CN112861372B - 一种泥石流容重计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于泥石流防治工程技术领域，提供了一种泥石流容重计算方法。该计算方法包括：获取泥石流堆积区正射影像；对所述正射影像进行网格划分，并识别出块石边界、浆体边界；根据所述块石、浆体边界，统计块石总面积A1和浆体总面积B1；以块石、浆体面积为权重因子加权计算泥石流容重γ。本发明提供的计算方法在成灾后第一时间采用无人机拍摄泥石流堆积区的正射影像，快速获取现场原始数据，得到的数据准确性高，并且计算方法简单、范围大，更能反映泥石流容重的真实值。

Description

一种泥石流容重计算方法
技术领域
本发明涉及泥石流防治工程技术领域，具体涉及一种泥石流容重计算方法。
背景技术
在山区，泥石流灾害高发并造成大量的人员伤亡及财产损失。尤其是中国西部山区，地震导致的松散物源在强降雨诱发下每年都会成灾。在泥石流的防治工程设计过程中，泥石流容重是泥石流最重要的参数之一，对泥石流流速、拦挡坝抗冲击力计算、排导槽耐磨蚀等有很大影响。
计算泥石流容重的传统方法，包括现场搅拌法、称重法、室内颗粒分析等，但经过多年的工程实践发现，通过这些方法获得的泥石流容重准确性较低。以现场搅拌法为例，该方法与现场调查人员、目击者的感官认识的相关性较大，经常出现同一场泥石流是粘性泥石流(容重大于1.7t/m3)还是稀性泥石流(容重1.3-1.7t/m3)的争议，对后期防治工程设计有较大影响；现场挖坑称重的方法，也存在一定的缺陷。一是泥石流灾害刚刚发生后，含水量较大，无法现在作业；二是受限于野外台秤量程，占比较大的块石(如粒径大于0.5m的)反而无法纳入统计；三是灾后一段时间，部分细颗粒会被后继的洪水冲走，使测得的指标失真。
针对上述问题，有些学者已经做出了一定的改进，比如，相关文献1(陈宁生,崔鹏,刘中港,等.基于黏土颗粒含量的泥石流容重计算[J].中国科学E辑,2003,33(z1):164-174.)中，通过对我国西南地区45条典型的沟道泥石流容重与黏粒含量关系的统计分析，基于黏粒含量，使用多项式对泥石流容重进行计算；相关文献2(韩征,徐林荣,苏志满,等.基于流域形态完整系数的泥石流容重计算方法[J].水文地质工程地质,2012,39(2):100-105.)中，通过对四川山区20条典型泥石流沟道的现场调查，建立了流域形态完整系数与泥石流浆体容重的统计关系，通过拟合分析形成了基于流域形态完整系数泥石流容重的指数式计算公式，利用该公式计算得到泥石流容重；相关文献3(陈宁生,杨成林,李欢.基于浆体的泥石流容重计算[J].成都理工大学学报(自然科学版),2010,37(2):168-173.)中，通过泥石流的浆体容重和细颗粒含量计算泥石流容重，具体地，利用现场目击者确定泥石流浆体浓度，用现场泥石流堆积物配制原状泥石流样，直到目击者认可为准，然后现场称取配制浆体的质量，测量体积，从而获得泥石流容重；相关文献4(余斌.根据泥石流沉积物计算泥石流容重的方法研究[J].沉积学报,2008,26(5):789-796.)中，通过泥石流沉积物的特征判断泥石流的类型，框定泥石流的容重范围，再根据泥石流的颗粒组成用公式计算泥石流的容重；相关文献5(屈永平.一种基于泥石流固体颗粒粒径的震区泥石流容重计算方法:中国,CN201710588538.2[P].2017-09-14.)中，通过汶川震区泥石流沟的野外调查、测量、取样以及泥石流沟特征参数提取等手段，确定泥石流沟的沟道纵比降、泥石流流深、沟道坡度、泥石流固体颗粒容重、泥石流体的粘滞系数、泥石流固体颗粒粒径，将所得到的参数代入计算公式以得到震区泥石流容重值。
但上述方法都是基于统计的回归分析方法，统计的原始数据均是通过传统的现场搅拌法、称重法、特征参数法等获得，仍然存在原始数据获取困难、精度低，计算结果不准确，不能反映泥石流容重的真实值等缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种泥石流容重计算方法。
本发明是这样实现的，一种泥石流容重计算方法，包括如下步骤：
步骤S1：获取泥石流堆积区正射影像；
步骤S2：对所述正射影像进行网格划分，并识别出块石边界、浆体边界；
步骤S3：根据所述块石、浆体边界，统计块石总面积A1和浆体总面积B1；
步骤S4：计算泥石流容重γ，计算公式为：
γ＝(A1×ρ1+B1×ρ2)/(A1+B1)；
其中，ρ1为块石的密度，ρ2为浆体的密度。
进一步地，所述步骤S1中，采用低空无人机拍摄泥石流堆积区获取高清正射影像。
进一步地，所述无人机的飞行高度为10-20m。
进一步地，所述步骤S2中，包括如下步骤：
步骤S2-1:对所述正射影像进行网格单元划分；
步骤S2-2:利用图像软件识别出块石、浆体边界。
进一步地，所述步骤S2-1中，所述网格单元为方形。
进一步地，所述步骤S2-1中，所述网格单元划分的范围为10m×10m。
进一步地，所述步骤S2-2中，根据块石、浆体的颜色、形状特征识别出块石、浆体边界。
进一步地，所述步骤S4中，所述浆体密度ρ2通过现场称重获得。
本发明相对于现有技术的技术效果是：
(1)本发明中，在成灾后第一时间采用无人机拍摄泥石流堆积区的正射影像，快速获取现场原始数据，得到的数据准确性高；
(2)本发明中，划分的网格范围为10m×10m，计算范围大，面积广，更加接近现场真实情况；
(3)本发明提供的计算方法简单，精度高，更能反映泥石流容重的真实值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的泥石流容重计算方法流程图。
具体实施方式
以下的说明提供了许多不同的实施例、或是例子，用来实施本发明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式，仅用来精简的表达本发明，其仅作为例子，而并非用以限制本发明。
本发明根据如图1所示的流程图，进行泥石流容重的计算，具体计算方法包括如下步骤：
步骤S1：获取泥石流堆积区正射影像；
步骤S2：对所述正射影像进行网格划分，并识别出块石边界、浆体边界；
步骤S3：根据所述块石、浆体边界，统计块石总面积A1和浆体总面积B1；
步骤S4：计算泥石流容重γ，计算公式为：
γ＝(A1×ρ1+B1×ρ2)/(A1+B1)；
其中，ρ1为块石的密度(t/m3)，ρ2为浆体的密度(t/m3)。
本发明在成灾后第一时间通过拍摄正射影像快速获取现场原始数据，得到的数据准确性高，从而使计算得到的泥石流容重更加接近真实值，且本发明提供的计算方法简单、可行。
进一步地，泥石流灾害发生后的第一时间，选取泥石流沟口堆积区平缓段作为目标拍摄区，并采用旋翼无人机拍摄泥石流堆积区获取高清正射影像，为了保证无人机拍摄的正射影像更加清晰、真实，旋翼无人机的分辨率要求可识别粒径在6cm以上的块石，并且飞行高度为10-20m。
进一步地，将步骤S1中拍摄的泥石流堆积区正射影像导入电脑中，并进行图像处理，具体地，对泥石流堆积区正射影像进行网格单元划分，网格单元为方形，为了使计算得到的泥石流容重更加接近真实值，网格单元划分的范围为10m×10m；然后利用图像软件识别出各网格单元中的块石、浆体，并进行人工核实校正，本发明对具体的图像软件不作限制，本实施例中采用的是color pro软件。
本发明划分的网格范围为10m×10m，计算范围大，面积广，更加接近现场真实情况。
进一步地，步骤S2中，可根据块石、浆体的颜色、颜色区别较大的特点识别出块石、浆体，具体地，块石的颜色是岩体的颜色，主要为灰白色、砖红色等，平面形态上有明显的多边形、亚圆形、棱角状等特征；而泥石流浆体主要为土黄色、灰黑色，属于流体无明显的清晰边界线。根据这一特性，图像软件可快速识别出正射影像中粒径大于6cm的块石的网格区域，以及粒径小于6cm的泥石流浆体的网格区域，识别过程中，对于局部误差较大的网格区域可进行人工修正。
进一步地，根据步骤S2中识别出的块石、浆体的具体网格区域，分别统计出块石的总面积和浆体的总面积，其中块石总面积为A1，浆体总面积为B1，具体地，粒径大于6cm的块石的网格区域为A，包括了n个网格单元，且各网格单元面积分别为a1、a2、a3……an，因此，块石总面积A1为：A1＝a1+a2+a3+……+an；同理，粒径小于6cm的泥石流浆体的网格区域为B，包括了m个网格单元，且各网格单元面积分别为b1、b2、b3……bm，因此，浆体总面积B1为：B1＝b1+b2+b3+……+bm。
进一步地，步骤S4中块石密度ρ1可通过整理已有资料获得，而浆体密度ρ2可通过现场称重获得，具体地，对现场小于6cm的泥石流浆体进行取样称重计算，取样次数不少于6次，然后取平均值，从而得到浆体密度ρ2。
进一步地，将块石密度ρ1、浆体密度ρ2以及步骤S3中得到的块石总面积A1、浆体总面积B1，带入如下公式计算泥石流容重，其中，计算公式为：
γ＝(A1×ρ1+B1×ρ2)/(A1+B1)。
本发明提供的泥石流容重计算方法简单，精度高，更能反映泥石流容重的真实值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种泥石流容重计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：获取泥石流堆积区正射影像；步骤S2：对所述正射影像进行网格划分，并识别出块石边界、浆体边界；步骤S3：根据所述块石、浆体边界，统计块石总面积A1和浆体总面积B1；步骤S4：计算泥石流容重γ，计算公式为：γ＝(A1×ρ1+B1×ρ2)/(A1+B1)；其中，ρ1为块石的密度，ρ2为浆体的密度；
所述步骤S2中，包括如下步骤：
步骤S2-1:对所述正射影像进行网格单元划分；
步骤S2-2:利用图像软件识别出块石、浆体边界；
所述步骤S2-2中，根据块石、浆体的颜色、形状特征识别出块石、浆体边界；其中，粒径大于预设尺寸的为块石，小于预设尺寸的为浆体；
所述步骤S4中，所述浆体密度ρ2通过现场称重获得。
2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用低空无人机拍摄泥石流堆积区获取高清正射影像。
3.如权利要求2所述的计算方法，其特征在于，所述无人机的飞行高度为10-20m。
4.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤S2-1中，所述网格单元为方形。
5.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述步骤S2-1中，所述网格单元划分的范围为10m×10m。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113820255A (zh) * 2021-09-01 2021-12-21 自然资源部第三海洋研究所 一种卵石三维粒径的测算方法以及装置
CN117350202B (zh) * 2023-12-04 2024-03-26 成都理工大学 泥石流过流结构磨蚀计算方法及系统、介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102902870A (zh) * 2012-06-13 2013-01-30 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 一种基于流域水土耦合的泥石流预报方法
CN103530500A (zh) * 2013-09-06 2014-01-22 成都理工大学 泥石流堆积扇平面网格化方法与危险性度量方法
CN107169252A (zh) * 2017-07-19 2017-09-15 四川建筑职业技术学院 一种基于泥石流固体颗粒粒径的震区泥石流容重计算方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3779305B2 (ja) * 2004-02-06 2006-05-24 財団法人砂防フロンティア整備推進機構 砂防関連情報の閲覧用のプログラムを記憶した記憶媒体及び砂防関連情報閲覧用システム
CN103355026B (zh) * 2013-07-02 2014-09-03 北京农业信息技术研究中心 高通量玉米考种流水线装置及方法
CN107449494B (zh) * 2017-07-12 2018-06-26 云南省环境监测中心站 一种固体废物堆体总质量的测定方法
CN107423498B (zh) * 2017-07-13 2020-03-10 山东大学 一种高致密度离散颗粒多相体系的建模方法
CN107194134B (zh) * 2017-07-19 2020-07-28 四川建筑职业技术学院 一种基于泥石流固体颗粒粒径的震区泥石流容重计算方法
CN108180897A (zh) * 2018-01-06 2018-06-19 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 坡耕地土壤水力侵蚀速率快速估算方法
CN109030755A (zh) * 2018-06-27 2018-12-18 吉林大学 基于图像处理技术的粮食水分、千粒重以及容重的检测装置及方法
CN110415491A (zh) * 2019-08-09 2019-11-05 华北科技学院 泥石流灾害一体化监测系统及可视化预警云平台
CN112147047A (zh) * 2020-10-26 2020-12-29 浙江四点灵机器人股份有限公司 一种高速流体内颗粒浓度检测装置及方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102902870A (zh) * 2012-06-13 2013-01-30 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 一种基于流域水土耦合的泥石流预报方法
CN103530500A (zh) * 2013-09-06 2014-01-22 成都理工大学 泥石流堆积扇平面网格化方法与危险性度量方法
CN107169252A (zh) * 2017-07-19 2017-09-15 四川建筑职业技术学院 一种基于泥石流固体颗粒粒径的震区泥石流容重计算方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘丹等.泥石流运动特征参数计算.2017,第43卷(第05期),第82-84页. *
常凯等.黄土泥石流对桥墩冲击的模拟分析.2017,(第3期),第68-70页. *
许泰等.甘肃省华池县典型地质灾害之泥石流的 成因、特征及防治策略.2018,第29卷(第3期),第75-80页. *

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