[發明專利]一種山地災害全過程數值模擬與險情預報方法

有效

• 申請號: 202111097564.8
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113553792B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 崔鵬;鄒強;歐陽朝軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F17/18;G06Q10/06;G06Q50/26;G06F111/10
• 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

1.一種山地災害全過程數值模擬與險情預報方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：山區高時空降雨預報：通過雙線性插值方法將空間分辨率為9KM的預報數據插值至0.01°×0.01°，再依據地形建立物理量與高程的經驗關系，描述地形對降水的影響作用；

S2：水動力過程及數值模擬：建立水動力過程模型，并對水動力過程模型進行求解；

S3：山洪泥石流災害運動模型及數值模擬：降雨誘發的泥石流的相平均的深度平均連續介質方程表示為：

其中，t代表時間，x和y是水平坐標，h代表流體深度，u和v分別是流體深度平均速度沿著x方向和y方向的分量，c是深度平均的固相濃度，g是重力加速度，R是經過植被截流后折減的降雨強度，I是入滲速率，Z_b是基底高程，ρ是固液混合物的密度,ρ＝cρ_s+(1-c)ρ_f，ρ_s和ρ_f分別是固相和液相的濃度，ρ_b是飽和基底的密度，ρ_b＝(1-p)ρ_s+pρ_f，p是基底材料的孔隙率，τ_fx和τ_fy分別是沿著x方向和y方向的基底阻力，E為基底的侵蝕速率；

S4：小流域災害風險分析與險情預報：

計算災害綜合致災危險度：根據山地災害的沖擊和淤埋的復合危害特點，確定災害綜合致災危險度；

易損性分析：根據承災體價值及其脆弱性指數計算承災體的易損度；

計算災害的風險度：基于數值模擬結果，確定災害風險，所述災害風險為災害綜合危險性、承災體易損性及其暴露性的綜合函數；

所述水動力過程模型的控制方程為：

式中，t為時間，x和y為水平坐標，h為表示流體深度，u、v分別表示流體深度平均速度沿著x方向和y方向的速度分量，R是經過植被截流后折減的降雨強度，I是入滲速率，V為植被截留，g為重力加速度，Z_b為基底高程，S_fx和S_fy分別表示x、y方向的基底摩擦項；

其中，S_fx和S_fy用曼寧模型表示為：

式中，n為曼寧系數，h為表示流體深度，u、v分別表示流體深度平均速度沿著x方向和y方向的速度分量，g為重力加速度；

植被截留V采用的Aston植被降雨截流模型表示為：

式中，S_max為植被最大攔截量，根據不同植被類型計算，P_c為累計降雨量，k為植被郁閉度相關參數，表示為：

k＝1-e^-(Co*LAI)

式中，Co為植被郁密度，LAI為葉面積指數；

入滲速率I采用的坡面飽和入滲模型表示為：

式中，k_s為飽和導水系數，ψ_f為濕潤鋒前端基質吸力水頭，θ_s為土壤飽和含水率，θ_i為土壤初始含水率，f為累計入滲深度。

2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1中，雙線性插值方法包括以下步驟：

計算在點P₁＝(x,y)的屬性值，在x方向進行線性插值，得到

然后在y方向進行線性插值，得到

進而得到所要的結果f(x，y)：

式中，f表示在某點處所對應的屬性值，Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁、Q₂₂表示在(x₁,y₁)、(x₁,y₂)、(x₂,y₁)、(x₂,y₂)的點位。