CN115063948B - 一种积雪消融期冰水泥石流预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，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、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据；b、获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；c、计算冰水泥石流流域地形因子R；d、计算诱发冰水泥石流的温度因子T；e、计算冰水泥石流的发生指标P；f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生。本发明针对导致冰水泥石流形成的地形条件及温度条件进行内在机理的深入研究，并作出综合判断，建立积雪消融期冰水泥石流预警模型，确定冰水泥石流的预警划分级别，能够准确的对冰水泥石流的发生作出判断。
Description
技术领域
本发明涉及到泥石流防治工程技术领域，尤其涉及一种积雪消融期冰水泥石流预警方法。
背景技术
冰水泥石流的发生往往是由于当地温度升高，冰雪融化形成沟道径流，起动沟道中的固体物源，形成冰水泥石流。形成冰水泥石流需要具备两个条件：一是有利于发生冰水泥石流的地形条件；二是一定的温度条件导致冰雪融化并最终诱发冰水泥石流的发生。这些条件综合影响并决定冰水泥石流发生的可能性。其中，地形条件对冰水泥石流的影响主要由沟道坡度、积雪或冰川面积决定；温度是冰水泥石流的激发条件；地质条件也有影响，如堆积在沟道内的固体物质由区域的岩性决定；因此，冰水泥石流的预警，主要通过地形、地质与温度条件判断来实现。
冰水泥石流的水源来自于冰雪融化：最早的融化全部来自于表面的积雪，可能形成积雪消融期的第一次冰水泥石流；随后可能形成积雪消融期的第二次及以后的冰水泥石流，这两类冰水泥石流的发生机理不同，因为提供激发冰水泥石流的积雪消融产生的水源机理不同。
目前，国内外对冰水泥石流形成之预警条件研究较少，其中地形条件的研究比较粗糙，主要通过少量案例统计得出大致范围，以及比较集中的影响范围的简单数据统计，没有深入研究其内在机理，很难对冰水泥石流的危险性作出准确判断。
公开号为CN106355275A，公开日为2017年01月25日的中国专利文献公开了一种冰川分布区泥石流灾害危险性分级评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)确定用于描述影响泥石流发育常规因子的指标，并分级；
2)计算泥石流常规影响因子的加权和，得出无冰川影响下泥石流危险性值，并分级分区；
3)分析冰川分布和活动对泥石流发育的影响，确定用于描述冰川影响的指标，并分级；
4)确定冰川因子相对常规因子的相对重要性值；
5)计算常规因子加权和和冰川影响因子乘以其相对重要性的和，并进行分级，完成冰川分布区泥石流危险性评价。
公开号为CN109472445A，公开日为2019年03月15日的中国专利文献公开了冰水泥石流的危险性判断方法及其应用，其特征在于，包括以下步骤：a、确定冰川及积雪区面积A0、冰川及积雪区以下堆积区以上的形成区的沟床坡度α和沟床宽度W；b、对不同坡度段的沟床坡度α和沟床宽度W分别进行测量，以沟道长度≥10m为标准测量沟道坡度；c、由冰川及积雪区相对面积A＝A0/W2和沟床坡度α对不同坡度段的冰水泥石流的危险性等级从高到低进行划分；d、以危险性等级最高的判断结果为准。
以上述专利文献为代表的现有技术，由于并未对导致冰水泥石流形成的地形、地质和温度条件，以及积雪融化进行内在机理的深入研究，难于对冰水泥石流的预警作出准确判断。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，本发明针对导致冰水泥石流形成的地形条件及温度条件进行内在机理的深入研究，并作出综合判断，建立积雪消融期冰水泥石流预警模型，确定冰水泥石流的预警划分级别，能够准确的对冰水泥石流的发生作出判断。
本发明通过下述技术方案实现：
一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；
b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；
c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；
R＝X+0.65lg(A/W2) 式1
式中：
R——冰水泥石流流域地形因子；
X——冰水泥石流坡向因子，由式2计算；
A——积雪区面积，m2；
W——冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度，m；
X＝sin(θ/2) 式2
式中：
θ——积雪区坡向，°；0°＜θ≤360°，在北半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向夹角；在南半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向夹角；
d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；
T＝(T0+0.27T7+1.48Ty)/Tp 式3
式中：
T——诱发冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty——当年积雪消融期有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；
P＝RT0.28 式4
式中：P——冰水泥石流的发生指标；
f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
还包括判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生，具体是指重新计算当年积雪消融期有效正积温Ty，计算时间段为积雪消融期初期泥石流发生的那一日为积温统计的起始日，到预警时间为止；再通过式5计算诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子T1；最后通过式6计算积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标P1；
T1＝(T0+0.27T7-0.48Ty1)/Tp 式5
式中：
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty1——积雪消融期冰水泥石流发生后有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
P1＝T1+8R 式6
式中：
P1——积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标；
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
R——冰水泥石流流域地形因子；
当P1＜23.6时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小；
当23.6≤P1＜24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等；
当P1≥24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大。
所述步骤b中，当年积雪消融期有效正积温Ty的计算时间段为日温稳定在0℃以上的那一日为积温统计的起始日，到发生冰水泥石流时为止。
本发明适用于冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区的沟床坡度大于17度的沟道冰水泥石流预警。
本发明所述冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区是指流域中下游沟道。
本发明的基本原理如下：
冰水泥石流的形成机理是由于温度的升高，造成泥石流流域的上游冰雪融化，起动中下游的松散固体物源，形成冰水泥石流。因此这类泥石流的形成机理与我国西部地区普遍的沟床起动型泥石流不同，也与我国东部地区的浅层滑坡汇集型泥石流不同。沟床起动型泥石流是由于强降雨形成的大流量山洪侵蚀沟床松散固体物源，形成泥石流。浅层滑坡汇集型泥石流是由于较长时间的降雨和较强降雨，先有较多的浅层滑坡进入沟道形成泥石流物源，再被较大流量洪水搬运，形成泥石流。这两种类型的泥石流都需要较强的降雨强度形成较大流量洪水，侵蚀搬运沟床固体物源。但是由于温度升高造成的上游冰雪融化形成的流域洪水往往持续时间较长，但流量较小，很难像西部一般的泥石流一样，直接由洪水侵蚀搬运沟道固体物源形成泥石流。
在我国冰水泥石流的发生地点以西藏和新疆为主，这些地区的泥石流流域的沟道坡度较大。冰水泥石流的形成机理为：上游冰雪融化形成的流域洪水在沟道内局部水位抬升，当水位抬升较高时，造成局部松散固体物源饱水失稳，并造成失稳区域上游侵蚀，下游冲刷，最后形成泥石流。松散固体物源饱水失稳所需要的坡度远小于松散颗粒的休止角。因此沟道坡度过小，不能达到松散固体物源饱水失稳所需要的最小坡度，冰水泥石流很难发生。如果坡度过大，上游冰雪融化形成的洪水流动过快，水位难以抬升，也很难形成泥石流。而形成这种松散固体物源饱水失稳的最小坡度就是17度。
在积雪消融期中，由于短时间内积雪自身产生的融水量较少，难以形成起动泥石流所需要的较大流量，所以单纯依靠短时间内积雪融水来激发泥石流较为困难。当积雪表面接受太阳辐射产生后，产生的融水沿积雪颗粒之间的空隙下渗至积雪层内部，积雪层内部由于积雪颗粒对产生的融水具有毛细力作用，所以上层产生的融水会储存在积雪层内的小空隙中，积雪层的这种特性称之为持水能力，但是积雪层中较大的空隙无法为融水提供持水能力，参见图2。当积雪层中储存的融水达到积雪层最大持水能力后，表层继续产生的融水将会打破积雪层内的持水平衡，积雪层内储存的融水将会在短时间内大量释放，为冰水泥石流的起动提供充足的水源。
在积雪消融期初期泥石流发生时，由于积雪层内部不存在难以提供持水能力的较大空隙，上层积雪产生的融水绝大部分进入具有持水能力的积雪层中；当温度上升达到一定条件，储存在积雪中的融水突然释放，提供足够的水流起动沟床固体物质形成冰水泥石流。随着积雪消融的持续进行，到了后期泥石流发生时，上层产生的融水大部分进入没有持水能力的较大空隙中，只有少部分进入有持水能力的积雪层中，所以对于后期冰水泥石流来说，还需要更高的气温来增加短时融水量，使得融水进入持水层，才有可能使总融水量再次达到能够激发冰水泥石流的水平。所以积雪消融期初期泥石流与积雪消融期后期泥石流有所不同。
本发明通过对比研究西藏和新疆公路沿线泥石流的发育与分布特征，研究得出以冰水泥石流流域中下游沟道坡度为依据的冰水泥石流沟道地形条件。本发明从冰水泥石流的形成机理出发，考虑了地形因素中的坡度这个重要因素的作用，体现出影响冰水泥石流形成的决定因素及其重要性。同时，考虑不同区域的差别，考虑了当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty多个因素，共同组成了冰水泥石流的温度因子。最终，结合冰水泥石流的地形因子与温度因子，组成了冰水泥石流在积雪消融期的泥石流预警模型。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
1、本发明，a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大，作为一个完整的技术方案，较现有技术而言，针对导致冰水泥石流形成的地形条件及温度条件进行内在机理的深入研究，并作出综合判断，建立积雪消融期冰水泥石流预警模型，确定冰水泥石流的预警划分级别，能够准确的对冰水泥石流的发生作出判断。
2、本发明，充分考虑积雪消融期积雪融化特征，给出了积雪消融期初期以及后期冰水泥石流发生的判断模型，适用性强。
3、本发明，以积雪区坡向θ、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区面积A，计算冰水泥石流流域地形因子，为冰水泥石流发生的地形条件提供了基本特征，保证了冰水泥石流预警的准确性。
4、本发明，以当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty多个因素，计算诱发冰水泥石流的温度因子，为冰水泥石流发生的温度条件提供了基本特征，进一步提高了冰水泥石流预警的准确性。
5、本发明，通过将冰水泥石流的地形条件与温度条件有机结合起来，充分考虑地形与温度在冰水泥石流形成中的作用，使得预警判断更加合理，更加准确。
6、本发明，适用于冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区的沟床坡度大于17度的沟道冰水泥石流预警判断，冰水泥石流预警方法简单，易于执行。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：
图1为本发明北半球积雪区坡向示意图；
图2为本发明积雪层持水能力示意图；
其中：θ、积雪区坡向，a、失去持水能力的较大空洞，b、尚具有持水能力的积雪层，c、融水优先排出方向。
具体实施方式
实施例1
参见图1和图2，一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，包括以下步骤：
a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；
b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；
c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；
R＝X+0.65lg(A/W2) 式1
式中：
R——冰水泥石流流域地形因子；
X——冰水泥石流坡向因子，由式2计算；
A——积雪区面积，m2；
W——冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度，m；
X＝sin(θ/2) 式2
式中：
θ——积雪区坡向，°；0°＜θ≤360°，在北半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向夹角；在南半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向夹角；
d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；
T＝(T0+0.27T7+1.48Ty)/Tp 式3
式中：
T——诱发冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty——当年积雪消融期有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；
P＝RT0.28 式4
式中：P——冰水泥石流的发生指标；
f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
本实施例为最基本的实施方式，针对导致冰水泥石流形成的地形条件及温度条件进行内在机理的深入研究，并作出综合判断，建立积雪消融期冰水泥石流预警模型，确定冰水泥石流的预警划分级别，能够准确的对冰水泥石流的发生作出判断。
实施例2
参见图1和图2，一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，包括以下步骤：
a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；
b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；
c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；
R＝X+0.65lg(A/W2) 式1
式中：
R——冰水泥石流流域地形因子；
X——冰水泥石流坡向因子，由式2计算；
A——积雪区面积，m2；
W——冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度，m；
X＝sin(θ/2) 式2
式中：
θ——积雪区坡向，°；0°＜θ≤360°，在北半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向夹角；在南半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向夹角；
d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；
T＝(T0+0.27T7+1.48Ty)/Tp 式3
式中：
T——诱发冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty——当年积雪消融期有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；
P＝RT0.28 式4
式中：P——冰水泥石流的发生指标；
f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
进一步的，还包括判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生，具体是指重新计算当年积雪消融期有效正积温Ty，计算时间段为积雪消融期初期泥石流发生的那一日为积温统计的起始日，到预警时间为止；再通过式5计算诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子T1；最后通过式6计算积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标P1；
T1＝(T0+0.27T7-0.48Ty1)/Tp 式5
式中：
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty1——积雪消融期冰水泥石流发生后有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
P1＝T1+8R 式6
式中：
P1——积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标；
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
R——冰水泥石流流域地形因子；
当P1＜23.6时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小；
当23.6≤P1＜24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等；
当P1≥24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大。
本实施例为一较佳实施方式，充分考虑积雪消融期积雪融化特征，给出了积雪消融期初期以及后期冰水泥石流发生的判断模型，适用性强。
实施例3
参见图1和图2，一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，包括以下步骤：
a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；
b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；
c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；
R＝X+0.65lg(A/W2) 式1
式中：
R——冰水泥石流流域地形因子；
X——冰水泥石流坡向因子，由式2计算；
A——积雪区面积，m2；
W——冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度，m；
X＝sin(θ/2) 式2
式中：
θ——积雪区坡向，°；0°＜θ≤360°，在北半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向夹角；在南半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向夹角；
d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；
T＝(T0+0.27T7+1.48Ty)/Tp 式3
式中：
T——诱发冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty——当年积雪消融期有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；
P＝RT0.28 式4
式中：P——冰水泥石流的发生指标；
f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
还包括判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生，具体是指重新计算当年积雪消融期有效正积温Ty，计算时间段为积雪消融期初期泥石流发生的那一日为积温统计的起始日，到预警时间为止；再通过式5计算诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子T1；最后通过式6计算积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标P1；
T1＝(T0+0.27T7-0.48Ty1)/Tp 式5
式中：
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty1——积雪消融期冰水泥石流发生后有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
P1＝T1+8R 式6
式中：
P1——积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标；
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
R——冰水泥石流流域地形因子；
当P1＜23.6时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小；
当23.6≤P1＜24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等；
当P1≥24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大。
进一步的，所述步骤b中，当年积雪消融期有效正积温Ty的计算时间段为日温稳定在0℃以上的那一日为积温统计的起始日，到发生冰水泥石流时为止。
本实施例为又一较佳实施方式，以积雪区坡向θ、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区面积A，计算冰水泥石流流域地形因子，为冰水泥石流发生的地形条件提供了基本特征，保证了冰水泥石流预警的准确性。
实施例4
参见图1和图2，一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，包括以下步骤：
a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；
b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；
c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；
R＝X+0.65lg(A/W2) 式1
式中：
R——冰水泥石流流域地形因子；
X——冰水泥石流坡向因子，由式2计算；
A——积雪区面积，m2；
W——冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度，m；
X＝sin(θ/2) 式2
式中：
θ——积雪区坡向，°；0°＜θ≤360°，在北半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向夹角；在南半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向夹角；
d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；
T＝(T0+0.27T7+1.48Ty)/Tp 式3
式中：
T——诱发冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty——当年积雪消融期有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；
P＝RT0.28 式4
式中：P——冰水泥石流的发生指标；
f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
还包括判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生，具体是指重新计算当年积雪消融期有效正积温Ty，计算时间段为积雪消融期初期泥石流发生的那一日为积温统计的起始日，到预警时间为止；再通过式5计算诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子T1；最后通过式6计算积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标P1；
T1＝(T0+0.27T7-0.48Ty1)/Tp 式5
式中：
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty1——积雪消融期冰水泥石流发生后有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
P1＝T1+8R 式6
式中：
P1——积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标；
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
R——冰水泥石流流域地形因子；
当P1＜23.6时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小；
当23.6≤P1＜24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等；
当P1≥24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大。
所述步骤b中，当年积雪消融期有效正积温Ty的计算时间段为日温稳定在0℃以上的那一日为积温统计的起始日，到发生冰水泥石流时为止。
本发明适用于冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区的沟床坡度大于17度的沟道冰水泥石流预警。
本发明所述冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区是指流域中下游沟道。
本实施例为最佳实施方式，以当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty多个因素，计算诱发冰水泥石流的温度因子，为冰水泥石流发生的温度条件提供了基本特征，进一步提高了冰水泥石流预警的准确性。
通过将冰水泥石流的地形条件与温度条件有机结合起来，充分考虑地形与温度在冰水泥石流形成中的作用，使得预警判断更加合理，更加准确。
适用于冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区的沟床坡度大于17度的沟道冰水泥石流预警判断，冰水泥石流预警方法简单，易于执行。
下面以具体实例对本发明进行说明：
新疆天山公路G217位于我国西北部的天山山脉和昆仑山脉：G217“独山子——库车”，亦称独库公路段是一条南北疆的重要交通要道，独库公路北起准格尔盆地西南边缘的石油重地——克拉玛依市独山子区，南迄于天山山脉南麓阿克苏市库车县，是由北向南横跨整个天山山脉，其2/3左右的里程穿越海拔2000m以上的寒冻山区，全线穿过4次高山区，途径天山5条较大的河流。根据调查，泥石流在天山公路全线均有分布，但主要集中在北段和南段。天山公路全线各类泥石流共有231处，包括坡面泥石流和沟谷泥石流，其中北段有53处，中段有3处，南段有178处，其中，对公路影响较严重的泥石流有89处、对公路构重大影响的泥石流共有12处，其中10处位于北段，主要分布于K629-K660之间。
在G217公路K629-K660段的泥石流沟中，以K636泥石流沟的冰水泥石流灾害最为严重，在20世纪70年代对G217公路沿线进行勘测时，将K636这条最大泥石流沟误认为是不活跃的泥石流沟，未作防灾工程处理。但是随着近年来全球气温的普遍升高，研究区内的冰雪层消融进一步加剧，在夏季高温时，流域内冰雪融水量开始增大，导致G217公路K636冰水泥石流沟爆发频繁，严重影响了公路畅通。从1984年至今，K636沟由于高温引发的积雪消融期初期冰水泥石流共发生2次。
以G217公路K636泥石流沟发生积雪消融期初期泥石流的日期，以及K636泥石流沟和周围泥石流中，未发生积雪消融期初期泥石流且气温较高的日期为例，对冰水泥石流进行预警判断。表1为G217公路K636泥石流沟及周围泥石流沟道中，高温条件下冰水泥石流的29个案例的参数及相应的冰水泥石流的发生指标P，以及泥石流的实际发生情况。由于所选泥石流沟道距离较近，所以当地多年平均积温Tp采用相同值，取14.13℃。
表1
/>
判断积雪消融期冰水泥石流的发生：
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
通过表1中P值计算结果结合实际发生情况显示：判断冰水泥石流发生可能性大的有1个，实际发生泥石流；判断冰水泥石流发生可能性中等的有2个，实际一个发生泥石流，一个未发生泥石流；判断冰水泥石流发生可能性小的有26个，实际都未发生泥石流。
以G217公路K636泥石流沟发生积雪消融期后期泥石流的日期，以及K636泥石流沟和周围泥石流中，未发生积雪消融期后期泥石流且气温较高的日期为例，对冰水泥石流进行预警判断。表2为G217公路K636泥石流沟及周围泥石流沟道中，高温条件下冰水泥石流的33个案例的参数及相应的泥石流发生指标P1，以及泥石流的实际发生情况。从1984年至今，K636沟由于高温引发的积雪消融期后期冰水泥石流共发生2次。由于所选泥石流沟道距离较近，所以当地多年平均积温Tp采用相同值，取14.13℃。
表2
/>
判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生：
当P1＜23.6时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小；
当23.6≤P1＜24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等；
当P1≥24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大。
通过表2中P1值计算结果结合实际发生情况显示：判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大的有1个，实际发生泥石流；判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等的有3个，实际一个发生泥石流，2个未发生泥石流；判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小的有29个，实际都未发生泥石流。
综上，应用本发明预警方法对积雪消融期初期和后期泥石流的预警判断都较为准确。
Claims (5)
1.一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、通过现场测量确定冰水泥石流的基本地形数据，包括积雪区面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和积雪区坡向θ；
b、由当地气象站或监测站点获取当地多年平均积温Tp、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年积雪消融期有效正积温Ty；
c、通过式1计算冰水泥石流流域地形因子R；
R＝X+0.65lg(A/W2) 式1
式中：
R——冰水泥石流流域地形因子；
X——冰水泥石流坡向因子，由式2计算；
A——积雪区面积，m2；
W——冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度，m；
X＝sin(θ/2) 式2
式中：
θ——积雪区坡向，°；0°＜θ≤360°，在北半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正北方向夹角；在南半球，指母冰川的平面法线在平面投影指向与正南方向夹角；
d、通过式3计算诱发冰水泥石流的温度因子T；
T＝(T0+0.27T7+1.48Ty)/Tp 式3
式中：
T——诱发冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty——当年积雪消融期有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
e、通过式4计算冰水泥石流的发生指标P；
P＝RT0.28 式4
式中：P——冰水泥石流的发生指标；
f、判断积雪消融期冰水泥石流的发生；
当P＜3.6时，冰水泥石流发生可能性小；当3.6≤P＜3.7时，冰水泥石流发生可能性中等；当P≥3.7时，冰水泥石流发生可能性大。
2.根据权利要求1所述的一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，其特征在于：还包括判断积雪消融期后期冰水泥石流的发生，具体是指重新计算当年积雪消融期有效正积温Ty，计算时间段为积雪消融期初期泥石流发生的那一日为积温统计的起始日，到预警时间为止；再通过式5计算诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子T1；最后通过式6计算积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标P1；
T1＝(T0+0.27T7-0.48Ty1)/Tp 式5
式中：
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
T0——当日日均温度，℃；
T7——前7日积温和，℃；
Ty1——积雪消融期冰水泥石流发生后有效正积温，℃；
Tp——当地多年平均积温，℃；
P1＝T1+8R 式6
式中：
P1——积雪消融期后期冰水泥石流的发生指标；
T1——诱发积雪消融期后期冰水泥石流的温度因子；
R——冰水泥石流流域地形因子；
当P1＜23.6时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性小；
当23.6≤P1＜24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性中等；
当P1≥24.3时，积雪消融期后期冰水泥石流的发生可能性大。
3.根据权利要求1所述的一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，其特征在于：所述步骤b中，当年积雪消融期有效正积温Ty的计算时间段为日温稳定在0℃以上的那一日为积温统计的起始日，到发生冰水泥石流时为止。
4.根据权利要求1所述的一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，其特征在于：适用于冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区的沟床坡度大于17度的沟道冰水泥石流预警。
5.根据权利要求4所述的一种积雪消融期冰水泥石流预警方法，其特征在于：所述冰川及积雪区以下堆积区以上的冰水泥石流形成区是指流域中下游沟道。
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