[发明专利]一种震区泥石流沟道堆积物起动流深阀值的计算方法

说明书

本发明公开了一种震区泥石流沟道堆积物起动流深阀值的计算方法,该方法通过获取震区泥石流沟的沟道坡度α，沟道纵比降J，沟道堆积物的内摩擦角θ，泥石流黏滞系数η，泥石流容重γ，泥石流体中水的容重γ_W，沟道堆积物饱和容重γ_sat；将所获得的参数带入计算公式，可以获得泥石流起动过程的预测泥石流流深的阀值。该方法适用于震区泥石流沟道堆积物起动时的流深预测，与现有技术相比，本发明基于严密的理论推导，能更准确的得到震区泥石流起动流深，为震区泥石流预防提供依据，其运用简单、高效，可满足地质灾害预防需要。

技术领域

本发明属于泥石流预警程技术领域，特别涉及一种震区泥石流沟道堆积物起动流深阀值的计算方法。

背景技术

“5.12”地震以后，强震区内诱发了大量的地震次生灾害，其中强震区内每年都有不同规模的泥石流事件暴发，给强震区带来了严重的人员伤害和巨大的经济损失，且强震区地质灾害的活跃期将持续于地震后的20年。泥石流的预警是泥石流防治的主要方法之一，现有的泥石流预警主要基于泥石流流域的降雨条件和山洪流深，且主要的方法是基于统计方法和室内实验。根据汶川震区泥石流沟的沟道纵比降大、泥石流流域面积小等特征，使得震区泥石流的汇水速度快，泥石流冲击力强。为此，震区泥石流的预警和防治是泥石流研究的重点。

一定流深的地表径流形成一定的动水压力，对泥石流沟道堆积物形成冲击力，当泥石流沟道堆积物的抗剪强度小于等于地表径流的冲击力时，泥石流沟道堆积物处于临界起动状态，随着地表径流流深的增加，冲蚀泥石流沟道堆积物进而诱发泥石流过程。泥石流流深是泥石流暴发的最直接影响因素，也是泥石流预警预报最主要的参数之一。地表径流流深与其所在的沟道冲刷断面、沟道纵比降，以及沟道糙率系数等因素相关。由于汶川震区泥石流沟道纵比降大、泥石流流域面积小，使得在强降雨汇流条件下泥石流流域内的汇水速度快，形成地表径流冲蚀泥石流物源进而诱发降雨型泥石流。例如，小岗剑泥石流沟灾害点在2009年的“9.8”、2011年的“9.5”以及2016年的“1.21”均发生地质灾害事件，严重堵断公路，多次堵塞绵远河。

然而，目前基于泥石流流深的预警预报主要是根据不同地区的经验值和统计模型，目前泥石流预警预报主要还是基于降雨强度对泥石流进行。由于降雨强度的分布的不均一性，使得泥石流预警存在一定误差，且相对于雨量资料较少的地区，根据降雨强度的泥石流预警存在风险，不能高效、便捷的推广到设计单位和生产单位。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种震区泥石流沟道堆积物起动流深阀值的计算方法，解决强震区泥石流沟道堆积物起动过程中临界泥石流流深，构建基于泥石流沟道坡度、沟道堆积物性质的泥石流流深阀值的预测模型，并进行实例运用，为泥石流预警的提供新方法，适用于泥石流预警实际工程的需要。

本发明技术的技术方案实现方式：一种震区泥石流沟道堆积物起动流深阀值的计算方法，其特征在于：将震区泥石流沟道特征、沟道堆积物性质应用于震区泥石流起动的流深预测，其具体计算方法如下：

A.通过获取震区泥石流沟道的参数，确定泥石流沟的沟道纵比降J(‰)，沟道坡度α(°)，泥石流沟道堆积物饱和状态时的饱和容重γ_sat(KN/m³)，泥石流容重γ(KN/m³),泥石流体中水的容重γ_W(KN/m³)，γ_W＝10KN/m³，泥石流堆积物的内摩擦角θ(°)，泥石流的黏滞系数η(Pa·s)；

B.通过以下公式确定震区泥石流起动的流深阀值H，单位m；

H＝[(γcosαtanθ-(γ-γ_W)sinα)/(ηJ^1/2)]^-3/4