[發(fā)明專利]一種震區(qū)泥石流溝道堆積物起動流深閥值的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710588586.1
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107180150B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 屈永平
• 申請（專利權(quán)）人: 四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;劉凱

本發(fā)明公開了一種震區(qū)泥石流溝道堆積物起動流深閥值的計算方法,該方法通過獲取震區(qū)泥石流溝的溝道坡度α，溝道縱比降J，溝道堆積物的內(nèi)摩擦角θ，泥石流黏滯系數(shù)η，泥石流容重γ，泥石流體中水的容重γ_W，溝道堆積物飽和容重γ_sat；將所獲得的參數(shù)帶入計算公式，可以獲得泥石流起動過程的預(yù)測泥石流流深的閥值。該方法適用于震區(qū)泥石流溝道堆積物起動時的流深預(yù)測，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于嚴(yán)密的理論推導(dǎo)，能更準(zhǔn)確的得到震區(qū)泥石流起動流深，為震區(qū)泥石流預(yù)防提供依據(jù)，其運用簡單、高效，可滿足地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于泥石流預(yù)警程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種震區(qū)泥石流溝道堆積物起動流深閥值的計算方法。

背景技術(shù)

“5.12”地震以后，強震區(qū)內(nèi)誘發(fā)了大量的地震次生災(zāi)害，其中強震區(qū)內(nèi)每年都有不同規(guī)模的泥石流事件暴發(fā)，給強震區(qū)帶來了嚴(yán)重的人員傷害和巨大的經(jīng)濟損失，且強震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的活躍期將持續(xù)于地震后的20年。泥石流的預(yù)警是泥石流防治的主要方法之一，現(xiàn)有的泥石流預(yù)警主要基于泥石流流域的降雨條件和山洪流深，且主要的方法是基于統(tǒng)計方法和室內(nèi)實驗。根據(jù)汶川震區(qū)泥石流溝的溝道縱比降大、泥石流流域面積小等特征，使得震區(qū)泥石流的匯水速度快，泥石流沖擊力強。為此，震區(qū)泥石流的預(yù)警和防治是泥石流研究的重點。

一定流深的地表徑流形成一定的動水壓力，對泥石流溝道堆積物形成沖擊力，當(dāng)泥石流溝道堆積物的抗剪強度小于等于地表徑流的沖擊力時，泥石流溝道堆積物處于臨界起動狀態(tài)，隨著地表徑流流深的增加，沖蝕泥石流溝道堆積物進而誘發(fā)泥石流過程。泥石流流深是泥石流暴發(fā)的最直接影響因素，也是泥石流預(yù)警預(yù)報最主要的參數(shù)之一。地表徑流流深與其所在的溝道沖刷斷面、溝道縱比降，以及溝道糙率系數(shù)等因素相關(guān)。由于汶川震區(qū)泥石流溝道縱比降大、泥石流流域面積小，使得在強降雨匯流條件下泥石流流域內(nèi)的匯水速度快，形成地表徑流沖蝕泥石流物源進而誘發(fā)降雨型泥石流。例如，小崗劍泥石流溝災(zāi)害點在2009年的“9.8”、2011年的“9.5”以及2016年的“1.21”均發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害事件，嚴(yán)重堵斷公路，多次堵塞綿遠河。

然而，目前基于泥石流流深的預(yù)警預(yù)報主要是根據(jù)不同地區(qū)的經(jīng)驗值和統(tǒng)計模型，目前泥石流預(yù)警預(yù)報主要還是基于降雨強度對泥石流進行。由于降雨強度的分布的不均一性，使得泥石流預(yù)警存在一定誤差，且相對于雨量資料較少的地區(qū)，根據(jù)降雨強度的泥石流預(yù)警存在風(fēng)險，不能高效、便捷的推廣到設(shè)計單位和生產(chǎn)單位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種震區(qū)泥石流溝道堆積物起動流深閥值的計算方法，解決強震區(qū)泥石流溝道堆積物起動過程中臨界泥石流流深，構(gòu)建基于泥石流溝道坡度、溝道堆積物性質(zhì)的泥石流流深閥值的預(yù)測模型，并進行實例運用，為泥石流預(yù)警的提供新方法，適用于泥石流預(yù)警實際工程的需要。

本發(fā)明技術(shù)的技術(shù)方案實現(xiàn)方式：一種震區(qū)泥石流溝道堆積物起動流深閥值的計算方法，其特征在于：將震區(qū)泥石流溝道特征、溝道堆積物性質(zhì)應(yīng)用于震區(qū)泥石流起動的流深預(yù)測，其具體計算方法如下：

A.通過獲取震區(qū)泥石流溝道的參數(shù)，確定泥石流溝的溝道縱比降J(‰)，溝道坡度α(°)，泥石流溝道堆積物飽和狀態(tài)時的飽和容重γ_sat(KN/m³)，泥石流容重γ(KN/m³),泥石流體中水的容重γ_W(KN/m³)，γ_W＝10KN/m³，泥石流堆積物的內(nèi)摩擦角θ(°)，泥石流的黏滯系數(shù)η(Pa·s)；

B.通過以下公式確定震區(qū)泥石流起動的流深閥值H，單位m；

H＝[(γcosαtanθ-(γ-γ_W)sinα)/(ηJ^1/2)]^-3/4