[發明專利]一種泥石流的預警方法及裝置

有效

• 申請號: 202010044780.5
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111311879B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 王鈞;宇巖;蔣沖;袁少雄;陳軍;宮清華;黃光慶
• 申請（專利權）人: 廣州地理研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明公開了一種泥石流的預警方法及裝置，其方法包括：根據泥石流的地形子系統信息熵模型，獲取所述地形子系統信息熵的特殊解值；根據泥石流的固體物源子系統信息熵模型，獲取所述固體物源子系統信息熵的特殊解值；根據泥石流的水動力子系統信息熵模型，獲取所述水動力子系統信息熵的特殊解值；根據所獲取的所述地形子系統信息熵的特殊解值、所述固體物源子系統信息熵的特殊解值以及所述水動力子系統信息熵的特殊解值，構建所述泥石流的預警評判等級；利用所述泥石流的預警評判等級對待評判的N條子流域進行泥石流預警等級劃分處理。

技術領域

本發明涉及自然災害技術領域，特別涉及一種泥石流的預警方法及裝置。

背景技術

泥石流是山區常見的一種地質災害，其暴發突然、來勢兇猛、歷時短暫，具有強大的破壞力和沖擊力，常常對山區城鎮、村莊、交通、電力、通訊、水利、礦山、農業、生態等造成嚴重的威脅和危害。泥石流監測預警作為一種經濟、有效、先行的預防手段，越來越受到國內外學者、減災科技工作者和政府部門的廣泛關注。

目前，泥石流的預警主要有兩大方法：

①基于統計分析的泥石流預警方法，主要是根據對激發泥石流的降雨特征(如前期雨量、降雨量、降雨強度、降雨歷時等)進行統計分析后，確定泥石流的臨界降雨量，建立泥石流預警模型。日本學者奧田莭夫于1972年首先提出了10min雨強為激發泥石流雨量的概念，并確定了日本燒上上溝的激發泥石流的10min雨強為8mm。Caine在1980年首次對泥石流及淺層滑坡的發生與降雨強度—歷時經驗關系做了統計分析，并給出了一個指數經驗表達式。Cannon,Ellen在考察美國西部泥石流時，發現激發科羅拉多州泥石流的臨界雨量強度在1～32mm/h，降雨歷時較短，為6～10min，而加利福尼亞州泥石流發生的臨界雨量強度僅需2～10mm/h，但降雨歷時較長，為2～16h，并統計建立了降雨強度和歷時關系。Takahashi,謝正倫等利用累計降雨量和降雨強度指標建立土石流發生臨界經驗條件，并廣泛應用于日本和中國臺灣地區預警系統。1980年以來，中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所所和中國科學院東川泥石流觀測研究站就利用當地氣象臺10min降雨記錄，結合西南山區各地泥石流發生情況，建立一系列不同降雨特征條件下的泥石流預報模型。某地震后，Tang C等根據對北川震前和震后泥石流發生的臨界雨量和雨強的初步分析，發現震后該區域泥石流起動的前期累積雨量較震前降低了14.8％～22.1％，小時雨強降低了25.4％～31.6％，泥石流預警雨量閾值顯著減小。等等。這些研究的基本方法大多是對大量歷史泥石流和降雨數據的統計分析，其結果僅能反映在某種經驗水平上某個特定泥石流流域在多大特征降雨條件下可能暴發泥石流，沒有對泥石流的地形、物源、水動力三大要件進行耦合研究，從而無法進行有效的泥石流預警。

②基于泥石流形成機理的預警方法，主要是從泥石流起動的臨界條件出發，探尋不同起動臨界條件下的預警指標，確定指標的閾值，從而建立泥石流預警模型和方法。如Takahashi對飽和溝床泥砂進行極限平衡分析后，得出飽和溝床堆積物在表層水流條件下，水石流的臨界起動條件(體積濃度的函數)。Iverson通過大量試驗，研究淺層滑坡體轉化泥石流的起動過程中含水量、孔隙水壓力、粘粒含量等土體內部物理性質的變化趨勢來預測泥石流的發生。崔鵬通過47組實驗后，分析得到泥石流起動臨界數學模型(坡度、水分、級配函數)和解析曲面，進而對溝道內泥石流進行預警和危險性判別。郭仲三等采用有限元法建立了預警泥石流發生的動力學模型，依據該模型，蔣家溝坡地土力類泥石流的始發日降雨量為17mm，啟動土層厚度為6～17cm，臨界坡度為12°。潘華利等根據目前實證法和頻率計算法不能滿足泥石流預警的需要，通過分析降雨條件、水文特征及下墊面條件，提出了基于水力類泥石流起動機制來計算泥石流預警雨量閾值的方法。目前這類研究尚處于起步階段，還較薄弱，國內外對泥石流系統能量分布狀態及其在泥石流預警方面的應用未見相關研究和探討，亟需開展相關研究。

發明內容

本發明的目的是針對現有泥石流預警的現狀和存在的方法問題，提供了一種泥石流的預警方法及裝置。

根據本發明實施例提供的一種泥石流的預警方法，包括：