CN110866330A - 一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法 - Google Patents

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CN110866330A CN201911028304.8A CN201911028304A CN110866330A CN 110866330 A CN110866330 A CN 110866330A CN 201911028304 A CN201911028304 A CN 201911028304A CN 110866330 A CN110866330 A CN 110866330A
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Abstract

本发明公开了一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，属于灾害防治工程领域，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数；S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得。本发明通过充分考虑冰湖前地形特征，冰湖水深，冰崩体的体积以及与冰湖的高差，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，能够更加精确的判断冰湖是否产生溃决，提高防灾适用性。

Description

一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法
技术领域
本发明涉及到灾害防治工程领域，尤其涉及一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法。
背景技术
冰崩是一种发生在高寒山区的自然现象，冰崩的下游往往还有冰湖存在。冰崩发生后，冰块运动到冰湖中，往往形成巨大的涌浪，抬高冰湖水位，引发冰湖溃决，形成冰湖溃决泥石流，再冲入下游河道，堵塞河道，再溃决，形成次生灾害链。因此，冰崩不仅可能危害其附近山坡下的范围，还有可能影响到河道上下游。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。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。黄波林等(黄波林，陈小婷，殷跃平，张衡，滑坡崩塌涌浪计算方法研究，工程地质学报，2012，20(6)：909-915)总结了滑坡涌浪高度及传播距离的计算方法，并给出了危岩体入水的涌浪高度计算方法。Zweifel(Zweifel A，Zuccala D，Gatti D.Comparison between computed and experimentallygenerated impulse waves.Journal of Hydraulic Engineering，2007，133(2):208-216.)研究了不同滑坡体入水滑体的密度变化对涌浪高度的影响，给出了滑坡入水的涌浪高度计算方法。
以上述研究为代表的现有技术，对于冰崩进入冰湖形成的涌浪计算还是存在诸多问题，如：滑坡体与冰崩体在质量上有很大的不同，滑坡体容重大，直接进入水体并下沉，冰崩体容重小，小于水的比重，冰崩体进入冰湖后，先下沉再上浮，因此形成的涌浪高度差别很大；涌浪高度计算中没有考虑滑入角度的影响；冰崩体可能在冰湖上方垂直落入冰湖，而滑坡和崩塌很少有这种现象，即使有，其体积往往很小。
公开号为CN 106250635A，公开日为2016年12月21日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，由于不能计算冰崩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，致使主动防灾性较差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，本发明通过充分考虑冰湖前地形特征，冰湖水深，冰崩体的体积以及与冰湖的高差，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，能够更加精确的判断冰湖是否产生溃决，提高防灾适用性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；大陆性冰川或海洋性冰川气候干燥、降雪量少与负温低而雪线又高，收入少支出也少，活动性弱，冰舌短，冰川地质地貌作用弱，这属于大陆性冰川；反之，属于海洋性冰川；若悬贴于山坡上而不下降到山麓，冰川规模小，冰体厚度薄，冰川面积不足1km2，则为悬冰川；通过调查测绘确定冰崩体的基本数据，包括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，计算冰崩面积A和冰崩体积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；
A＝LW 式1
V＝AD 式2
其中，D为潜在冰崩体的厚度，单位m；F为冰川面积，单位km2；A为冰崩面积，单位m2；L为冰崩的平均长度，单位m；W为冰崩的平均宽度，单位m；V为冰崩体积，单位m3；
S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数，包括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、冰湖面积Ag、冰湖平均水深h和冰湖末端前地表坡度P；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；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；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；冰湖平均水深h通过式3计算；
h＝0.104Ag0.42 式3
其中，H为涌浪高度，单位m；H0为冰崩体与冰湖湖面的高程差，单位m；J为冰崩体与冰湖末端之间的距离，单位km；b为冰湖末端宽度，单位m；Ag为冰湖面积Ag，单位m2；h为冰湖平均水深，单位m；P为冰湖末端前地表坡度，单位rad；
S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得；
H＝c0c1E1.5/[(γg)1.5P0.55h5] 式4
其中，c0为相对水深系数，当h/D＞0.7时，c0＝0.22；当h/D＜0.7时，c0＝0.165；c1为冰崩体与冰湖距离系数，通过c1＝1-0.2J0.5计算；E为冰崩体势能，单位J，通过E＝ρVgH0计算；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。
所述步骤S1中，若为大陆性冰川，则通过D＝-11.32+53.21F0.3计算潜在冰崩体的厚度。
所述步骤S1中，若为海洋性冰川，则通过D＝5.2+15.4F0.5计算潜在冰崩体的厚度。
所述步骤S1中，若为悬冰川，则通过D＝34.4F0.45计算潜在冰崩体的厚度。
冰崩在冰湖中形成涌浪由于冰崩体巨大的动能，由冰崩体势能转化而来，巨大的入水面积推动冰湖中的水体形成涌浪，可以形成较高的涌浪高度并传播很远的距离。冰崩的主体是冰，因此其比重是固定的。
冰崩体积越大，冰崩与冰湖的高差越大，其势能越大，在冰湖中形成的涌浪高度越大；冰湖上游地形越缓，坡度越小，进入冰湖的冰崩体沿水平方向运动速度越大，形成的涌浪高度越大；冰湖水深越大，冰崩体在冰湖内的影响范围越小，冰崩体在冰湖中形成的涌浪高度越小。
当冰湖水深与冰崩体的厚度之比较小时，冰崩体的巨大厚度作用在冰湖上并产生涌浪的作用有限，涌浪高度较小；冰崩体距离冰湖越远，进入冰湖形成涌浪的冰体越少，涌浪高度越小。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，通过充分考虑冰湖前地形特征，冰湖水深，冰崩体的体积以及与冰湖的高差，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，能够更加精确的判断冰湖是否产生溃决，提高防灾适用性。
2、本发明，考虑到冰湖上游地形坡度对入水冰崩体运动和进入冰湖的角度的影响；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，通过全面考虑冰崩形成涌浪的地形坡度影响因素，极大的提高了防灾适用性。
3、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，从而以定量的方式精确计算出涌浪的高度，利于提高防灾效果。
具体实施方式
实施例1
一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，包括以下步骤：
S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；大陆性冰川或海洋性冰川气候干燥、降雪量少与负温低而雪线又高，收入少支出也少，活动性弱，冰舌短，冰川地质地貌作用弱，这属于大陆性冰川；反之，属于海洋性冰川；若悬贴于山坡上而不下降到山麓，冰川规模小，冰体厚度薄，冰川面积不足1km2，则为悬冰川；通过调查测绘确定冰崩体的基本数据，包括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，计算冰崩面积A和冰崩体积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；
A＝LW 式1
V＝AD 式2
其中，D为潜在冰崩体的厚度，单位m；F为冰川面积，单位km2；A为冰崩面积，单位m2；L为冰崩的平均长度，单位m；W为冰崩的平均宽度，单位m；V为冰崩体积，单位m3；
S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数，包括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、冰湖面积Ag、冰湖平均水深h和冰湖末端前地表坡度P；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；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；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；冰湖平均水深h通过式3计算；
h＝0.104Ag0.42 式3
其中，H为涌浪高度，单位m；H0为冰崩体与冰湖湖面的高程差，单位m；J为冰崩体与冰湖末端之间的距离，单位km；b为冰湖末端宽度，单位m；Ag为冰湖面积Ag，单位m2；h为冰湖平均水深，单位m；P为冰湖末端前地表坡度，单位rad；
S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得；
H＝c0c1E1.5/[(γg)1.5P0.55h5] 式4
其中，c0为相对水深系数，当h/D＞0.7时，c0＝0.22；当h/D＜0.7时，c0＝0.165；c1为冰崩体与冰湖距离系数，通过c1＝1-0.2J0.5计算；E为冰崩体势能，单位J，通过E＝ρVgH0计算；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。
通过充分考虑冰湖前地形特征，冰湖水深，冰崩体的体积以及与冰湖的高差，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，能够更加精确的判断冰湖是否产生溃决，提高防灾适用性。
实施例2
一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，包括以下步骤：
S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；大陆性冰川或海洋性冰川气候干燥、降雪量少与负温低而雪线又高，收入少支出也少，活动性弱，冰舌短，冰川地质地貌作用弱，这属于大陆性冰川；反之，属于海洋性冰川；若悬贴于山坡上而不下降到山麓，冰川规模小，冰体厚度薄，冰川面积不足1km2，则为悬冰川；通过调查测绘确定冰崩体的基本数据，包括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，计算冰崩面积A和冰崩体积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；
A＝LW 式1
V＝AD 式2
其中，D为潜在冰崩体的厚度，单位m；F为冰川面积，单位km2；A为冰崩面积，单位m2；L为冰崩的平均长度，单位m；W为冰崩的平均宽度，单位m；V为冰崩体积，单位m3；
S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数，包括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、冰湖面积Ag、冰湖平均水深h和冰湖末端前地表坡度P；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；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；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；冰湖平均水深h通过式3计算；
h＝0.104Ag0.42 式3
其中，H为涌浪高度，单位m；H0为冰崩体与冰湖湖面的高程差，单位m；J为冰崩体与冰湖末端之间的距离，单位km；b为冰湖末端宽度，单位m；Ag为冰湖面积Ag，单位m2；h为冰湖平均水深，单位m；P为冰湖末端前地表坡度，单位rad；
S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得；
H＝c0c1E1.5/[(γg)1.5P0.55h5] 式4
其中，c0为相对水深系数，当h/D＞0.7时，c0＝0.22；当h/D＜0.7时，c0＝0.165；c1为冰崩体与冰湖距离系数，通过c1＝1-0.2J0.5计算；E为冰崩体势能，单位J，通过E＝ρVgH0计算；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。
所述步骤S1中，若为大陆性冰川，则通过D＝-11.32+53.21F0.3计算潜在冰崩体的厚度。
实施例3
一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，包括以下步骤：
S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；大陆性冰川或海洋性冰川气候干燥、降雪量少与负温低而雪线又高，收入少支出也少，活动性弱，冰舌短，冰川地质地貌作用弱，这属于大陆性冰川；反之，属于海洋性冰川；若悬贴于山坡上而不下降到山麓，冰川规模小，冰体厚度薄，冰川面积不足1km2，则为悬冰川；通过调查测绘确定冰崩体的基本数据，包括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，计算冰崩面积A和冰崩体积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；
A＝LW 式1
V＝AD 式2
其中，D为潜在冰崩体的厚度，单位m；F为冰川面积，单位km2；A为冰崩面积，单位m2；L为冰崩的平均长度，单位m；W为冰崩的平均宽度，单位m；V为冰崩体积，单位m3；
S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数，包括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、冰湖面积Ag、冰湖平均水深h和冰湖末端前地表坡度P；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；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；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；冰湖平均水深h通过式3计算；
h＝0.104Ag0.42 式3
其中，H为涌浪高度，单位m；H0为冰崩体与冰湖湖面的高程差，单位m；J为冰崩体与冰湖末端之间的距离，单位km；b为冰湖末端宽度，单位m；Ag为冰湖面积Ag，单位m2；h为冰湖平均水深，单位m；P为冰湖末端前地表坡度，单位rad；
S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得；
H＝c0c1E1.5/[(γg)1.5P0.55h5] 式4
其中，c0为相对水深系数，当h/D＞0.7时，c0＝0.22；当h/D＜0.7时，c0＝0.165；c1为冰崩体与冰湖距离系数，通过c1＝1-0.2J0.5计算；E为冰崩体势能，单位J，通过E＝ρVgH0计算；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。
所述步骤S1中，若为海洋性冰川，则通过D＝5.2+15.4F0.5计算潜在冰崩体的厚度。
实施例4
一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，包括以下步骤：
S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；大陆性冰川或海洋性冰川气候干燥、降雪量少与负温低而雪线又高，收入少支出也少，活动性弱，冰舌短，冰川地质地貌作用弱，这属于大陆性冰川；反之，属于海洋性冰川；若悬贴于山坡上而不下降到山麓，冰川规模小，冰体厚度薄，冰川面积不足1km2，则为悬冰川；通过调查测绘确定冰崩体的基本数据，包括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，计算冰崩面积A和冰崩体积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；
A＝LW 式1
V＝AD 式2
其中，D为潜在冰崩体的厚度，单位m；F为冰川面积，单位km2；A为冰崩面积，单位m2；L为冰崩的平均长度，单位m；W为冰崩的平均宽度，单位m；V为冰崩体积，单位m3；
S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数，包括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、冰湖面积Ag、冰湖平均水深h和冰湖末端前地表坡度P；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；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；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；冰湖平均水深h通过式3计算；
h＝0.104Ag0.42 式3
其中，H为涌浪高度，单位m；H0为冰崩体与冰湖湖面的高程差，单位m；J为冰崩体与冰湖末端之间的距离，单位km；b为冰湖末端宽度，单位m；Ag为冰湖面积Ag，单位m2；h为冰湖平均水深，单位m；P为冰湖末端前地表坡度，单位rad；
S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得；
H＝c0c1E1.5/[(γg)1.5P0.55h5] 式4
其中，c0为相对水深系数，当h/D＞0.7时，c0＝0.22；当h/D＜0.7时，c0＝0.165；c1为冰崩体与冰湖距离系数，通过c1＝1-0.2J0.5计算；E为冰崩体势能，单位J，通过E＝ρVgH0计算；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。
所述步骤S1中，若为悬冰川，则通过D＝34.4F0.45计算潜在冰崩体的厚度。
考虑到冰湖上游地形坡度对入水冰崩体运动和进入冰湖的角度的影响；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，通过全面考虑冰崩形成涌浪的地形坡度影响因素，极大的提高了防灾适用性。
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，从而以定量的方式精确计算出涌浪的高度，利于提高防灾效果。
以室内模拟方法，采用本发明对冰崩在不同冰湖前地形下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＝0.25m。采用塑料桶装水的方法，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2种规格：冰体1：体积V＝0.0058m3，厚度D＝0.115m；冰体2：体积V＝0.0113m3，厚度D＝0.15m。实验时冰体在水池水面上方高差0.2m-0.23m范围，以15度、30度、45度、60度和75度，弧度分别为0.262、0.524、0.785、1.047、1.309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。
表1实验参数及计算结果和误差表
No. V(m<sup>3</sup>) H<sub>0</sub>(m) D(m) h/D P J(m) H’(m) H(m) 误差(％)
1 0.0058 0.23 0.115 2.17 0.262 0.89 0.0170 0.0199 16.78
2 0.0058 0.20 0.115 2.17 0.524 0.41 0.0140 0.0112 -19.7
3 0.0058 0.22 0.115 2.17 0.785 0.31 0.0110 0.0098 -10.6
4 0.0058 0.22 0.115 2.17 1.047 0.25 0.0083 0.0085 2.704
5 0.0058 0.20 0.115 2.17 1.309 0.21 0.0080 0.0068 -15
6 0.0113 0.21 0.15 1.67 0.262 0.80 0.0397 0.0454 14.46
7 0.0113 0.21 0.15 1.67 0.524 0.42 0.0313 0.0315 0.605
8 0.0113 0.21 0.15 1.67 0.785 0.30 0.0233 0.0256 9.769
9 0.0113 0.23 0.15 1.67 1.047 0.26 0.0210 0.0245 16.88
10 0.0113 0.20 0.15 1.67 1.309 0.21 0.0200 0.0182 -8.83
实验测试结果与本发明计算结果对比，最大误差约20％，有4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前地形的冰崩在冰湖内造成涌浪高度计算结果，能够更加精确的判断冰湖是否产生溃决，提高防灾适用性。

Claims (4)

1.一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过冰崩体的位置，区别冰川的属性；大陆性冰川或海洋性冰川气候干燥、降雪量少与负温低而雪线又高，收入少支出也少，活动性弱，冰舌短，冰川地质地貌作用弱，这属于大陆性冰川；反之，属于海洋性冰川；若悬贴于山坡上而不下降到山麓，冰川规模小，冰体厚度薄，冰川面积不足1km2，则为悬冰川；通过调查测绘确定冰崩体的基本数据，包括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，计算冰崩面积A和冰崩体积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；
A＝LW 式1
V＝AD 式2
其中，D为潜在冰崩体的厚度，单位m；F为冰川面积，单位km2；A为冰崩面积，单位m2；L为冰崩的平均长度，单位m；W为冰崩的平均宽度，单位m；V为冰崩体积，单位m3；
S2、确定冰崩在冰湖中形成涌浪高度H的参数，包括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、冰湖面积Ag、冰湖平均水深h和冰湖末端前地表坡度P；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；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；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；冰湖平均水深h通过式3计算；
h＝0.104Ag0.42 式3
其中，H为涌浪高度，单位m；H0为冰崩体与冰湖湖面的高程差，单位m；J为冰崩体与冰湖末端之间的距离，单位km；b为冰湖末端宽度，单位m；Ag为冰湖面积Ag，单位m2；h为冰湖平均水深，单位m；P为冰湖末端前地表坡度，单位rad；
S3、冰崩在冰湖中形成涌浪高度H通过式4计算获得；
H＝c0c1E1.5/[(γg)1.5P0.55h5] 式4
其中，c0为相对水深系数，当h/D＞0.7时，c0＝0.22；当h/D＜0.7时，c0＝0.165；c1为冰崩体与冰湖距离系数，通过c1＝1-0.2J0.5计算；E为冰崩体势能，单位J，通过E＝ρVgH0计算；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。
2.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，若为大陆性冰川，则通过D＝-11.32+53.21F0.3计算潜在冰崩体的厚度。
3.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，若为海洋性冰川，则通过D＝5.2+15.4F0.5计算潜在冰崩体的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种考虑冰湖前地形特征的冰崩产生涌浪的计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，若为悬冰川，则通过D＝34.4F0.45计算潜在冰崩体的厚度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114373283A (zh) * 2022-03-22 2022-04-19 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 一种冰崩型冰碛湖溃决灾害预警方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105740616A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 成都理工大学 冰湖溃决的危险性判断方法
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
CN107749144A (zh) * 2017-09-28 2018-03-02 成都理工大学 一种冰湖溃决的溢流水位预警方法及其应用
CN107784164A (zh) * 2017-09-28 2018-03-09 成都理工大学 一种冰湖溃决的早期识别方法及其应用
CN108021764A (zh) * 2017-12-15 2018-05-11 四川建筑职业技术学院 一种冰川泥石流起动流深的计算方法
CN108681651A (zh) * 2018-05-29 2018-10-19 成都理工大学 一种无冰芯的冰碛堤冰湖溃决的早期识别方法
CN109697314A (zh) * 2018-12-18 2019-04-30 国网西藏电力有限公司 一种冰崩的最大运动距离的计算方法及其应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105740616A (zh) * 2016-01-28 2016-07-06 成都理工大学 冰湖溃决的危险性判断方法
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
CN107749144A (zh) * 2017-09-28 2018-03-02 成都理工大学 一种冰湖溃决的溢流水位预警方法及其应用
CN107784164A (zh) * 2017-09-28 2018-03-09 成都理工大学 一种冰湖溃决的早期识别方法及其应用
CN108021764A (zh) * 2017-12-15 2018-05-11 四川建筑职业技术学院 一种冰川泥石流起动流深的计算方法
CN108681651A (zh) * 2018-05-29 2018-10-19 成都理工大学 一种无冰芯的冰碛堤冰湖溃决的早期识别方法
CN109697314A (zh) * 2018-12-18 2019-04-30 国网西藏电力有限公司 一种冰崩的最大运动距离的计算方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
阿如汉 等: ""基于Fluent数值模拟的冰湖涌浪分析——以西藏聂拉木县嘉龙错为例"" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114373283A (zh) * 2022-03-22 2022-04-19 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 一种冰崩型冰碛湖溃决灾害预警方法
CN114373283B (zh) * 2022-03-22 2022-06-21 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 一种冰崩型冰碛湖溃决灾害预警方法

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