[发明专利]一种基于流域水土耦合的泥石流预报方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流预报方法，特别是涉及一种基于流域水土耦合机理的泥石流预报方法。

背景技术

沟道泥石流的形成必须具备三个基本条件：适宜的地形地貌条件，有丰富的松散土石碎屑固体物质来源，以及有适当的降雨水源激发。此三者也是泥石流预报研究中用于判断泥石流是否发生的主要标准。在泥石流预报研究中，研究者更重视降雨这一外部激发条件的利用，将降雨条件视为流域泥石流形成的判定依据。目前投入实际应用的多为这类预报方法。这类预报技术的具体技术思路是根据对泥石流发生的历史事件的降水数据进行统计分析，确定激发泥石流的临界雨量条件（日降雨量、小时雨量或10min雨量），并以此为阈值判断泥石流是否发生。这种预报技术存在三方面缺陷：一、对于确定的泥石流沟谷往往缺乏长系列的泥石流事件资料，统计分析缺乏充分的样本；二、对于较大区域而言，下垫面条件千差万别，难以用一个确定的临界雨量条件作为具有不同下垫面条件的流域预报阈值；三、预报的基础建立在认为预报区域内地形和松散固体物质条件保持不变上，而实际上松散固体物质变化较大，且松散固体物质量的多少对激发泥石流的临界雨量影响很大。长期以来，许多研究者开展了坡面土体含水量和孔隙水压力变化条件下的坡面土体稳定性分析研究，并建立泥石流起动模型，但这类起动模型仅能评估一个点或一个坡面的土体是否稳定，并不能判断一个流域内是否可以形成规模泥石流，尚无法直接用于泥石流预报。近年来，也有学者提出以流域水文模型为基础建立以流域水文特征为主线的水力类泥石流起动预报模型的研究方向，但并没有提出具体的思路或方法，尚无法用于泥石流预报。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，根据泥石流是由大量水、土混合而形成的具有一定含沙量的山区洪流的特点，提供一种以山区小流域内在降水条件下失稳坡土体与地表径流耦合为基础的泥石流发生预报方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于流域水土耦合的泥石流预报方法，其特征在于：依据预报区流域水土耦合后的混合物容重ρ值确定预报降雨条件下泥石流发生概率；所述混合物容重ρ依照式1确定：

ρ=ρsWs+ρwWwWs+Ww]]>式1

式中，ρ_s——固体颗粒的密度，由现场测试确定，经验取值2.65t/m³；

ρ_w——水的密度，取值1.0t/m³；

W_s——预报区流域降雨条件下失稳固体物质总量；

W_w--预报区流域降雨条件径流总量；

再根据表1确定预报降雨条件下流域泥石流发生概率：

表1混合物容重—泥石流发生概率及泥石流预警等级关系表

当泥石流发生概率超过20%时，依据泥石流发生的概率区间发布相应的泥石流预警等级。

本发明方法以预报降雨条件下流域内失稳坡面提供的固体物质总量与流域径流总量为基础，依据流域水土耦合后的混合物容重ρ值判断泥石流发生概率。其基础理论依据在于：丰富的松散固体物质是流域泥石流发生的基本条件，水土耦合后的混合物容重ρ越高，表明预报降雨造成的松散固体物质总量越丰富，泥石流发生概率越高，因此可以通过水土耦合的的混合物容重值变化预报泥石流发生的危险程度。对于形成的泥石流而言，W_w是流域泥石流中的清水部分，W_s是泥石流中的固体部分，可以计算二者耦合后的混合物容重ρ。本发明方法中所述“发生概率”指的是判断流域泥石流发生的一种直观定量的表述方式，并非代表了发生泥石流的真实概率，仅代表了流域泥石流发生的危险程度。