CN110779499A - 一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，属于高寒山区灾害防治工程领域，其特征在于：判别冰川的属性，计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H。本发明通过考虑冰湖后缘地形特征，冰湖形态特征，冰崩体的体积，冰崩体与冰湖的高差以及冰崩体与冰湖之间的位置关系，建立了更精确的冰崩在冰湖中形成的涌浪计算式，为判断冰湖是否溃决提供科学合理的依据。

Description

一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法
技术领域
本发明涉及到高寒山区灾害防治工程领域，尤其涉及一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法。
背景技术
冰崩的发生往往由于冰川的前部上缘的拉张裂隙，在持续的张力作用下，由于气温的突变，使得冰川的前部完全脱离冰川体，形成冰崩。降雨也会加剧这类冰崩的发生。有的冰川前缘已经进入冰湖正上方，一旦发生冰崩，冰崩体将直接垂直坠落进入冰湖。滑坡、崩塌、泥石流、雪崩或冰川运动入水冲击海洋、海湾、河湖及水库区水体时都能产生涌浪波。该类型波是非周期性长波，并且有强烈的非线性，介于中等水波至浅水波之间。目前，国内外学者对冰崩在冰湖中形成的涌浪高度的研究非常少，主要是研究滑坡入水造成的涌浪高度计算。
申请号为CN201610630522.9的中国专利文献公开了一种冰湖溃决型泥石流的防治方法及其应用，该方法结合流域的地形地貌特征参数、降雨特征参数、以及流域内物源特征参数和主河的输移能力等，确定溃决洪水泥石流的洪峰流量阈值；然后基于对冰碛坝体的现场调查、取样、室内测试获得的基本参数，判断每个计算区域内的冰碛坝体的稳定性并进行危险性分类；在此基础上确定冰碛坝体中桩柱结构体的体型参数及其分布方式。该专利文献公开的冰湖溃决型泥石流的防治方法及其应用，针对冰碛坝内埋藏冰消融、冰滑坡和冰崩入湖导致的冰湖突然溃决易形成特大型泥石流灾害，能有效控制坝体下切速度，延长溃决洪水下泄时间，削弱溃决洪水峰值流量，减小和调控溃决洪水形成泥石流的规模。但是，由于未考虑到冰崩体的体积以及与冰湖的高差，冰湖水深，不能精确计算冰崩垂直坠落在冰湖中形成的涌浪，因而不能从根本上判断冰湖是否溃决，不能提供相应依据。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，本发明通过考虑冰湖后缘地形特征，冰湖形态特征，冰崩体的体积，冰崩体与冰湖的高差以及冰崩体与冰湖之间的位置关系，建立了更精确的冰崩在冰湖中形成的涌浪计算式，为判断冰湖是否溃决提供科学合理的依据。
本发明通过下述技术方案实现：
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
所述冰崩体与冰湖湖面的高程差H0是指冰崩体的质心和冰湖湖面的高程之差，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置与高程及冰湖湖面高程后获得。
所述冰崩体与冰湖末端之间的距离J是指冰崩体从冰崩体质心位置运动进入冰湖之前的距离，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置从上到下顺冰崩运动到冰湖之前的路程后获得。
所述冰崩体与冰湖距离系数c1通过式8计算获得；
c1＝1-0.2J0.5 式8。
所述冰崩体势能E通过式9计算获得；
E＝ρVgH0 式9；
其中：ρ为冰的比重，ρ＝900kg/m3，g为重力加速度，g＝9.81m/s2；γ为水的比重，γ＝1000kg/m3。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，“判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H”，较现有技术而言，通过考虑冰湖后缘地形特征，冰湖形态特征，冰崩体的体积，冰崩体与冰湖的高差以及冰崩体与冰湖之间的位置关系，建立了更精确的冰崩在冰湖中形成的涌浪计算式，为判断冰湖是否溃决提供科学合理的依据。
2、本发明，考虑到冰湖水深对涌浪高度的影响，通过全面考虑冰崩形成涌浪的冰湖水深影响因素，并考虑到冰湖水深和冰崩体厚度的关系及其影响，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，通过全面考虑冰崩形成涌浪的冰崩体厚度及冰湖水深影响因素，保障了防灾适用性。
3、本发明，考虑到冰湖上端冰湖宽度对冰崩体形成涌浪的影响，通过全面考虑冰崩形成涌浪的冰湖宽度影响因素，以定量的方式精确计算出涌浪的高度，极大的保障了防灾适用性。
4、本发明，通过调查测绘确定冰崩体的长度、宽度和面积，由冰川面积计算冰崩体的厚度及体积；通过确定冰崩体的质心的高程，冰湖水面高程得到冰崩体与冰湖的高程差，可以计算出冰崩体进入冰湖时的势能，以及转化为进入冰湖的动能，考虑到冰崩体与冰湖之间的距离以及冰崩体运动中部分冰体会停留在运动通道上，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，以定量的方式精确计算出涌浪的高度，极大的提高了防灾适用性。
具体实施方式
实施例1
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
“判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H”，较现有技术而言，通过考虑冰湖后缘地形特征，冰湖形态特征，冰崩体的体积，冰崩体与冰湖的高差以及冰崩体与冰湖之间的位置关系，建立了更精确的冰崩在冰湖中形成的涌浪计算式，为判断冰湖是否溃决提供科学合理的依据。
实施例2
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
实施例3
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
所述冰崩体与冰湖湖面的高程差H0是指冰崩体的质心和冰湖湖面的高程之差，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置与高程及冰湖湖面高程后获得。
实施例4
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
所述冰崩体与冰湖湖面的高程差H0是指冰崩体的质心和冰湖湖面的高程之差，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置与高程及冰湖湖面高程后获得。
所述冰崩体与冰湖末端之间的距离J是指冰崩体从冰崩体质心位置运动进入冰湖之前的距离，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置从上到下顺冰崩运动到冰湖之前的路程后获得。
考虑到冰湖水深对涌浪高度的影响，通过全面考虑冰崩形成涌浪的冰湖水深影响因素，并考虑到冰湖水深和冰崩体厚度的关系及其影响，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，通过全面考虑冰崩形成涌浪的冰崩体厚度及冰湖水深影响因素，保障了防灾适用性。
实施例5
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
所述冰崩体与冰湖湖面的高程差H0是指冰崩体的质心和冰湖湖面的高程之差，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置与高程及冰湖湖面高程后获得。
所述冰崩体与冰湖末端之间的距离J是指冰崩体从冰崩体质心位置运动进入冰湖之前的距离，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置从上到下顺冰崩运动到冰湖之前的路程后获得。
所述冰崩体与冰湖距离系数c1通过式8计算获得；
c1＝1-0.2J0.5 式8。
实施例6
一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
所述冰崩体与冰湖湖面的高程差H0是指冰崩体的质心和冰湖湖面的高程之差，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置与高程及冰湖湖面高程后获得。
所述冰崩体与冰湖末端之间的距离J是指冰崩体从冰崩体质心位置运动进入冰湖之前的距离，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置从上到下顺冰崩运动到冰湖之前的路程后获得。
所述冰崩体与冰湖距离系数c1通过式8计算获得；
c1＝1-0.2J0.5 式8。
所述冰崩体势能E通过式9计算获得；
E＝ρVgH0 式9；
其中：ρ为冰的比重，ρ＝900kg/m3，g为重力加速度，g＝9.81m/s2；γ为水的比重，γ＝1000kg/m3。
通过调查测绘确定冰崩体的长度、宽度和面积，由冰川面积计算冰崩体的厚度及体积；通过确定冰崩体的质心的高程，冰湖水面高程得到冰崩体与冰湖的高程差，可以计算出冰崩体进入冰湖时的势能，以及转化为进入冰湖的动能，考虑到冰崩体与冰湖之间的距离以及冰崩体运动中部分冰体会停留在运动通道上，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，以定量的方式精确计算出涌浪的高度，极大的提高了防灾适用性。
下面以室内模拟方法，采用本发明对在不同冰湖特征情况下冰崩产生的涌浪高度计算方法进行验证。
室内实验水池长8m，宽0.5m，高0.5m。实验前在水池中蓄水水深h＝0.15m。采用接近长方体的塑料桶装水的方法，使其整体比重为900kg/m3，即与冰的比重相同。实验采用的塑料桶冰体有4种规格：冰体1：体积V＝0.0058m3，宽度W＝0.195m,厚度D＝0.115m；冰体2：体积V＝0.0113m3，宽度W＝0.24m,厚度D＝0.15m；冰体3：体积V＝0.0154m3，宽度W＝0.255m,厚度D＝0.18m；冰体4：体积V＝0.0237m3，宽度W＝0.31m,厚度D＝0.185m。实验时冰体在水池水面上方高差0.03m-0.35m范围，以30度，弧度为0.524的坡度滑入水池中，测量冰体滑入水池中产生的涌浪高度H’(m)。
表1为实验中的参数以及采用本发明的计算公式计算结果及误差表。
Figure BDA0002247934330000091
Figure BDA0002247934330000101
表1
实验测试结果与本发明计算结果对比，最大误差约27％，有8个的误差在10％以内。可见本发明可以得到较准确的考虑冰湖特征的冰崩在冰湖内造成涌浪高度计算结果，能够为高寒山区冰崩造成灾害的防御提供更好的理论数据参考；对于冰崩减灾具有更高的防灾适用性，极大的提高了冰崩减灾的防治效果。

Claims (6)

1.一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：判别冰川的属性，调查测绘确定冰崩后端冰裂缝的位置、冰崩的前端位置、冰崩的平均长度L和冰崩的平均宽度W，通过式1计算冰崩面积A，通过式2计算冰崩体积V；测量冰川的长度与冰川的宽度，计算冰川面积F，并由冰川面积F计算潜在冰崩体的厚度D；确定冰崩体与冰湖湖面的高程差H0、冰崩体与冰湖末端之间的距离J、冰湖末端宽度b、冰湖末端前地表坡度P、冰湖面积Ag和冰湖平均水深h；冰湖末端宽度b是指冰湖最靠近上游端的湖面宽度，通过调查测绘测量；冰湖末端前地表坡度P是指冰湖上游临近冰湖段地表坡度，通过调查测绘确定；冰湖面积Ag通过调查测绘测量；通过式3计算冰湖平均水深h；通过式4计算冰崩在冰湖中形成的涌浪高度H；
A＝LW 式1；
V＝AD 式2；
h＝0.104Ag0.42 式3；
H＝c0c1E0.4W0.5/[(γg)0.4b0.5P0.55h0.6] 式4；
其中：c0为相对水深系数，当h/D大于0.7时，c0为0.16；当h/D小于0.7时，c0为0.12；c1为冰崩体与冰湖距离系数；E为冰崩体势能，单位J。
2.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：所述判别冰川的属性是指区别冰川为大陆性冰川、海洋性冰川或悬冰川，若为大陆性冰川，则通过式5计算；若为海洋性冰川，则通过式6计算，若为悬冰川，则通过式7计算；
D＝-11.32+53.21F0.3 式5；
D＝5.2+15.4F0.5 式6；
D＝34.4F0.45 式7。
3.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：所述冰崩体与冰湖湖面的高程差H0是指冰崩体的质心和冰湖湖面的高程之差，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置与高程及冰湖湖面高程后获得。
4.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：所述冰崩体与冰湖末端之间的距离J是指冰崩体从冰崩体质心位置运动进入冰湖之前的距离，通过调查测绘确定冰崩体及冰崩体质心位置从上到下顺冰崩运动到冰湖之前的路程后获得。
5.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：所述冰崩体与冰湖距离系数c1通过式8计算获得；
c1＝1-0.2J0.5 式8。
6.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖特征的冰崩形成涌浪高度的计算方法，其特征在于：所述冰崩体势能E通过式9计算获得；
E＝ρVgH0 式9；
其中：ρ为冰的比重，ρ＝900kg/m3，g为重力加速度，g＝9.81m/s2；γ为水的比重，γ＝1000kg/m3。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110203383A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-25 Phelps Matthew B Method to determine percentage of damage to structure from single or multiple forces
JP2016180620A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 カシオ計算機株式会社 波高設定装置、波高設定方法及びプログラム
CN107016185A (zh) * 2017-03-31 2017-08-04 中国地质科学院探矿工艺研究所 一种冰碛湖溃决洪水峰值流量预测的计算方法
CN109781075A (zh) * 2018-12-13 2019-05-21 中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所 一种海洋浪高测量系统及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110203383A1 (en) * 2010-02-11 2011-08-25 Phelps Matthew B Method to determine percentage of damage to structure from single or multiple forces
JP2016180620A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 カシオ計算機株式会社 波高設定装置、波高設定方法及びプログラム
CN107016185A (zh) * 2017-03-31 2017-08-04 中国地质科学院探矿工艺研究所 一种冰碛湖溃决洪水峰值流量预测的计算方法
CN109781075A (zh) * 2018-12-13 2019-05-21 中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所 一种海洋浪高测量系统及方法

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