一种沟谷泥石流预警方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种沟谷泥石流预警方法及其应用，属于泥石流防治工程技术领域，包括以下步骤：测量矿物的次生黏土矿物的比表面积值ai，矿物成分在原生矿物的含量bi，计算岩性次生黏土矿物的总比表面积值n，黏土指标N，测量岩石坚固系数F，计算渗透指标K，地质因子G，测量流域面积A0，计算全流域面积A，测量全流域面积百分比S和沟床纵比降J，计算地形因子T，确定沟道年平均降雨量R0和1小时降雨变差系数Cv，测量前期降雨量B，1小时激发降雨量I，计算泥石流水文因子R，计算临界值Cr并划分预警级别。本发明专利技术考虑了地质、地形、水文三大因素的作用，测算结果更符合泥石流形成机理，提高了泥石流预警准确度。

An early warning method and its application of gully debris flow

The invention discloses a gully debris flow early warning method and its application, and belongs to the technical field of debris flow prevention project, which comprises the following steps: measuring the secondary mineral clay mineral surface area values of AI, Bi content in the mineral composition of primary minerals, clay minerals in the secondary lithologic calculation of total surface area value n clay index N. The measurement of rock solid calculation of permeability coefficient F, K index, geological factor G, measuring A0 of drainage area, calculate the total drainage area A, as measured by the percentage area of the whole basin S and gully bed longitudinal slope calculation J, terrain factor T, determine the channel average annual rainfall of R0 and 1 hour rainfall variation coefficient Cv, pre rainfall measurement B, 1 hours to stimulate rainfall I, calculation of debris flow hydrological factor R, calculate the critical value of Cr and the division of the warning level. The invention takes into account the effects of three factors of geology, topography and hydrology, and the calculation results are more in line with the formation mechanism of debris flow, which improves the accuracy of debris flow early warning.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到泥石流防治工程
，尤其涉及一种沟谷泥石流预警方法及其应用。
技术介绍
浅表层土质滑坡是滑坡中分布最为广泛、暴发频率高、危害性较大的地质灾害之一。它是指发生在松散未固结的粘性土或砂性土斜坡上的一类滑坡,坡体结构松散具有较大空隙比、透水性强、下层的岩石分层比较明显等特点。其物质组成一般为基岩风化产物，堆积厚度通常小于5米。此类斜坡由于滑体松散，易受大气降水和库水位周期性影响，稳定性较差。一旦滑坡，不仅给当地人民生命财产安全带来极大威胁，而且会造成大面积水土流失。这类滑坡在下滑过程中若遇充足的水源和足够的滑动面，极有可能转化为泥石流。目前国内外对泥石流的预测预报主要是建立在多年的观测积累基础上，给出经验的临界降雨值，如云南蒋家沟的泥石流预测预报就是建立在30年的长期观测基础上。具体对于浅表层土质滑坡型沟谷泥石流而言，泥石流起动的临界降雨量主要是基于历史观测资料的统计、归纳、总结的方法获得。但对于低频率泥石流，往往没有任何的观测资料积累，因此也就无法在获得观测数据的基础上，得出临界降雨值的经验方法，进而预测泥石流的发生。而这类低频率泥石流的发生往往造成重大损失与人员伤亡。减轻、防止这类低频率泥石流灾害需要深入地了解泥石流的发生规律，并预测泥石流的发生。公开号为CN 104299367A，公开日为2015年01月21日的中国专利文献公开了一种滑坡灾害多级综合监测预警方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)通过历史纪录监测数据和滑坡变形破坏模型试验，计算滑坡监测预警临界阈值；根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能；(2)如果监测数值大于临界值；根据每个滑坡发生指数，确定滑坡可能发生的地点和滑坡发生的可能性大小，划定预警预报等级；(3)确定四级预警和预警境界区域；(4)发布预警结果，同时结合预警区群测群防网络体系，直接通知监测责任人，做好防灾、避灾准备。该专利文献公开的滑坡灾害多级综合监测预警方法，需要滑坡发生的大量历史纪录监测数据，再通过滑坡变形破坏模型试验，计算滑坡监测预警临界阈值；再根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能，预警效率低；此外，虽然分析的滑坡因子较多，但对影响滑坡的另一重要因素地形因子分析甚少，更没有定量的地形因子计算方法，致使整个滑坡预警的准确度降低，尤其不适合沟谷泥石流的预警，防灾适用性差。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种沟谷泥石流预警方法及其应用，本专利技术同时考虑了引发泥石流的地质、地形、水文三大因素的作用及其相互影响，因此测算结果更符合泥石流形成机理，提高了泥石流预警准确度；而且不需要泥石流发生的大量历史观测数据，只需要确定泥石流流域的地形因子，地质因子与降雨观测数据即可，预警效率更高，具有更高的防灾适用性。本专利技术通过下述技术方案实现：一种沟谷泥石流预警方法，其特征在于，包括以下步骤：a、现场测量矿物的次生黏土矿物的比表面积值ai，单位m2/g，矿物成分在原生矿物的含量bi，根据式1确定岩性次生黏土矿物的总比表面积值n，单位m2/g，n＝a1b1+a2b2+a3b3+...+aibi (式1)b、根据式2计算黏土指标N；N＝n/n0 (式2)式2中，n0为次生黏土矿物的比表面积基值，n0＝10m2/g；c、现场测量平均岩石坚固系数F，根据式3确定泥石流沟渗透指标K；K＝2.59F2-8.64F (式3)d、根据式4确定泥石流地质因子G；G＝K0.15N0.45 (式4)e、现场测量除堆积区以外的泥石流流域面积A0，单位km2，根据式5确定除堆积区以外的泥石流全流域面积A；式5中，a为单位面积，1km2；f、现场测量敏感坡度面积占除堆积区以外的泥石流全流域面积百分比S和沟床纵比降J，根据式6确定泥石流地形因子T；T＝SJ0.3A0.2 (式6)g、查阅水文手册确定监测区域的泥石流沟道年平均降雨量R0和泥石流沟道1小时降雨变差系数Cv；现场实地测量前期降雨量B，1小时激发降雨量I，根据式7确定泥石流水文因子R；h、根据式8计算确定预警监测区域泥石流起动临界值Cr，并通过Cr值来划分泥石流沟道的泥石流预警级别；当Cr＜1.19，发出泥石流绿色安全信号，当1.19≤Cr＜1.41，发出泥石流黄色预警信号，当1.41≤Cr＜1.63，发出泥石流橙色预警信号，当Cr≥1.63，发出泥石流红色预警信号；Cr＝GRT0.45 (式8)。步骤f中，所述敏感坡度是指25-45度的坡度。本专利技术所述泥石流地形因子T是指有利于泥石流形成的多个有关地形条件的因素的总和。本专利技术所述泥石流地质因子G是指有利于泥石流形成的地质条件的因素的总和。本专利技术所述泥石流水文因子R是指有利于泥石流形成的多个有关水文条件的因素的总和。本专利技术，适用于浅表层土质滑坡型沟谷泥石流的预警。本专利技术，适用于无资料地区的低频率浅表层土质滑坡型沟谷泥石流的预警。本专利技术的原理如下：泥石流的形成由泥石流的地形条件、地质条件和降水条件决定，三个条件缺一不可，共同作用下形成泥石流。本专利技术充分考虑了这三个条件的综合作用，并将三个条件的作用统一起来形成泥石流的临界条件。经大量的野外调查研究，分析确定对于既定泥石流沟道而言，在确定泥石流范围基础上，预警监测区域泥石流起动临界值Cr与泥石流地形因子T、泥石流地质因子G、泥石流水文因子R三者间的函数关系。通过上述Cr值的阈值1.19、1.41、1.63判断泥石流发生可能性的原理在于：通过野外调查大规模的群发泥石流事件，由暴发和没有暴发的泥石流流域的地形、地质和水文条件以及计算的判断值，确定当Cr＜1.19，几乎没有泥石流发生；1.19≤Cr＜1.41，有少量泥石流发生；1.41≤Cr＜1.63，有较多泥石流发生；Cr≥1.63，很多泥石流暴发。用该判断值在其他地区的浅表层土质滑坡型沟谷泥石流事件中，也能很好地判断泥石流的发生与否。本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：一、本专利技术，对于泥石流起动的临界降雨量阈值的测算同时考虑了引发泥石流的地质、地形、水文三大因素的作用及其相互影响，因此测算结果更符合泥石流形成机理；对于既定泥石流沟道而言，采用本专利技术方法测算泥石流起动的降雨量阈值不需要泥石流发生的大量历史观测数据，只需要确定泥石流流域的地形因子，地质因子与降雨观测数据，由于除科研设置的泥石流观测站以外，绝大部分泥石流沟道均无泥石流发生的长期观测数据，因此本专利技术对于泥石流预报具有更高的防灾适用性。二、本专利技术，适用于浅表层土质滑坡型沟谷泥石流的预警，不需要浅表层土质滑坡型沟谷泥石流发生的大量历史观测数据，只需要确定浅表层土质滑坡型沟谷泥石流流域的地形因子，地质因子与降雨观测数据即可，预警效率高，防灾适用性好。三、本专利技术，适用于无资料地区的低频率浅表层土质滑坡型沟谷泥石流的预警，低频率沟谷泥石流，是造成重大人员伤亡的主要泥石流类型，本专利技术可以为减少泥石流灾害，减少泥石流造成的人员伤亡提供依据和方法，防灾效果好。附图说明下面将结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的具体说明，其中：图1为物理和化学风化等级图。具体实施方式实施例1一种沟谷泥石流预警方法，包括以下步骤：a、现场测量矿物的次生黏土矿物的比表面积值a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟谷泥石流预警方法，其特征在于，包括以下步骤：a、现场测量矿物的次生黏土矿物的比表面积值ai，单位m2/g，矿物成分在原生矿物的含量bi，根据式1确定岩性次生黏土矿物的总比表面积值n，单位m2/g，n＝a1b1+a2b2+a3b3+...+aibi  (式1)b、根据式2计算黏土指标N；N＝n/n0  (式2)式2中，n0为次生黏土矿物的比表面积基值，n0＝10m2/g；c、现场测量平均岩石坚固系数F，根据式3确定泥石流沟渗透指标K；K＝2.59F2‑8.64F   (式3)d、根据式4确定泥石流地质因子G；G＝K0.15N0.45    (式4)e、现场测量除堆积区以外的泥石流流域面积A0，单位km2，根据式5确定除堆积区以外的泥石流全流域面积A；式5中，a为单位面积，1km2；f、现场测量敏感坡度面积占除堆积区以外的泥石流全流域面积百分比S和沟床纵比降J，根据式6确定泥石流地形因子T；T＝SJ0.3A0.2    (式6)g、查阅水文手册确定监测区域的泥石流沟道年平均降雨量R0和泥石流沟道1小时降雨变差系数Cv；现场实地测量前期降雨量B，1小时激发降雨量I，根据式7确定泥石流水文因子R；h、根据式8计算确定预警监测区域泥石流起动临界值Cr，并通过Cr值来划分泥石流沟道的泥石流预警级别；当Cr＜1.19，发出泥石流绿色安全信号，当1.19≤Cr＜1.41，发出泥石流黄色预警信号，当1.41≤Cr＜1.63，发出泥石流橙色预警信号，当Cr≥1.63，发出泥石流红色预警信号；Cr＝GRT0.45    (式8)。...

【技术特征摘要】
1.一种沟谷泥石流预警方法，其特征在于，包括以下步骤：a、现场测量矿物的次生黏土矿物的比表面积值ai，单位m2/g，矿物成分在原生矿物的含量bi，根据式1确定岩性次生黏土矿物的总比表面积值n，单位m2/g，n＝a1b1+a2b2+a3b3+...+aibi (式1)b、根据式2计算黏土指标N；N＝n/n0 (式2)式2中，n0为次生黏土矿物的比表面积基值，n0＝10m2/g；c、现场测量平均岩石坚固系数F，根据式3确定泥石流沟渗透指标K；K＝2.59F2-8.64F (式3)d、根据式4确定泥石流地质因子G；G＝K0.15N0.45 (式4)e、现场测量除堆积区以外的泥石流流域面积A0，单位km2，根据式5确定除堆积区以外的泥石流全流域面积A；式5中，a为单位面积，1km2；f、现场测量敏感坡度面积占除堆积区以外的泥石流全流域面积百分比S和沟床纵比降J，根据式6确定泥石流地形因子T；T＝SJ0.3A0.2 (式6)g、查阅水文手册确定监测区域的泥石流沟道年平均降雨量R0和泥石流沟道1小时降雨变差系数Cv；现场实地测量前期降雨量B，1小时激发降雨量I，根据式7确定泥石流水文因子R；h、根据式8计...

【专利技术属性】
技术研发人员：余斌，刘强，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51