[發(fā)明專利]堰塞湖危險(xiǎn)性分級(jí)和潰決型泥石流及山洪險(xiǎn)情預(yù)警方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910653625.0
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN110533884B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣先剛;陳鵬帥;寇譯文
• 申請（專利權(quán)）人: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G08B21/10
• 分類號(hào): G08B21/10;G08B21/18
• 代理公司: 上海思牛達(dá)專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31355
• 代理人: 丁劍

1.堰塞湖危險(xiǎn)性分級(jí)和潰決型泥石流及山洪險(xiǎn)情預(yù)警方法，其特征在于，包括如下步驟：

S101：獲取參數(shù)，獲取堰塞壩的初始潰口頂部寬度、底部寬度、高度、潰口斜坡角度、初始水面高程、初始潰口底部高程、初始庫容、中值粒徑以及河道或溝道坡降參數(shù)；

S102：堰塞湖危險(xiǎn)性分級(jí)預(yù)警，計(jì)算堰塞湖的風(fēng)險(xiǎn)勢能，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)勢能的分級(jí)作為堰塞湖危險(xiǎn)性分級(jí)的指標(biāo)；

S103：基于堰塞壩潰決數(shù)學(xué)模型，通過迭代，計(jì)算出不同時(shí)刻下的潰決流量，選擇出最大值，即峰值流量；

S104：選取泥石流及山洪判定指標(biāo)，根據(jù)出現(xiàn)的不同泥石流重度和體積濃度下限取值，結(jié)合野外泥石流運(yùn)動(dòng)，選擇較大的下限值；

S105：計(jì)算潰決型泥石流臨界條件，堰塞壩潰決過程中，最大峰值流量時(shí)，混合液重度最大，如果峰值流量時(shí)河道或溝道中不能形成泥石流，那么整個(gè)潰決過程也不會(huì)形成泥石流，則判定為山洪，如果峰值流量時(shí)河道或溝道中能夠形成泥石流，則判定為形成泥石流；

S106：潰決型泥石流及山洪險(xiǎn)情預(yù)警，計(jì)算壩體潰決后洪水峰值流量，進(jìn)行潰決型泥石流及山洪險(xiǎn)情預(yù)警，其中；

所述第S102步，首先，利用初值計(jì)算系數(shù)，再計(jì)算出不同時(shí)刻水深，再計(jì)算出堰塞湖最大庫容，根據(jù)最大庫容計(jì)算出勢能；

所述第S103步，先對潰口形狀進(jìn)行三階段概化：

第一階段，以初始潰口尺寸為基準(zhǔn)，潰決水流下切和側(cè)蝕，潰口底部逐漸向矩形轉(zhuǎn)變；

第二階段，i時(shí)刻潰口受水流沖刷作用，按矩形形狀發(fā)展，單位時(shí)間內(nèi)潰口下切深度等于侵蝕率，側(cè)蝕率與下切率相同，若i+1時(shí)刻，潰口斜坡發(fā)生失穩(wěn)，那么該時(shí)刻需重新計(jì)算斜坡坡度值；

第三階段，隨著出流量減小，潰口底部出現(xiàn)粗化現(xiàn)象，底床侵蝕減緩并最終停止，但潰口斜坡不受粗化的影響，側(cè)蝕繼續(xù)進(jìn)行，潰口斜坡坡度保持不變；

概化之后，計(jì)算潰決流量：

Q_out＝C[B+(H_w―Z)tanα](H_w―Z)^1.5；

其中，B為潰口寬度；C為系數(shù)取1.7；H_w為水面高程；Z:為潰口底部高程；Q_out為潰決流量；α為斜坡坡度值；

計(jì)算堰塞湖水深：

其中，A為湖面面積，α_r和m_r均為系數(shù)；h為堰塞湖水深；Q_in為入流流量，依據(jù)手冊及當(dāng)?shù)亟涤炅揩@取；Q_out為潰決流量；

計(jì)算侵蝕率：

其中，γ_w為水容重；J為底床坡度γ_s為土體重度；h為堰塞湖水深；u為平均流速，d₅₀為中值粒徑；S_r為侵蝕率；g為重力加速度；

計(jì)算潰口底部高程：

Z_i+1＝Z_i―S_riΔt；

其中，Z_i+1為第i+1時(shí)刻潰口底部高程；Z_i為第i時(shí)刻潰口底部高程；S_ri為第i時(shí)刻侵蝕率；Δt為時(shí)間間隔，若為單位時(shí)間則為1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的堰塞湖危險(xiǎn)性分級(jí)和潰決型泥石流及山洪險(xiǎn)情預(yù)警方法，其特征在于，所述第S105步，以泥沙含量達(dá)30％的流體為標(biāo)準(zhǔn)，選取泥石流最小重度為γ'_m＝14308N/m³，由此作為泥石流與山洪的判定指標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堰塞湖危險(xiǎn)性分級(jí)和潰決型泥石流及山洪險(xiǎn)情預(yù)警方法，其特征在于，所述第S101步，參數(shù)獲取手段包括現(xiàn)場調(diào)查、遙感及水文。