一种基于动力过程的泥石流动态风险分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于动力过程的泥石流动态风险分析系统及方法，该方法包括：建立流域模型；获取降雨的时空分布；计算流域空间的泥石流特征参量；建立风险评估模型，进行泥石流动态风险分析，输出泥石流动态风险图。本发明专利技术的有益效果是：针对现有泥石流风险研究的现状和存在的问题，提出一种基于泥石流动力过程、考虑动边界条件下的泥石流动态风险分析新方法，建立总体框架模型，实现各种降雨过程(不同设计频率、监测)输入—任意空间泥石流动力过程及特征参量(流速、流深、流量过程等)—输出3D动态风险图，可广泛应用于泥石流监测预警、防治工程关键参数设计、灾害管理等方面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到灾害监控的
，尤其涉及到一种基于动力过程的泥石流动态 风险分析系统及方法。
技术介绍
泥石流是山区常见的一种地质灾害，其暴发突然、来势凶猛、历时短暂，具有强大 的破坏力，屡屡对山区城镇、村庄、交通、电力、通讯、水利、矿山、农业、生态等造成严重的威 胁和危害。科学、合理、有效的泥石流风险分析，可为防灾减灾工作、区域发展规划、生命财 产安全等提供必不可少的潜在灾害信息，指导人们合理规避灾害风险，是防灾减灾领域一 项极其重要的工作。 泥石流风险是指在一定区域和给定时段内，由于泥石流灾害引起的人们生命财产 和经济活动的期望损失值，一般采用的定量表达式为：(1) 泥石流的风险分析，早期一般采用数理统计分析方法开展定性或半定量的分析研 究。例如刘希林通过权重赋值方法，将取值均在0-1范围内的泥石流危险度和易损度进行 相乘，得到了风险度，划定了可忽略风险区、低风险区、中等风险区、高风险区和极高风险 区。这种定性或半定量方法，存在指标因子众多、选取量化困难，因子系统的复杂性、不确定 性等诸多问题；更重要的是，它没有基于泥石流的物理过程和动力学机制，风险评估模型更 缺乏物理意义，不能表达一次泥石流过程中的动态风险问题。 众所周知，泥石流的风险是动态的，而非静态，需基于动力过程对泥石流的动态风 险进行合理、有效的分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种基于动力过程的泥石流动 态风险分析系统及方法。 本专利技术是通过以上技术方案实现： 本专利技术提供了一种基于动力过程的泥石流动态风险分析方法，该基于动力过程的 泥石流动态风险分析方法包括以下步骤： 根据被检测区域的流域基本特征，建立流域模型； 获取被检测区域的降雨的时空分布； 建立降雨产汇流模型、渗流模型、水土动力匹配模型、泥石流动力学模型，计算流 域空间的泥石流特征参量； 建立不同属性对象的风险评估模型，进行泥石流动态风险分析，输出泥石流动态 风险图。 优选的，所述流域的基本特征包括：地质，地形，水文，固体物源的物性、储量及其 分布，可能受灾对象的性质和空间分布。 优选的，所述获取被检测区域的降雨的时空分布具体为：通过雨量站网或X波段 雨量雷达获取降雨的时空分布。 本专利技术还提供了一种基于动力过程的泥石流动态风险分析系统，该系统包括： 降雨时空分布模型，用于模拟被检测区域的降雨的时空分布； 流域模型，用于模拟被检测区域的流域基本特征； 动力学模型包，用于模拟泥石流形成的动态过程； 风险评估模型，将动力学模型包获取的模拟结果与设定的标准进行对比从而得到 风险结果。 优选的，所述动力模型包包括：雨滴溅蚀模型、渗流模型、水动力计算模型、水土动 力匹配模型以及泥石流动力学模型。 本专利技术的有益效果是：针对现有泥石流风险研究的现状和存在的问题，提出一种 基于泥石流动力过程、考虑动边界条件下的泥石流动态风险分析新方法，建立总体框架模 型，实现各种降雨过程（不同设计频率、监测）输入一任意空间泥石流动力过程及特征参量 (流速、流深、流量过程等）一输出3D动态风险图，可广泛应用于泥石流监测预警、防治工程 关键参数设计、灾害管理等方面。【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的基于动力过程的泥石流动态风险分析系统的框架图； 图2是本专利技术实施例提供的锅圈岩沟内雨量站点的观测的降雨图； 图3是锅圈岩沟地表径流模拟结果和实测结果对比分析图。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 本专利技术实施例提供了一种基于动力过程的泥石流动态风险分析方法，该基于动力 过程的泥石流动态风险分析方法包括以下步骤： 根据被检测区域的流域基本特征，建立流域模型；其中的流域基本特征流包括： 地质，地形，水文，固体物源的物性、储量及其分布，可能受灾对象的性质和空间分布。 获取被检测区域的降雨的时空分布；在具体获取时，通过雨量站网或X波段雨量 雷达获取降雨的时空分布。 建立降雨产汇流模型、渗流模型、水土动力匹配模型、泥石流动力学模型，计算流 域空间的泥石流特征参量； 建立不同属性对象的风险评估模型，进行泥石流动态风险分析，输出泥石流动态 风险图。 为了实现上述方法，本专利技术还提供了一种基于动力过程的泥石流动态风险分析系 统，该系统包括： 降雨时空分布模型，用于模拟被检测区域的降雨的时空分布； 流域模型，用于模拟被检测区域的流域基本特征； 动力学模型包，用于模拟泥石流形成的动态过程； 风险评估模型，将动力学模型包获取的模拟结果与设定的标准进行对比从而得到 风险结果。 其中的动力模型包包括：雨滴溅蚀模型、渗流模型、水动力计算模型、水土动力匹 配模型以及泥石流动力学模型。 为了方便理解，下面对上述方法及系统进行详细的描述。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：查明地质，地形，水文，固体物源的物性、 储量及其分布，可能受灾对象的性质和空间分布等流域基本特征，建立流域模型；通过雨量 站网、X波段雨量雷达等获取降雨的时空分布；通过降雨产汇流模型、渗流模型、水土动力 匹配模型、泥石流动力学模型等，计算流域空间的泥石流特征参量；建立不同属性对象的风 险评估模型，进行泥石流动态风险分析，输出泥石流动态风险图。由降雨的初始输入，到风 险分析结果的最终输出，物理过程明晰，动力机制耦合。本专利技术具体实施方案如下： 对于一个泥石流流域来说，流域下垫面特性十分复杂，加上降雨的时空分布，使得 流域沟坡系统产汇流及形成的水动力呈现时空变异特征；水和土在流域空间点进行动力匹 配，可参与泥石流的量也具时空分布特征；水土动力匹配后形成的水土混合物在运动过程 中，会侵蚀坡面和沟床物质、淘蚀侧岸、接受支沟水土汇入等，使得水土混合物浓度、运动特 征（流速、流深、流量等）、地形边界条件等处在动态变化中；当其运动演进到能量耗尽后便 会停积下来。本专利技术针对泥石流的全物理过程，建立基于动力过程的泥石流动态风险分析 新方法，其总体框架示意图如图1所示。 (1)流域模型 对于一个确定的泥石流流域来说，可以通过工程地质、水文地质、岩土力学、灾害 学、3S技术等原理与方法，查明流域泥石流流域的断裂，地质，地形，固体物源的物性、储量 及其分布，可能受灾对象的性质和空间分布等流域基本特征，建立流域模型，为各动力过程 的建模、数值模拟等提供基础。 (2)降雨时空分布模型 常规获取降雨资料的手段是雨量站点（雨量筒），比较新的手段是雷达和卫星测 雨。对于一个流域或当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于动力过程的泥石流动态风险分析方法，其特征在于，包括以下步骤：根据被检测区域的流域基本特征，建立流域模型；获取被检测区域的降雨的时空分布；建立降雨产汇流模型、渗流模型、水土动力匹配模型、泥石流动力学模型，计算流域空间的泥石流特征参量；建立不同属性对象的风险评估模型，进行泥石流动态风险分析，输出泥石流动态风险图。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：欧国强，王钧，潘华利，宇岩，吕娟，黄江成，杨顺，乔成，陆桂红，李丽亚，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51