【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及泥石流灾害危险性预测，尤其涉及一种泥石流运动危险性概率评价方法、装置、电子设备、存储介质及计算机程序产品。
技术介绍
1、降雨引发的泥石流是山区常见的一种地质灾害。危险性评估是管理泥石流灾害的有效工具，不仅对灾害预防和控制至关重要，而且能为泥石流灾害易发地区土地的规划和利用提供了重要指导。目前，泥石流危险性评价方法大致可分为两类：多因子评价法和数值模拟法。
2、其中，多因子评价法主要通过收集流域特征(如平均坡度、流域面积、植被状况和松散物质量等)，然后使用各种数学模型对这些数据进行处理，包括模糊数学评价方法、层次分析法、灰色关联分析和人工神经网络方法等。这种方法对于确定泥石流的危险性而言是简单实用的。然而，由于评价因子的选择通常具有一定的主观性，这导致评价因子的选取因人而异，从而使评价结果可能会有较大差异，这种差异可归因于研究人员或工程师对灾害事件的不同认识。此外，该种方法很难考虑实际地形和泥石流运动过程的影响。
3、数值模拟法通过模拟泥石流的运动过程，可提供有价值的信息，如流速、流深和影响范围等。因此，这种方法为泥石流的定量危险性评估提供了更加直观的数据，并克服了多因子评价法的一些局限性。然而，在泥石流灾害预测中，数值模型的输入参数往往难以直接准确地确定。
4、目前，数值模型的输入参数主要通过实验或试错法来确定。其中，通过实验获取的数值模型的输入参数的过程耗时且昂贵，并且，获取未受干扰的泥石流样本进行实验实际上是难以实现的(很难获取原样样本)，进而导致实验结果与实际情况存
5、因此，有必要开发一种可行的方法，为泥石流灾害的正向预测提供可靠的输入参数。考虑到地质环境和泥石流运动过程的复杂性，以及泥石流运动过程存在显著的不确定性，相关研究中将可靠性方法与动态数值模型相结合进行了探索性研究。相关研究中采用蒙特卡罗模拟(monte carlo simulation,mcs)结合massmov2d来获得沿运动路径特定点的最大高度和速度的概率密度函数和累积密度函数。相关研究中还使用mcs来评估冲击力对冲积扇的概率密度函数。相关研究中，还使用flo-2d进行了3876次模拟，对模型参数进行了敏感性和不确定性分析。在这些相关研究中，随机变量的统计信息通常来源于专家经验或基于全球收集构建的混合参数数据库的统计分析。然而，专家经验往往缺乏理论支持和验证，因此，它并不总是适用于实际的工程应用。而全球数据库中由于包含了各种类型的灾害(如泥石流、滑坡、岩石和雪崩)。这样广泛的数据来源大大增加了随机变量的标准差，可能导致对泥石流运动过程不确定性的高估。此外，泥石流模拟模型通常计算量巨大。传统的概率方法，如mcs及其改进方法，由于其巨大的计算成本，在实际工程中是不可行的。
6、此外，相关研究的概率预测结果很少进行与现场观测的比较，这使得这些方法的准确性和可靠性尚不明确。
7、由此可见，目前亟需一种新的泥石流运动危险性的评价方案。
技术实现思路
1、为了克服传统预测方法的不足，本专利技术实施例将flo-2d模型与概率密度演化方法(probability density evolution method,pdem)相结合，提供一种泥石流运动危险性概率评价方法、装置、电子设备、存储介质及计算机程序产品，以得到科学合理的泥石流运动危险性预测结果。
2、本专利技术实施例第一方面提供了一种泥石流运动危险性概率评价方法，所述方法包括：
3、获取当前地区的降雨监测数据；
4、根据所述降雨监测数据确定当前地区的地表径流流量数据；
5、根据所述当前地区的地形和地貌、并结合当前地区的卫星图像确定集水点；
6、基于所述地表径流流量数据和所述集水点，构建当前地区对应的泥石流模拟模型，所述泥石流模拟模型由m个连续的网格单元构成；
7、确定所述泥石流模拟模型的随机变量θ的n组代表点θrps,(rps＝1,2,…,n)；
8、将n组代表点θrps依次代入所述泥石流模拟模型，获得每个网格单元对应的最大流动深度hm,max(θrps)，m＝1,2,3,…,m；
9、根据所述θrps和hm,max(θrps)确定每个网格单元的最大流动深度hm,max(θrps)的概率密度函数；
10、基于每个网格单元的最大流动深度hm,max(θrps)的概率密度函数确定每个网格单元的超越概率；
11、根据超越概率分级表和所述每个网格单元的超越概率确定泥石流危险性区划图。
12、可选地，所述泥石流模拟模型为flo-2d模型；所述flo-2d模型采用中心差分数值策略求解流体连续性方程和流体动量方程，以获得每个网格单元的流动深度和速度：
13、
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15、
16、其中，h表示流动深度；i表示降雨强度；vx和vy分别表示x和y方向上的深度平均速度分量；sfx和sfy分别表示在x和y方向上的摩擦坡降；sox和soy分别表示在x和y方向上的底床坡降；g表示重力加速度；
17、flo-2d模型使用二阶流变模型模拟泥石流的流变行为：
18、
19、其中，sf表示摩擦坡降；τy和η分别表示屈服应力和粘性；γm表示泥石流物质的比重；k表示层流阻滞系数；v表示深度平均速度；ntd表示考虑湍流阻力和沉积物颗粒接触产生的阻力的等效曼宁系数，表示为：ntd＝0.0538ne6.0896cv，其中，e表示自然常数，n表示曼宁系数，cv表示流体的体积浓度，表示为沉积物体积vs除以水和沉积物的总体积vw+s，cv＝vs/vw+s；屈服应力τy和粘性η主要随cv变化，表示为：
20、其中，α1、α2、β1和β2表示待确定的经验系数；
21、所述随机变量θ＝[α1,β1,α2,β2,cv,k,n]t。
22、可选地，基于下式确定每个网格单元的最大流动深度hm,max(θrps)的概率密度函数：
23、
24、
25、其中，z(t)表示系统随时间变化的物理响应，t表示虚拟时间，假设为0-1，d(θ)表示泥石流模拟模型与θ相关的响应，pzθ(z,θ,t)表示(z(t),θ)的联合概率密度函数，增广系统(z(t),θ)是包含所有随机变量的概率保守系统，pzθ(z,θrps,t)表示目标物理量的离散概率密度，pz(z,t)表示目标物理量的概率密度函数。
26、可选地，基于下式确定每个网格单元的超越概率：
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28、
29、其中，为功能函数，表示网格m受泥石流影响，是危险的，则网格不受影响，是安全的，f(θ)表示θ的联合概率密度函数，积分域为使得的θ范围，表示网格m的超越本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，所述泥石流模拟模型为FLO-2D模型；所述FLO-2D模型采用中心差分数值策略求解流体连续性方程和流体动量方程，以获得每个网格单元的流动深度和速度：
3.根据权利要求2所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，基于下式确定每个网格单元的最大流动深度hm,max(θrps)的概率密度函数：
4.根据权利要求3所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，基于下式确定每个网格单元的超越概率：
5.根据权利要求2所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，确定随机变量θ的N个代表点θrps，包括：
6.根据权利要求1所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，根据超越概率分级表和所述每个网格单元的超越概率确定泥石流危险性区划图，包括：
7.一种泥石流运动危险性概率评价装置，其特征在于，所述装置包括：
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的泥石流运动危险性概率评价方法。
...【技术特征摘要】
1.一种泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，所述泥石流模拟模型为flo-2d模型；所述flo-2d模型采用中心差分数值策略求解流体连续性方程和流体动量方程，以获得每个网格单元的流动深度和速度：
3.根据权利要求2所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，基于下式确定每个网格单元的最大流动深度hm,max(θrps)的概率密度函数：
4.根据权利要求3所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征在于，基于下式确定每个网格单元的超越概率：
5.根据权利要求2所述的泥石流运动危险性概率评价方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾鹏，陈俊龙，李天斌，孙小平，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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