[發明專利]一種基于物源聚集量的強震區泥石流活動性預測方法

有效

• 申請號: 201910620510.1
• 申請日: 2019-07-10
• 公開（公告）號: CN110390149B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 唐川;帖宇;李寧;陳明;龔凌楓;張憲政;羅玉婷
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 胡文莉

1.一種基于物源聚集量的強震區泥石流活動性預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：通過大比例尺測繪，收集20條泥石流溝的縱剖面，將每條溝的縱剖面按高程進行等分，測取每等分段溝道的溝長l和溝段的高差h；

S2：測取泥石流主溝道總溝長L及泥石流溝道的最大相對高差為H；

S3：通過遙感解譯及實地調查獲取泥石流流域內的總物源量P與該泥石流溝的流域面積A；

S4：獲得數據后，計算出泥石流溝的每等分段溝道的縱剖面形態指數n；

S5：根據得到溝道每個等分段的縱剖面形態指數n后，計算得到整條溝道的形態指數N，即得到泥石流溝的溝谷縱剖面形態指數N；

S6：根據樣本數據，篩選異常點，完成對樣本數據的篩選；

S7：通過計算得到泥石流溝的溝谷縱剖面形態指數N，計算泥石流流域超熵根據泥石流流域超熵來判斷泥石流的活動性；

S8：通過計算公式及獲得的數據，計算得到擬合所需的自變因子：

S9：通過origin軟件實現回歸分析過程，采用非線性回歸的計算方法，建立基于物源聚集量與泥石流流域超熵的計算模型，進而根據流域超熵的特征值對泥石流活動性分類；

所述S4包括以下子步驟：

S41：令

其中，x為每等分段到泥石流溝溝口的溝長與泥石流溝主溝道總溝長的比值，y為該段到泥石流溝溝口的相對高差與泥石流溝最大相對高差的比值；

S42：其形狀典型，條件均一的矩形理想流域其溝谷縱剖面方程為：

y＝xⁿ

其中，x為每等分段到泥石流溝溝口的溝長與泥石流溝主溝道總溝長的比值，y為該段到泥石流溝溝口的相對高差與泥石流溝最大相對高差的比值，n為溝谷縱剖面形態指數；

S43：n值可表現為地貌的內外營力對抗的程度，n值較小時內營力作用大于外營力，n值較大時，外營力作用大于內營力，其間內外營力對抗激烈，其流域活動性較高，根據計算得到的x每等分段到泥石流溝溝口的溝長與泥石流溝主溝道總溝長的比值和y該段到泥石流溝溝口的相對高差與泥石流溝最大相對高差的比值，推導出斯特拉勒曲線式方程：

通過反推得到即從而得到溝道每等分段的縱剖面形態指數n，其中，l為每等分段溝道的溝長，h為該等分段的高差，L為泥石流主溝道總溝長，H為泥石流溝道的最大相對高差；

所述S5計算泥石流溝的溝谷縱剖面形態指數N：

其計算公式為

式中，n_i為第i段等分段的縱剖面形態指數，f_i為以每等分段溝道的長度占溝道總長度的占比為加權系數，li為第i段每等分段溝道的溝長；

所述S7的泥石流流域超熵計算公式為：

泥石流流域超熵是以地形地貌為條件、流域系統信息熵為基礎的泥石流活動性評價系統，

泥流域系統超熵是溝谷縱剖面形態指數N的簡單函數，根據超熵的特征值進行分析，可以判別該泥石流溝的活動性高低，其中流域系統超熵與溝谷縱剖面形態指數N的函數為：

其中，為泥石流流域超熵，N為溝谷縱剖面形態指數；

通過S3得到的流域平均物源聚集量z的計算公式為：

其中，P為泥石流流域內的總物源量，A為該泥石流溝的流域面積。

2.根據權利要求1所述的基于物源聚集量的強震區泥石流活動性預測方法，其特征在于，所述S9的計算公式為

其中，z為泥石流流域平均物源量，為泥石流流域系統超熵，進而根據流域超熵的特征值對泥石流活動性分類。

3.根據權利要求1所述的基于物源聚集量的強震區泥石流活動性預測方法，其特征在于，所述S9的根據流域超熵的特征值對泥石流活動性分類包括：

當超熵為(0，-0.0131]，負超熵較為平緩的增加，泥石流流域系統開始趨向不穩定，易爆發小規模泥石流，致災輕微；

當超熵為(-0.0131，-0.0979]，負超熵增加速度增大，整個泥石流流域系統不穩定性急劇上升，具備爆發大及中等規模泥石流與泥石流繼續發展的條件，其爆發頻率相對屬于高頻、中頻泥石流；

當超熵由(-0.0979，-0.151]，負超熵增大速率減慢，但能到達極值-0.151，本階段負超熵值最大，整個泥石流流域系統最不穩定，具備爆發特大、大規模泥石流與泥石流溝道發展旺盛的條件，其泥石流災害爆發頻率極高；

當超熵為[0，38.85)，泥石流雖然退化但仍具有爆發中等規模泥石流的條件，其爆發頻率屬于中頻泥石流；

當超熵為[38.85，∞)，泥石流衰退，但仍能爆發零星泥石流，仍具備爆發小規模泥石流的條件。