一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法技术

本发明专利技术公开了一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法，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、确定冰水泥石流的基本地形数据；b、由当地气象站或监测站点获得当地多年平均积温T

【技术实现步骤摘要】
一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法


[0001]本专利技术涉及到泥石流防治工程
，尤其涉及一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法。

技术介绍

[0002]冰水泥石流是一种发生在高山冰雪分布区的自然现象。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；因此泥石流的预警，主要通过地形、地质与温度条件判断来实现。
[0003]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初期泥石流；随后可能形成积雪消融期的后期的冰水泥石流，这两类冰水泥石流的发生机理不同，因为提供激发泥石流的水源：积雪消融产生大量水源的机理不同；积雪完全消融后，积雪覆盖的冰川全部露出来，如果再形成冰水泥石流，其水源全部来源于冰川融化：可能形成冰川融化期的初期泥石流；随后可能形成冰川融化期的后期的冰水泥石流，这两类冰水泥石流的发生机理不同，因为提供激发泥石流的水源：冰川融化产生大量水源的机理不同。
[0004]因此冰水泥石流的预警，根据其激发的水源形成机理不同，按照时间顺序先后分四个阶段：1、积雪消融期的初期冰水泥石流；2、积雪消融期后期的冰水泥石流；3、冰川融化期的初期冰水泥石流；4、冰川融化期后期的冰水泥石流。冰雪区只有满足足够地形、地质及温度条件才会形成冰水泥石流，不满足条件时，上述4种形成机理的冰水泥石流也只会发生一种或两种，甚至都不发生。
[0005]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，如：西藏泥石流与环境，1999：29
‑
40，其涉及到的地形条件包括：全流域面积，含堆积扇，7
‑
90km2，其中15
‑
32km2最有利冰水泥石流形成；现代冰川和积雪面积比，不含堆积扇，0.09
‑
0.36，其中大于0.1最有利冰水泥石流形成；全流域相对高差：2500
‑
3858m，其中大于3000m最有利冰水泥石流形成；冰雪水源区平均纵坡：0.197
‑
0.815，其中大于0.5最有利冰水泥石流形成；全冰雪水源区以下主沟平均纵坡：0.08
‑
0.361，其中0.1
‑
0.22最有利冰水泥石流形成；其他如沟床纵剖面形状为下凹形、瓢形与栎叶的流域形状都有利冰水泥石流形成的定性描述。这些判断指标较多，范围较广，很难对冰水泥石流的危险性作出正确判断。
[0006]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。
[0007]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。

技术实现思路

[0008]本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法，本专利技术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，建立冰川消融期初期冰水泥石流预警模型，确定冰水泥石流的预警划分级别，能够对冰水泥石流的发生作出准确判断。
[0009]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0010]一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]a、通过谷歌地球或现场测量，确定冰水泥石流的基本地形数据，包括冰川面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和测量冰川区的坡向θ；
[0012]b、由当地气象站或监测站点获得当地多年平均积温T
p
、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年冰川消融期有效正积温T
y
，其中当年冰川消融期有效正积温T
y
的计算时间段为积雪消融完毕的那一日为积温统计的起始日，到冰水泥石流发生时为止；
[0013]c、通过式1
‑
式4计算积雪消融完毕日；
[0014]A
s
＝DDF*PDD
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0015]式中：
[0016]A
s
——某日内积雪消融水当量，mm w.e.；
[0017]DDF——积雪的度日因子，mm*d
‑1*℃
‑1；
[0018]PDD——某日内的正积温，℃，通过式2计算；
[0019][0020]式中：
[0021]H
t
——逻辑变量，取0或1，在目标点位日均气温不低于0℃时，逻辑变量取1，相反，若目标点位日均气温小于0℃，逻辑变量取0；
[0022]T
t
——目标点位日均温，℃；
[0023]通过式3计算目标点位积雪积累量c；
[0024][0025]式中：
[0026]c——目标点位积雪积累量，mm；
[0027]P
s
——计算时间范围内固态降水量，mm；
[0028]P——计算时间范围内降水总量，mm；
[0029]T
l
——液态降水临界气温，取2℃；
[0030]T
t
——目标点位日均温，℃；
[0031]T
s
——固态降水临界气温，取0℃；
[0032]计算积雪消融水当量A
s
的逐日累积总量与目标点位积雪积累量c的关系，当积雪消融水当量A
s
的逐日累积总量与目标点位积雪积累量c相等时，满足式4时，积雪消融完毕；
[0033][0034]式中：
[0035]A
sn
——由度日模型计算出的第n天的积雪消融水当量A
s
，n＝1，2，3，
…
，b；
[0036]b——积雪消融完毕日的正温天数；
[0037]d、计算得出积雪消融完毕日后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冰川消融期初期冰水泥石流的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：a、通过谷歌地球或现场测量，确定冰水泥石流的基本地形数据，包括冰川面积A、冰水泥石流形成区纵坡降为17度处的沟床平均宽度W和测量冰川区的坡向θ；b、由当地气象站或监测站点获得当地多年平均积温T
p
、前7日积温和T7、当日日均温度T0和当年冰川消融期有效正积温T
y
，其中当年冰川消融期有效正积温T
y
的计算时间段为积雪消融完毕的那一日为积温统计的起始日，到冰水泥石流发生时为止；c、通过式1
‑
式4计算积雪消融完毕日；A
s
＝DDF*PDD
ꢀꢀꢀꢀ
式1式中：A
s
——某日内积雪消融水当量，mm w.e.；DDF——积雪的度日因子，mm*d
‑1*℃
‑1；PDD——某日内的正积温，℃，通过式2计算；式中：H
t
——逻辑变量，取0或1，在目标点位日均气温不低于0℃时，逻辑变量取1，相反，若目标点位日均气温小于0℃，逻辑变量取0；T
t
——目标点位日均温，℃；通过式3计算目标点位积雪积累量c；式中：c——目标点位积雪积累量，mm；P
s
——计算时间范围内固态降水量，mm；P——计算时间范围内降水总量，mm；T
l
——液态降水临界气温，取2℃；T
t
——目标点位日均温，℃；T
s
——固态降水临界气温，取0℃；计算积雪消融水当量A
s
的逐日累积总量与目标点位积雪积累量c的关系，当积雪消融水当量A
s
的逐日累积总量与目标点位积雪积累量c相等时，满足式4时，积雪消融完毕；式中：A
sn
——由度日模型计算出的第n天的积雪消融水当量A
s
，n＝1，2，3，

【专利技术属性】
技术研发人员：余斌，马啸宇，王有林，李树武，李为乐，杨贤，曹钧恒，包健，
申请(专利权)人：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：