基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法技术

本发明专利技术涉及地质灾害应急响应技术领域，公开了一种基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，旨在解决现有方法理论性和准确性不足的问题，方案主要包括：获取自然溃决案例中基础参数和垂向溃决程度；对基础参数和垂向溃决程度分类，并基于相关性分析、列联交叉分析和溃决过程分析确定影响垂向溃决程度的关键参数；将垂向溃决程度划分两类，基于逻辑回归分析构建计算垂向溃决程度大于1/2坝高概率的表达式；据待预测堰塞坝材料、形状及结构等其它特征进一步确定各大于和小于等于1/2坝高类别垂向溃决程度；考虑实际下泄水量及河宽，分类给出不同垂向溃决程度下的溃口展宽。本发明专利技术实现了溃口形态预测科学性、系统性和实用性的统一。用性的统一。用性的统一。

【技术实现步骤摘要】
基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害应急响应
，具体涉及一种基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法。

技术介绍

[0002]堰塞坝是指地震或强降雨引发山体滑坡后，堵塞河道形成堰塞湖的松散堆积物。由于坝体粒径分布差异大，整体稳定性和抗冲蚀性低，存在较大溃决风险。一旦溃决，溃坝洪水会对下游村庄与工程造成严重破坏。堰塞坝发生后，提前预测坝体溃决洪峰流量和评估灾损可以帮助制定有效的应急处置预案。考虑快速预测的需要，参数假定类模型是常被采用的数学模型，其中堰塞坝最终溃口形状是直接影响预测精度的关键参数。
[0003]关于垂向溃决程度，现场处置时常按估计的垂向几分之几溃制定应急预案，缺少系统性的确定方法，且现有预测未考虑处置后坝体和库容的变化，同样现有少数线性拟合公式中的参数主要通过准确度比选得到，缺乏选参理论依据，也未考虑坝体垂向结构对垂向溃决程度的影响。
[0004]此外，相比土石坝展宽的预测公式，堰塞坝溃口展宽的预测还有待完善。虽也有少数基于堰塞坝案例的展宽公式，但由于堰塞坝多为部分溃，溃决程度与土石坝不同，且其多发生在窄深河道，当垂向溃决程度较大时，展宽还会受河宽限制，现有研究中暂未考虑这一参数。
[0005]综上所述，现有技术在预测堰塞坝的溃口形态时，垂向溃决程度以及溃口展宽的预测存在理论性和准确性不足的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决现有堰塞坝垂向溃决程度预测方法存在理论性和准确性不足的问题，提出一种基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0008]基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，所述方法包括：
[0009]获取案例库中自然溃决的溃决案例以及各溃决案例对应的基础参数和垂向溃决程度，所述基础参数包括：坝高、坝长、长高比、坝体体积、坝体材料组成、上游来流量和库容数据；
[0010]对基础参数和垂向溃决程度进行分类，并基于相关性分析、列联交叉分析和溃决过程分析从基础参数中确定影响垂向溃决程度的关键参数；
[0011]将垂向溃决程度划分两类，两类垂向溃决程度分别为小于或等于1/2坝高和大于1/2坝高，根据各溃决案例的关键参数和垂向溃决程度，并基于逻辑回归分析构建用于计算垂向溃决程度大于1/2坝高的概率的表达式；
[0012]获取待预测堰塞坝的关键参数，根据待预测堰塞坝的关键参数的类别并基于所述表达式确定待预测堰塞坝的垂向溃决程度是否大于1/2坝高。
[0013]进一步地，所述用于计算垂向溃决程度大于1/2坝高的概率的表达式如下：
[0014][0015]式中，p为垂向溃决程度大于1/2坝高的概率，β0为常数项，β1、β2、
…
、β
n
为偏回归系数，x1、x2、
…
、x
n
为关键参数的类别。
[0016]进一步地，所述关键参数为长高比和坝体材料，所述用于计算垂向溃决程度大于1/2坝高的概率的表达式如下：
[0017][0018]式中，x1为坝体材料的类别，x2为长高比的类别。
[0019]进一步地，所述方法还包括：
[0020]当判定待预测堰塞坝的垂向溃决程度大于1/2坝高时，判断坝体材料是否由黄土和黏土组成，若是，则将坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度，否则，将2/3坝高、3/4坝高或者3/5坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度。
[0021]进一步地，所述方法还包括：
[0022]当判定待预测堰塞坝的垂向溃决程度不大于1/2坝高时，获取待预测堰塞坝的坡比，若所述坡比处于第一预设范围，则将1/3坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度，若所述坡比处于第二预设范围，则将1/2坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度。
[0023]进一步地，所述方法还包括：
[0024]当待预测堰塞坝为二元叠结构或三元叠结构时，获取二元叠结构或三元叠结构底层顶面的高程，并判断待预测堰塞坝的垂向溃决程度对应的高程是否小于底层顶面的高程，若是，则重新确定待预测堰塞坝的垂向溃决程度。
[0025]进一步地，所述重新确定待预测堰塞坝的垂向溃决程度，具体包括：
[0026]若二元叠结构的底层由完整的岩层组成，顶层由碎块土石或孤块碎石组成，则将顶层的高度与坝高的比值作为重新确定的垂向溃决程度；
[0027]若二元叠结构的底层由碎块石土组成，顶层由孤块碎石组成，则在垂向溃决程度与2/3坝高之间选择一个值作为重新确定的垂向溃决程度；
[0028]若三元叠结构的底层由完整的岩层组成，中间层由孤块碎石组成，顶层由碎块石土组成，则将顶层与中间层的高度和与坝高的比值作为重新确定的垂向溃决程度。
[0029]进一步地，所述方法还包括：
[0030]获取待预测堰塞坝的坝体坡比、坝长、坝高和实际下泄库容；
[0031]根据待预测堰塞坝的垂向溃决程度和坝高确定待预测堰塞坝的垂向溃决深度，并根据待预测堰塞坝的坝体坡比、坝长和垂向溃决深度计算待预测堰塞坝溃决后的溃口横断面面积；
[0032]根据待预测堰塞坝的溃口横断面面积、实际下泄库容和垂向溃决深度计算待预测堰塞坝溃决后的溃口顶宽和溃口底宽。
[0033]进一步地，当待预测堰塞坝的垂向溃决程度小于或等于1/2坝高时，待预测堰塞坝溃决后的溃口顶宽和溃口底宽的计算公式如下：
[0034]b
mt
E
′
＝13.858W
′
0.4577
H
′
；
[0035]b
mb
E
′
＝5.1707W
′
0.4964
H
′
；
[0036]式中，b
mt
为溃口顶宽，b
mb
为溃口底宽，E
′
为溃口横断面面积，W
′
为实际下泄库容，H
′
为垂向溃决深度。
[0037]进一步地，当待预测堰塞坝的垂向溃决程度大于1/2坝高时，待预测堰塞坝溃决后的溃口顶宽和溃口底宽的计算公式如下：
[0038]b
mt
E
′
＝28.818W
′
‑
0.088
B
1.549
H
′
；
[0039]b
mb
E
′
＝6.991W
′
0.357
B
0.406
H
′
；
[0040]式中，b
mt
为溃口顶宽，b
mb
为溃口底宽，E
′
为溃口横断面面积，B为河道宽度，W
′
为实际下泄库容，H
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征在于，所述方法包括：获取案例库中自然溃决的溃决案例以及各溃决案例对应的基础参数和垂向溃决程度，所述基础参数包括：坝高、坝长、长高比、坝体体积、坝体材料组成、上游来流量和库容数据；对基础参数和垂向溃决程度进行分类，并基于相关性分析、列联交叉分析和溃决过程分析从基础参数中确定影响垂向溃决程度的关键参数；将垂向溃决程度划分两类，两类垂向溃决程度分别为小于或等于1/2坝高和大于1/2坝高，根据各溃决案例的关键参数和垂向溃决程度，并基于逻辑回归分析构建用于计算垂向溃决程度大于1/2坝高的概率的表达式；获取待预测堰塞坝的关键参数，根据待预测堰塞坝的关键参数的类别并基于所述表达式确定待预测堰塞坝的垂向溃决程度是否大于1/2坝高。2.如权利要求1所述的基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征在于，所述用于计算垂向溃决程度大于1/2坝高的概率的表达式如下：式中，p为垂向溃决程度大于1/2坝高的概率，β0为常数项，β1、β2、
…
、β
n
为偏回归系数，x1、x2、
…
、x
n
为关键参数的类别。3.如权利要求2所述的基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征在于，所述关键参数为长高比和坝体材料，所述用于计算垂向溃决程度大于1/2坝高的概率的表达式如下：式中，x1为坝体材料的类别，x2为长高比的类别。4.如权利要求1所述的基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征在于，所述方法还包括：当判定待预测堰塞坝的垂向溃决程度大于1/2坝高时，判断坝体材料是否由黄土和黏土组成，若是，则将坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度，否则，将2/3坝高、3/4坝高或者3/5坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度。5.如权利要求4所述的基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征在于，所述方法还包括：当判定待预测堰塞坝的垂向溃决程度不大于1/2坝高时，获取待预测堰塞坝的坡比，若所述坡比处于第一预设范围，则将1/3坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度，若所述坡比处于第二预设范围，则将1/2坝高作为待预测堰塞坝的垂向溃决程度。6.如权利要求5所述的基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征在于，所述方法还包括：当待预测堰塞坝为二元叠结构或三元叠结构时，获取二元叠结构或三元叠结构底层顶面的高程，并判断待预测堰塞坝的垂向溃决程度对应的高程是否小于底层顶面的高程，若是，则重新确定待预测堰塞坝的垂向溃决程度。7.如权利要求6所述的基于案例统计及溃决过程的堰塞坝溃口形态预测方法，其特征
在于，所述重新确定待预测堰塞坝的垂向溃决程度，具体包括：若二元叠结构的底层由完整的岩层组成，顶层由碎块土石或孤块碎石组成，则将顶层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余挺，张冲，王静雯，谈广鸣，张燕，王锐，吕金波，马顺刚，王飞龙，蒋陶，周正军，舒彩文，韩沙沙，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：