一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法，属于地质灾害危险性研究技术领域，包括对泥石流流域进行详细勘察后确定数值模拟参数，采取数值模拟手段还原及预测泥石流运动堆积过程；基于泥石流运动堆积过程获取泥石流动力学参数，结合

【技术实现步骤摘要】
一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害危险性研究
，具体涉及一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法
。

技术介绍

[0002]泥石流是发生于沟谷或斜坡，由大量小至粘粒
、
大至巨砾的固相颗粒与液相流体混合后形成的一种介于滑坡和洪水之间的复杂地质灾害
。
泥石流的危险性体现在泥石流损害能力的空间分布特征上
。
泥石流危险性评价被认为是减少泥石流危害的有效途径，主要应用于泥石流灾害的预测预报及减灾防灾工作
。
泥石流危险性评价的方法可分为定性
、
半定量和定量评价三类，其中定性或半定量属于传统危险性评价的方法，主要包括信息量法
、
模糊综合评价法
、
灰色关联分析法以及人工神经网络法
。
此类方法多存在样本依赖程度高或主观性强的问题，在单沟泥石流危险性评价上适用性较差
。
[0003]本专利技术随着计泥石流计算机技术的发展，数值模拟的手段被引入泥石流研究，形成了基于数值模拟的泥石流危险性定量评价方法
。
基本流程为：首先将泥石流流域地形简化为大量结构化栅格单元，然后通过数值模拟手段还原和预测泥石流运动堆积过程，最终选取栅格单元内的泥深和流速作为评价因子，以此为基础划定泥石流危险性分区
。
受控于独特的地质条件，浙江省由强降雨诱发的泥石流灾害往往具有低频性
、
群发性
、
灾害并发性等特征
。
其中灾害并发性体现为：特小流域内降雨空间分布差异较小，在强降雨作用下流域内诱发大量浅层滑坡灾害，其中发生沟道中上游的滑坡失稳后在合适条件下直接转化为泥石流；发生于沟口的滑坡则直接威胁居民区，致使居民区同时受泥石流
、
滑坡等多种地质灾害威胁
。
已有的泥石流危险性定量评价方法中缺乏滑坡及泥石流对居民区的灾害叠加效应这一关键问题的考量，易造成危险性错估
、
低估的情况，从而误导防灾减灾及应急抢险工作
。
因此，建立考虑灾害叠加效应的泥石流危险性评价的方法是目前急需解决的技术问题，针对此技术问题，本专利技术提出了一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法
。

技术实现思路

[0004]针对现有的泥石流危险性评价方法存在的问题，本专利技术提出了一种考虑滑坡叠加效应的改进泥石流危险性评价的方法及系统
。
[0005]因此，本专利技术所要解决的问题在于，已有的泥石流危险性定量评价方法中缺乏滑坡及泥石流对居民区的灾害叠加效应这一问题的考量，易造成危险性错估
、
低估的情况，从而误导防灾减灾及应急抢险工作
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法，其包括：对泥石流流域进行详细勘察后确定数值模拟参数，采取数值模拟手段还原及预测泥石流运动堆积过程；基于泥石流运动堆积过程获取泥石流动力学参数，结合
GIS
工具完成泥石流危险性评价；对滑坡区进行详细勘察，通过现场及室内试验获取岩土体物理
力学参数，计算岩土体渗流特征，计算滑坡失稳概率，预测滑坡影响范围；基于滑坡对泥石流的叠加效应，采用矩阵分析法优化泥石流危险性评价结果
。
[0008]作为本专利技术所述的一种考虑滑坡叠加效应的改进泥石流危险性评价的方法，其中：对泥石流流域进行详细勘察后确定数值模拟参数，采取数值模拟手段还原及预测泥石流运动堆积过程，包括如下步骤：对泥石流流域进行详细勘察，查明流域地质条件和泥石流发育特征，确定不同降雨工况下泥石流数值模拟所需参数；采取数值模拟手段还原历史泥石流事件，校准
Voellmy
流变模型控制参数：干摩擦系数和湍流系数；将模拟参数输入校准后的动力学模型从而预测不同降雨工况下泥石流运动堆积特征
。
[0009]作为本专利技术所述的一种考虑滑坡叠加效应的改进泥石流危险性评价的方法，其中：所述不同降雨工况下泥石流数值模拟所需参数包括：通过倾斜摄影技术建立流域地表三维模型，获取高分辨率影像及
DEM
数据，测算流域面积
F、
主河道长度
L、
主河道比降
J
三个流域特征值；根据式1计算主河道比降
J
，式2计算流域特征系数
θ
，式3计算汇流参数
m
值
。
[0010][0011]其中：
h
n
为各转折点至坝址高差
(m)
；
l
n
为各转折点之间的距离
(km)
；
L
为主河道长度
(km)。
[0012][0013]其中，
θ
为流域特征系数；
L
为主河道长度
(km)
；
F
为流域面积
(km2)
；
[0014]m
＝
0.467
θ
0.168
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3[0015]其中，
m
为汇流参数，可查阅当地水文手册获取，不同地区
m
计算公式有所区别，该式适用于浙江省特小流域；
θ
为流域特征系数；通过地面调查确定泥石流流域地质条件特征，特别是堆积区物质组成及空间分布特征，根据式4计算泥石流容重
γ
c
。
[0016][0017]其中，
γ
c
为泥石流容重
(t/m3)
；
P
05
为粒径小于
0.05mm
的细颗粒的百分含量
(
用小数表示
)
；
P2为粒径大于
2mm
的细颗粒的百分含量
(
用小数表示
)
；
γ
V
为黏性泥石流的最小容重，取值为
2.0t/m3
；
γ0为泥石流的最小容重，黏性泥石流取值
1.5t/m3
，稀性泥石流容重取值
1.4t/m3
；通过水文手册确定泥石流流域的暴雨特征值：
H
1/6P
，
H
1P
，
H
6P
，
H
24P
及相应的
C
V
，根据
C
S
＝
3.5C
V
，由查皮尔逊Ⅲ型频率表查出设计频率的
K
P
值，计算出
H
1/6P...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法，其特征在于：包括以下步骤：对泥石流流域进行详细勘察后确定数值模拟参数，采取数值模拟手段还原并预测泥石流运动堆积过程；基于泥石流运动堆积过程获取泥石流动力学参数，结合
GIS
工具完成泥石流危险性评价；对滑坡区进行详细勘察，通过现场及室内试验获取岩土体物理力学参数，计算岩土体渗流特征，计算滑坡失稳概率，预测滑坡影响范围；基于滑坡对泥石流的叠加效应，采用矩阵分析法优化泥石流危险性评价结果
。2.
如权利要求1所述的考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法，其特征在于：所述对泥石流流域进行详细勘察后确定数值模拟参数，采取数值模拟手段还原及预测泥石流运动堆积过程包括如下步骤：对泥石流流域进行详细勘察，查明流域地质条件和泥石流发育特征，确定不同降雨工况下泥石流数值模拟所需参数；采取数值模拟手段还原历史泥石流事件，校准
Voellmy
流变模型控制参数，所述
Voellmy
流变模型控制参数包括干摩擦系数和湍流系数；将模拟参数输入校准后的动力学模型从而预测不同降雨工况下泥石流运动堆积特征
。3.
如权利要求2所述的考虑滑坡叠加效应以优化泥石流危险性评价的方法，其特征在于：所述确定不同降雨工况下泥石流数值模拟所需参数包括通过倾斜摄影技术建立流域地表三维模型，获取高分辨率影像及
DEM
数据，进行测算的流域面积
F、
主河道长度
L、
主河道比降
J
三个流域特征值；根据式1计算主河道比降
J
，式2计算流域特征系数
θ
，式3计算汇流参数
m
值；其中，
h
n
为各转折点至坝址高差，单位为
m
；
l
n
为各转折点之间的距离，单位为
km
；
L
为主河道长度，单位为
km
；其中，
θ
为流域特征系数；
L
为主河道长度，单位为
km
；
F
为流域面积，单位为
km2；
m
＝
0.467
θ
0.168
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式3其中，
m
为汇流参数，可通过查阅当地水文手册获取，不同地区
m
计算公式有所区别，式3适用于浙江省特小流域；
θ
为流域特征系数；通过地面调查确定泥石流流域地质条件特征，特别是堆积区物质组成及空间分布特征，根据式4计算泥石流容重
γ
c
；其中，
γ
c
为泥石流容重，单位为
t/m3
；
P
05
为粒径小于
0.05mm
的细颗粒的百分含量，需用小数表示；
P2为粒径大于
2mm
的细颗粒的百分含量，需用小数表示；
γ
v
为黏性泥石流的最小
容重，取值为
2.0t/m3
；
γ0为泥石流的最小容重，黏性泥石流取值
1.5t/m3
，稀性泥石流容重取值
1.4t/m3
；通过水文手册确定泥石流流域的暴雨特征值：
H
1/6P
，
H
1P
，
H
6P
，
H
24P
及相应的
C
V
，根据
C
S
＝
3.5C
V
，查皮尔逊Ⅲ型频率表查出设计频率的
K
P
值，计算出
H
1/6P
，
H
1P
，
H
6P
，
H
24P
，
(H
1/6P
＝
K
P
*H
1/6
)
，
n1，
n2，
n3，暴雨雨力
S
；在上述数据基础上采用雨洪法估算清水洪峰流量
Q
p
、
泥石流峰值流量
Q
c
、
一次泥石流总量
Q
，根据式
5、
式6计算清水洪峰流量
Q
p
，根据式
7、
式8计算泥石流峰值流量
Q
c
、
根据式9计算一次泥石流总量
Q
；；其中，
Q
P
为降雨频率
P
的流域清水洪峰流量，单位为
m3/s
；
h
τ
为相应于
τ
时段的最大净雨，单位为
mm
；
τ
为汇流时间；
F
为流域面积，单位为
km2；
L
为主河道长度，单位为
km
；
m
为汇流参数；
J
为主河道比降；
Q
C
＝
(1+
φ
)Q
P
D
C
ꢀꢀꢀꢀ
式7φ
＝
(
γ
c
‑
γ
w
)/(
γ
h
‑
γ
c
)
ꢀꢀꢀꢀ
式8其中，
Q
C
为不同降雨频率下泥石流峰值流量，单位为
m3/s
；
D
C
为堵塞系数；
φ
为泥石流泥沙修正系数；
γ
c
为泥石流容重，单位为
t/m3；
γ
w
为清水容重，单位为
t/m3，取值
1.0
；
γ
h
为泥石流中固体物质容重
t/m3；
Q
＝
0.264TQ
C
ꢀꢀꢀꢀ
式9其中，
Q
为一次泥石流总量，单位为
m3；
T
为泥石流历时，单位为
s
，
Q
C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卓娅，欧阳广泽，邓松，文屹，张迅，吕黔苏，余昌皓，曹雷，张啟黎，罗鑫，颜康，刘忻，魏延勋，范强，吴建蓉，黄军凯，虢韬，肖宁，彭赤，郑友卓，毛先胤，丁江桥，赵超，代吉玉蕾，肖书舟，肖小兵，张晋，蒋理，席光辉，吴欣，高正浩，吕乾勇，王融融，赵军，李书耀，赵强飞，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：