[发明专利]一种基于FLO-2D泥石流数值模拟方法、设备及存储设备

说明书

本发明提供了一种基于FLO‑2D泥石流数值模拟方法、设备及存储设备，包括：将研究区DEM数据导入ArcGIS，通过ArcGIS将DEM数据以ASCII格式进行保存；在ArcGIS中对DEM数据进行水文分析，并将分析后的数据以Basin Model格式进行保存；将保存的Basin Model格式文件导入HEC‑HMS软件进行流域分析，得到清水流量线；将得到的ASCII格式文件、清水流量线和其他泥石流特征值导入FLO‑2D中进行计算，得到泥石流影响范围、流速以及流深随时间变化图。一种基于FLO‑2D泥石流数值模拟设备及存储设备，用于实现基于FLO‑2D泥石流数值模拟方法。本发明的有益效果是：完成泥石流运动过程的较为真实的模拟，对泥石流的发生进行预警，为后续泥石流的防治、风险评估及居民搬迁等工作提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及地质工程领域，尤其涉及一种基于FLO-2D泥石流数值模拟方法、设备及存储设备。

背景技术

我国是世界上多山的国家，泥石流灾害分布十分广泛，尤其在我国西部山区极为严重。为降低泥石流危害，减少其发生后造成的损失，通过数值模拟的方法对不同条件下泥石流运动特征和影响范围进行研究十分必要。国内外泥石流数值模拟软件有许多，如RAMMS、ANSYS CFX、MassMov2D以及FLODW-R等，而FLO-2D由于其可以展示泥石流流速、流深以及影响范围随时间变化的过程，能较真实的模拟泥石流的实际运动轨迹为广大科研和工程人员所青睐。目前，学者们通过FLO-2D软件对泥石流过程进行模拟时，在开始的水文流域信息处理部分，大多使用软件自身的水文流域分析模块，相比ArcGIS和HEC-HMS，FLO-2D 自身的水文流域分析模块功能较少，最终得到的模拟结果准确度较差，而水文流域分析结果的准确度是影响泥石流模拟结果可靠度的一个重要因素。因此，提出一种在ArcGIS和HEC-HMS水文流域分析基础上的FLO-2D泥石流数值模拟方法十分必要，可为后续泥石流的防治、风险评估及居民搬迁等工作提供数据支撑。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于FLO-2D泥石流数值模拟方法、设备及存储设备，基于ArcGIS和HEC-HMS水文流域分析基础上的FLO-2D泥石流数值模拟方法，能够较好地模拟泥石流实际运动轨迹。

一种基于FLO-2D泥石流数值模拟方法，主要包括以下步骤：

S1：将研究区DEM数据导入ArcGIS，通过ArcGIS将DEM数据以ASCII 格式文件进行保存；

S2：同时在ArcGIS中对研究区DEM数据进行水文处理，将处理后的文件以BasinModel格式进行保存；

S3：将保存的Basin Model格式文件导入HEC-HMS软件中，进行流域处理，得到泥石流清水流量线；

S4：确定研究区泥石流特征值；

S5：将ASCII格式文件、泥石流特征值和泥石流清水流量线导入FLO-2D 中进行模拟计算，得到模拟的泥石流数值。

进一步地，在ArcGIS中对研究区DEM数据进行水文处理的过程包括：对研究区DEM数据进行流域填充分析、流动方向生成、汇流阈值计算、流域网格划分、流域范围界定以及流域流出点圈定。

进一步地，HEC-HMS流域处理过程包括：流域模型导入、各个流域点损失模型赋值、各个流域点转换和衰减条件下的赋值、天气模型输入与赋值、控制条件的输入与赋值。

进一步地，所述泥石流特征值包括：曼宁系数、屈服应力、粘滞系数以及层流阻滞系数。

进一步地，模拟计算的过程包括：将ASCII格式文件中的高程数据导入、泥石流特征值输入以及泥石流清水流量线输入，进行泥石流数值随时间变化关系的计算。

进一步地，所述泥石流数值包括泥石流影响范围、流速和流深。