松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法及系统技术方案

本申请提供的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法和系统，根据松柏林的胸高直径、树木间距、松柏在平行坡向方向上的长度和松柏林拦截崩塌区的宽度计算出其所能拦截崩塌的能量，以及与松柏林组合拦截崩塌运动过程中人工构筑物的拦截能量，本申请综合考虑松柏林的胸高直径、树木间距、松柏林在平行坡向方向上的长度和松柏林拦截崩塌区四大因素，并结合树木拦截与人工构筑物组合优化的布置特点，通过实际历史崩塌运动及树木拦截特征结果进行数据拟合得到松柏林拦截崩塌能量的测算公式，能合理确定松柏林拦截崩塌和人工构筑物拦截崩塌组合下的能量分配，为崩塌灾害防治工程设计提供科学依据，该测算方法计算简便，适应工程需要。适应工程需要。适应工程需要。

【技术实现步骤摘要】
松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法及系统


[0001]本专利技术属于自然灾害防控计算领域，具体涉及一种松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法及系统。

技术介绍

[0002]山区崩塌灾害是一种常见的地质灾害类型，严重威胁着山区公路、铁路、景区等人类工程设施区的安全。在我国西南山区，由于降雨丰富等原因，很多山区的植被茂盛。这些天然或者人工的树林在拦截崩塌的过程中发挥着重要的作用。因此，在崩塌防治工程中，除了利用人工构筑物等岩土工程措施外，充分发挥和利用树林的拦截作用既是降低崩塌灾害风险，又是生态环境建设的重要举措。
[0003]然而，目前在树林拦截崩塌过程中防护效能的描述仍处于定性或半定量阶段，定量测算还非常缺乏；而关于树林拦截与人工构筑物拦截协同防护崩塌的能量分配与过程等方面的研究和技术仍处于起步阶段。目前在山地灾害防治中，树林拦截防护效能设计主要以经验设计为主，缺乏与人工构筑物拦截措施有机协同的理论指导和技术标准。这导致所设计的人工构筑物(如被动防护网、挡墙等)常常由于高估树林的拦截作用而未能有效拦截崩塌，从而造成崩塌灾害；或者因为低估树林的拦截作用而造成防护设计过于保守，从而造成经济上的浪费。
[0004]因此，在崩塌灾害防治工程设计中，我们在崩塌运动能量计算的基础上，需准确地测算出已有天然或人工树林在拦截崩塌中的拦截能量，进而合理地设计人工构筑物的拦截能量。这是科学有效且经济合理地实现对崩塌进行拦截，降低崩塌灾害风险的重要内容。

技术实现思路

[0005]鉴于此，有必要提供一种测算方法计算简便、科学有效且适应工程需要的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法及系统。
[0006]一种松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法，包括下述步骤：
[0007]计算所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E；
[0008]根据所述所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E确定所述松柏林所拦截崩塌的能量E1；
[0009][0010]式中，E1为松柏林所拦截崩塌的能量；d为所述松柏林的胸高直径；h为所述松柏林的树木间距；a为所述松柏林在平行坡向方向上的长度；b为所述松柏林的拦截崩塌区的宽度；A及B为常数；
[0011]通过公式E2＝E-E1计算得到崩塌体在冲出松柏林后的剩余能量E2，所述剩余能量
E2即为崩塌防治工程中人工构筑物的设计防护能量。
[0012]在其中一些实施例中，在计算所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E的步骤中，具体包括下述步骤：
[0013]通过理论计算或数值模拟计算方法得到所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E。
[0014]在其中一些实施例中，在根据所述所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E确定所述松柏林所拦截崩塌的能量E1的步骤中：
[0015]通过大比例尺影像图测量计算或现场调查实测，确定所述松柏林的胸高直径d和树木间距h及松柏林在平行坡向方向上的长度a，通过现场地质调查及预测，确定所述松柏林的拦截崩塌区的宽度b。
[0016]在其中一些实施例中，所述松柏林为已经生长于山坡上的天然松柏林或人工松柏林。
[0017]在其中一些实施例中，当所述松柏林为祁连山天然松柏林时，所述d＝0.2-0.3m，h＝2-3m，松柏林在平行坡向方向为斜坡坡度为40
°
时，A＝20.39，B＝0.25。
[0018]另外，本专利技术还提供了一种松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算系统，包括：
[0019]第一运动能量计算单元，用于计算所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E；
[0020]第二运动能量计算单元，根据所述所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E确定所述松柏林所拦截崩塌的能量E1；
[0021][0022]式中，E1为松柏林所拦截崩塌的能量；d为所述松柏林的胸高直径；h为所述松柏林的树木间距；a为所述松柏林在平行坡向方向上的长度；b为所述松柏林的拦截崩塌区的宽度；A及B为常数；
[0023]防护能量单元，用于通过公式E2＝E-E1计算得到崩塌体在冲出松柏林后的剩余能量E2，所述剩余能量E2即为崩塌防治工程中人工构筑物的设计防护能量。
[0024]在其中一些实施例中，所述第一运动能量计算单元用于通过理论计算或数值模拟计算方法得到所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E。
[0025]在其中一些实施例中，所述第一运动能量计算单元可通过大比例尺影像图测量计算或现场调查实测，确定所述松柏林的胸高直径d和树木间距h及松柏林在平行坡向方向上的长度a，通过现场地质调查及预测，确定所述松柏林的拦截崩塌区的宽度b。
[0026]在其中一些实施例中，所述松柏林为已经生长于山坡上的天然松柏林或人工松柏林。
[0027]在其中一些实施例中，当所述松柏林为祁连山天然松柏林时，所述d＝0.2-0.3m，h＝2-3m，松柏林在平行坡向方向为斜坡坡度为40
°
时，A＝20.39，B＝0.25。
[0028]相较于现有技术，本申请提供的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法和系统，根据松柏林的胸高直径、树木间距、松柏在平行坡向方向上的长度和松柏林拦截崩塌区的宽度计算出其所能拦截崩塌的能量，以及与松柏林组合拦截崩塌运动过程中人工构筑物的拦截能量，本申请综合考虑了松柏林的胸高直径、树木间距、松柏林在
平行坡向方向上的长度和松柏林拦截崩塌区四大因素，并结合树木拦截与人工构筑物组合优化的布置特点，通过实际历史崩塌运动及树木拦截特征结果进行数据拟合得到松柏林拦截崩塌能量的测算公式，能合理确定松柏林拦截崩塌和人工构筑物拦截崩塌组合下的能量分配，为崩塌灾害防治工程设计提供科学依据，且该测算方法计算简便，适应工程需要。
附图说明
[0029]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0030]图1为本专利技术提供的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法的步骤流程图。
[0031]图2为本专利技术提供的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算系统的结构示意图。
[0032]图3为本专利技术实施例1提供的松柏林的纵向剖视图。
[0033]图4为本专利技术实施例1提供的松柏林的俯视示意图。
具体实施方式
[0034]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法，其特征在于，包括下述步骤：计算所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E；根据所述所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E确定所述松柏林所拦截崩塌的能量E1；式中，E1为松柏林所拦截崩塌的能量；d为所述松柏林的胸高直径；h为所述松柏林的树木间距；a为所述松柏林在平行坡向方向上的长度；b为所述松柏林的拦截崩塌区的宽度；A及B为常数；通过公式E2＝E-E1计算得到崩塌体在冲出松柏林后的剩余能量E2，所述剩余能量E2即为崩塌防治工程中人工构筑物的设计防护能量。2.根据权利要求1所述的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法，其特征在于，在计算所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E的步骤中，具体包括下述步骤：通过理论计算或数值模拟计算方法得到所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E。3.根据权利要求2所述的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法，其特征在于，在根据所述所防治崩塌在进入松柏林前的运动能量E确定所述松柏林所拦截崩塌的能量E1的步骤中：通过大比例尺影像图测量计算或现场调查实测，确定所述松柏林的胸高直径d和树木间距h及松柏林在平行坡向方向上的长度a，通过现场地质调查及预测，确定所述松柏林的拦截崩塌区的宽度b。4.根据权利要求3所述的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法，其特征在于，所述松柏林为已经生长于山坡上的天然松柏林或人工松柏林。5.根据权利要求4所述的松柏林和人工构筑物组合拦截崩塌过程中能量分配的测算方法，其特征在于，当所述松柏林为祁连山天然松柏林时，所述d＝0.2-0.3m，h＝2-3m，松柏林在平行坡向方向为斜坡坡度为40
°
时，A＝20.39，B＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学良，刘海洋，孙娟娟，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：