[发明专利]用于沟床起动型泥石流预测的降雨分割方法

说明书

本发明属于泥石流防治工程、水利工程领域，涉及用于沟床起动型泥石流预测的降雨分割方法，根据该区域每小时的降雨数据，确定前1h的降雨值是否达到或超过降雨临界值R₀：如果小于降雨临界值R₀，则不计入前期降雨；如果大于或等于降雨临界值R₀，就将该小时降雨量作为最早的前期降雨值R₁，并把之后各小时的降雨值作为前期降雨值R₂，R₃，……，R_n，并逐小时叠加获得第n小时的前期降雨值和R；该段降雨量R_n+1；根据前期降雨值和R与该时段降雨量R_n+1，计算降雨综合值R*。该方法不受时间控制，计算前期降雨对土壤入渗率的影响更符合实际情况，并且不受地区限制。

技术领域

本发明属于泥石流防治工程、水利工程领域，涉及用于沟床起动型泥石流预测的降雨分割方法。

背景技术

沟道是一种坡度陡、遭受间歇性洪水冲刷的集水道。坡面径流产生后，顺坡方向随着降雨径流汇集量的不断加大，形成单宽流量与流速都很大的山洪。沟道侵蚀是指由坡面径流集中冲蚀土壤和母岩并切入地面形成较大沟壑的这种侵蚀形态。沟道内松散物质固体较丰富，当松散固体物质受气候、环境、水文影响产生被掀动或遭受揭底，则导致泥石流启动，此类泥石流称为沟道侵蚀型泥石流。沟道侵蚀型泥石流的特点在于沟道松散物质启动形成泥石流是依靠径流提供推移力进而发生和维持运动，各粒径固体颗粒启动概率远较泥河流泥沙启动概率为大，其启动时候沟道遭受水流强烈侵蚀，沟道松散物质是泥石流固体物质主要来源。

降雨是泥石流最主要的激发形式，沟床起动型泥石流的激发也是由降雨引起的。这种类型的泥石流激发都是由2个降雨因素共同的作用结果：前期降雨和短历时的强降雨。前期降雨使土体入渗率降低，同样的降雨强度就会产生更大的超渗产流，并产生更大的表面径流，以及产生更大的洪水，激发泥石流的可能性也会更大。因此前期降雨对泥石流的准确预报非常重要。

自然界的降雨过程非常复杂，且没有重复的降雨模式。如果把激发泥石流的短期强降雨之前的降雨都算前期降雨，那有可能所有的前期降雨都很大，失去了前期降雨用于判断土体入渗率以及激发泥石流所需要的降雨强度的目的和意义，所以正确地判断前期降雨量对于正确预测泥石流的发生非常重要。目前对前期降雨的分割方法主要有以下2中方法：

前期降雨修正及累加法：即将激发降雨之前的降雨按照时间长短，降雨量的系数随距离激发的时间的增加而减小，将修正了系数的降雨量累加得到的降雨总量作为前期降雨量。该方法有的考虑前期的时间为30天，有的为15天，也有的为7天，或5天，或3天。该方法的主要问题有：(1)随时间增长而衰减的系数没有一个科学的方法，是人为确定的；(2)时间长度也没有科学的依据来确定合适的时间，如果时间很长(如30天)，不仅计算量大，而且很长时间的降雨对后期的激发降雨没有什么作用；如果时间很短(如3天)，又可能忽略3天以前很大的降雨的作用。这种方法对于很复杂的降雨过程，特别是降雨与晴天交替发生时，不能很好的反映降雨对土壤的入渗率的影响。

降雨强度与持续时间法：(1)在台湾地区泥石流研究基础上的方法：1小时雨强大于4mm/h时，可以当作一次降雨的开始，在连续6h雨强都小于4mm/h或12h内累积雨量小于10mm时作为这次降雨的结束。这种方法来源于台湾地区的资料，一方面该区域的降雨量远大于我国西部地区(主要发育沟床起动型泥石流的区域)的降雨量，4mm/h的降雨强度可能偏大；另一方面台湾地区发生的泥石流多以台风引起的，降雨历时一般2-3天，激发的泥石流以浅层滑坡型沟谷泥石流为主，沟床起动型泥石流较少，不适用于本发明涉及沟床起动型泥石流。(2)在汶川地震强烈影响区域的泥石流研究基础上的方法：1小时雨强大于1mm/h时，可以当作一次降雨的开始，连续6h雨强都小于1mm/h可以作为这次降雨的结束。这种方法来源于强震区域有大量的崩塌和滑坡发生，且仅在地震后3年以内的时间段，对于地震影响较小的区域以及地震后较长的时间段，该方法不适用。