质因子；D为泥石流流域形成区颗粒粒径，是指形成区松散固体物质表面的平均颗粒中径粒径，单位mm；D0为粗颗粒最小粒径，D0＝2mm；
d、判断泥石流流域危险性；
当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；
当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；
当S≥0.15时，泥石流流域危险性大。
“a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；c、计算泥石流流域危险性判断指标S；d、判断泥石流流域危险性；当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；当S≥0.15时，泥石流流域危险性大”，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，本发明通过研究泥石流形成区的地形与地质特征，提出了定量的强震区单沟泥石流流域的危险性判断方法和指标，提高了泥石流的危险性划分准确性。
实施例2
一种强震后泥石流危险性划分方法，包括以下步骤：
a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；
b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；
c、计算泥石流流域危险性判断指标S；
S＝T0.2/G0.38 式1
其中，S为泥石流流域危险性判断指标；T为泥石流流域地形因子，通过式2计算；G为泥石流流域地质因子，通过式3计算；
T＝FJ(A/W2)0.2＝JA/L2(A/W2)0.2式2
其中，T为泥石流流域地形因子；F为泥石流流域形成区形状系数；L为泥石流流域形成区沟长，单位m；J为泥石流流域形成区沟床纵比降；A为泥石流流域形成区面积，单位m2；W为泥石流流域形成区沟道平均宽度，单位m；
G＝D/D0 式3
其中，G为泥石流流域地质因子；D为泥石流流域形成区颗粒粒径，是指形成区松散固体物质表面的平均颗粒中径粒径，单位mm；D0为粗颗粒最小粒径，D0＝2mm；
d、判断泥石流流域危险性；
当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；
当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；
当S≥0.15时，泥石流流域危险性大。
所述泥石流流域有主沟及1条以上支沟时，以最大的S值为判断指标判断泥石流流域的危险性。
通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，提出了精细的泥石流流域危险性判断方法与分界值。
通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，给出了精细的计算指标，尤其是泥石流流域形成区颗粒粒径，使泥石流的危险性划分更准确。
实施例3
一种强震后泥石流危险性划分方法，包括以下步骤：
a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；
b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；
c、计算泥石流流域危险性判断指标S；
S＝T0.2/G0.38 式1
其中，S为泥石流流域危险性判断指标；T为泥石流流域地形因子，通过式2计算；G为泥石流流域地质因子，通过式3计算；
T＝FJ(A/W2)0.2＝JA/L2(A/W2)0.2式2
其中，T为泥石流流域地形因子；F为泥石流流域形成区形状系数；L为泥石流流域形成区沟长，单位m；J为泥石流流域形成区沟床纵比降；A为泥石流流域形成区面积，单位m2；W为泥石流流域形成区沟道平均宽度，单位m；
G＝D/D0 式3
其中，G为泥石流流域地质因子；D为泥石流流域形成区颗粒粒径，是指形成区松散固体物质表面的平均颗粒中径粒径，单位mm；D0为粗颗粒最小粒径，D0＝2mm；
d、判断泥石流流域危险性；
当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；
当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；
当S≥0.15时，泥石流流域危险性大。
所述泥石流流域有主沟及1条以上支沟时，以最大的S值为判断指标判断泥石流流域的危险性。
本发明，适用于强烈地震影响区域内，短期和长期的地震影响时间下的单沟泥石流危险性等级划分。
通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，给出了精细的计算指标，尤其是泥石流流域形成区沟道平均宽度，提高了泥石流的危险性划分准确性。
通过研究泥石流的危险性判断指标对泥石流形成的影响，给出了精细的计算指标，包括定量的泥石流流域形成区沟床纵比降、泥石流流域形成区形状系数和泥石流流域形成区面积，进一步提高了泥石流的危险性划分准确性。
下面结合具体实例对本发明的实施方式进行详细说明：
2008年汶川强烈地震影响区的映秀镇到汶川县城段是汶川地震强烈影响区，在汶川地震发生前，该区域曾经有泥石流发生过，一般仅单沟发生泥石流，频率较低。2010年8月13日和2013年7月10日，该区域遭遇强降雨，两次发生群发泥石流。该有降雨资料的区域内有6个泥石流流域，这两次群发泥石流过程中共发生了8次泥石流。采用本发明的公式对上述8次泥石流进行危险性判断。
首先通过地形图量取各泥石流流域的泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；通过式2计算得到泥石流流域地形因子T；通过式3计算得到泥石流流域地质因子G；再通过式1计算得到泥石流流域危险性判断指标S。
8次在汶川地震后泥石流的参数及计算的泥石流流域危险性判断指标S以及泥石流的实际发生情况如表1所示；表1为泥石流地形、地质及精细化危险性判断值表。表2为6个泥石流流域在汶川地震前泥石流地形、地质及精细化危险性判断值表。
| 沟名 | A(m<sup>2</sup>) | F | J | D(mm) | W(m) | T | G | S | 危险性 | 泥石流 | 发生时间 |
| 小麻溪沟 | 1650000 | 0.661 | 0.506 | 200 | 12 | 2.17 | 100 | 0.203 | 大 | 是 | 2010.8.13 |
| 小麻溪沟 | 1650000 | 0.661 | 0.506 | 250 | 15 | 1.99 | 125 | 0.183 | 大 | 是 | 2013.7.10 |
| 莲花心沟 | 7680000 | 0.307 | 0.318 | 50 | 5.5 | 1.19 | 25 | 0.304 | 大 | 是 | 2010.8.13 |
| 银厂沟 | 5020000 | 0.359 | 0.455 | 350 | 20 | 1.07 | 175 | 0.143 | 中 | 是 | 2013.7.10 |
| 大阴沟 | 14500000 | 0.488 | 0.393 | 250 | 20 | 1.56 | 125 | 0.175 | 大 | 是 | 2013.7.10 |
| 磨子沟 | 3170000 | 0.445 | 0.412 | 225 | 18 | 1.15 | 112.5 | 0.171 | 大 | 是 | 2010.8.13 |
| 磨子沟 | 3170000 | 0.445 | 0.412 | 1000 | 18 | 1.15 | 500 | 0.097 | 小 | 是 | 2013.7.10 |
| 太平沟 | 14200000 | 0.452 | 0.298 | 300 | 6 | 1.77 | 150 | 0.167 | 大 | 是 | 2013.7.10 |
表1
表2
根据精细化危险性判断标准进行精细化危险性判断：
当S≥0.15时，泥石流的危险性大；当0.1≤S＜0.15时，泥石流的危险性中等；当S＜0.1时，泥石流的危险性小。
表1中判断在汶川地震后泥石流的危险性大的有6个，都发生了泥石流；
表1中判断在汶川地震后泥石流的危险性中等的有1个，发生泥石流；
表1中判断在汶川地震后泥石流的危险性小的有1个，发生泥石流。
表2中判断在汶川地震前泥石流的危险性中的有1个，危险性小的有5个。说明汶川地震使泥石流流域的危险性显著增加。本发明可以应用于强烈地震区泥石流流域危险性的判断。
综上所述，应用本发明所述方法对强烈地震区泥石流的精细化危险性的判断准确性很高。强烈地震对泥石流流域的影响在泥石流的危险性判断中体现出来，可以用于强烈地震影响区的泥石流危险性判断，为灾后雨季避开泥石流危险，如灾后的帐篷、活动板房以及可以居住的民房需要避开危险性大的泥石流危险区；灾后规划重建，如灾后重建规划需要避开危险性中和大的泥石流危险区提供重要依据。
Claims (3)
1.一种强震后泥石流危险性划分方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过谷歌地球或地形图确定潜在泥石流流域的基本参数：泥石流流域形成区面积A、泥石流流域形成区形状系数F、泥石流流域形成区沟长L和泥石流流域形成区沟床纵比降J；
b、现场调查确定泥石流流域形成区沟道平均宽度W和泥石流流域形成区颗粒粒径D；
c、计算泥石流流域危险性判断指标S；
S＝T0.2/G0.38 式1
其中，S为泥石流流域危险性判断指标；T为泥石流流域地形因子，通过式2计算；G为泥石流流域地质因子，通过式3计算；
T＝FJ(A/W2)0.2＝JA/L2(A/W2)0.2 式2
其中，T为泥石流流域地形因子；F为泥石流流域形成区形状系数；L为泥石流流域形成区沟长，单位m；J为泥石流流域形成区沟床纵比降；A为泥石流流域形成区面积，单位m2；W为泥石流流域形成区沟道平均宽度，单位m；
G＝D/D0 式3
其中，G为泥石流流域地质因子；D为泥石流流域形成区颗粒粒径，是指形成区松散固体物质表面的平均颗粒中径粒径，单位mm；D0为粗颗粒最小粒径，D0＝2mm；
d、判断泥石流流域危险性；
当S＜0.1时，泥石流流域危险性小；
当0.1≤S＜0.15时，泥石流流域危险性中等；
当S≥0.15时，泥石流流域危险性大。
2.根据权利要求1所述的一种强震后泥石流危险性划分方法，其特征在于：所述泥石流流域有主沟及1条以上支沟时，以最大的S值为判断指标判断泥石流流域的危险性。
3.根据权利要求1所述的一种强震后泥石流危险性划分方法的应用，其特征在于：适用于强烈地震影响区域内，短期和长期的地震影响时间下的单沟泥石流危险性等级划分。
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- 2018-09-29 CN CN201811148411.XA patent/CN109447415B/zh active Active
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