降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及的是泥石流物源的動儲量規(guī)模的計(jì)算方法，具體降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，根據(jù)大量的野外調(diào)查和泥石流物源類型，建立物源破壞和轉(zhuǎn)化的地質(zhì)模型，采用現(xiàn)場原位人工降雨試驗(yàn)，揭示不同降雨條件下泥石流源區(qū)斜坡破壞轉(zhuǎn)化為泥石流物源規(guī)模的相關(guān)性，從而建立降雨激發(fā)條件下泥石流物源的計(jì)算模型。該方法，提出了計(jì)算確定泥石流物源動儲量總量，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算不同降雨激發(fā)條件下的泥石流物源動儲量的計(jì)算方法，從而為解決泥石流溝攔擋壩庫容和排導(dǎo)槽斷面等地質(zhì)勘查和工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題提供解決方案。
【專利說明】
降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及的是泥石流物源的動儲量規(guī)模的計(jì)算方法，具體降雨條件下泥石流物 源動儲量計(jì)算方法，屬于山地災(zāi)害領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥石流是山區(qū)一種由分選性很差的土石、水以及少量氣體所構(gòu)成的流體沿著斜坡 和溝谷向下流動的地質(zhì)災(zāi)害，在泥石流災(zāi)害工程防治中，將地震災(zāi)區(qū)泥石流物源量的估算 分為泥石流的松散物質(zhì)總量(靜儲量)和一次降雨過程中能夠參與泥石流活動的松散物質(zhì) 量(動儲量）。泥石流物源動儲量是泥石流工程防治中攔沙壩的庫容設(shè)計(jì)、排導(dǎo)槽斷面設(shè)計(jì) 和綜合防治方案的基本參數(shù)和直接依據(jù)。泥石流溝流域內(nèi)的降雨量大小是泥石流激發(fā)的決 定性因素。降雨條件下泥石流物源區(qū)坡面物源產(chǎn)生變化破壞進(jìn)入泥石流溝道，從而為泥石 流提供動態(tài)物源。
[0003] 但是對于泥石流物源的計(jì)算和預(yù)測，學(xué)界對其破壞補(bǔ)給過程和動儲量的預(yù)測無經(jīng) 驗(yàn)和規(guī)范可借鑒，缺乏足夠的科學(xué)依據(jù)，并且《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220- 2006)和《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(DZ/T0239-2004)兩個規(guī)范中均未對震后泥石流 的靜儲量和動儲量進(jìn)行解釋，對動儲量沒有計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)和方法，亦未明確泥石流的物源量是 受降雨條件的影響而變化的，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中泥石流動儲量估算無方法可循，因此對泥 石流動儲量估計(jì)不足，也無可靠方法可借鑒，特別是汶川地震后對降雨激發(fā)條件下泥石流 物源動儲量的估算一直沒有可以定量計(jì)算的適用方法。導(dǎo)致傳統(tǒng)的泥石流物源計(jì)算方法不 能滿足工程設(shè)計(jì)和預(yù)警預(yù)報(bào)的需要，泥石流防治工程失效的例子不勝枚舉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有泥石流物源計(jì)算方法上存在的空白和不足，針對地震后大量泥石 流物源類型的調(diào)查研究，建立破壞地質(zhì)模型，基于現(xiàn)場原位人工降雨試驗(yàn)，解析累計(jì)降雨量 與泥石流物源的相關(guān)性，提供一種根據(jù)一定降雨頻率或一次降雨過程的累計(jì)降雨量的資料 和數(shù)據(jù)，計(jì)算確定泥石流物源的動儲量的計(jì)算方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)通過泥石流的累計(jì)降 雨量來計(jì)算泥石流的動儲量，從而為泥石流的勘察設(shè)計(jì)和工程防治提供關(guān)鍵參數(shù)，滿足防 災(zāi)工程需要。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，一種降雨條件下泥石 流物源動儲量計(jì)算方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟一:確定泥石流物源的動儲量總量。
[0007] 計(jì)算泥石流物源的動儲量可以通過兩種不同的方法：
[0008] (1)經(jīng)驗(yàn)公式法:根據(jù)對泥石流溝的地質(zhì)勘察成果，根據(jù)泥石流物源的地貌形態(tài)、 破壞堆積范圍、崩滑過程、巖土體物理力學(xué)參數(shù)等，確定泥石流溝道內(nèi)總的崩塌滑坡松散堆 積物的總保有量和泥石流的動儲量總量。
[0009] 也可以通過基于統(tǒng)計(jì)或類比法的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算泥石流物源的動儲量總量。
[0010] 根據(jù)對研究區(qū)多條泥石流溝道的統(tǒng)計(jì)，確定泥石流物源動儲量的總量與松散物源 總保有量的關(guān)系：
[0011] Vo = aV-b (公式 1)
[0012] 式中：V〇為泥石流物源動儲量總量（l〇V) ;V-松散堆積物的總保有量（l〇V) ;a，b 為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)擬合的模型系數(shù)。
[0013] (2)調(diào)查圖解法:根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和測量泥石流溝道典型斷面內(nèi)物源的形態(tài)，堆積厚 度和堆積長度等指標(biāo)，結(jié)合泥石流等啟動模式，也可采用幾何圖形解析方法，建立近似的泥 石流動儲量統(tǒng)計(jì)模型對總動儲量進(jìn)行計(jì)算。在實(shí)際應(yīng)用中，可以將泥石流形成區(qū)物源勘查 結(jié)果，按圖解法分別對泥石流流域內(nèi)不同侵蝕溝道物源體先進(jìn)行逐一統(tǒng)計(jì)，然后迭加獲得 全流域泥石流動儲量總量。
[0014] 步驟二：確定一次降雨過程中累計(jì)降雨量和泥石流物源動儲量的關(guān)系，建立基于 累計(jì)雨量的動儲量計(jì)算模型。
[0015] (1)現(xiàn)場物理模型試驗(yàn):針對野外現(xiàn)場調(diào)查和監(jiān)測數(shù)據(jù)無法監(jiān)測泥石流物源體在 一定降雨條件下的變形破壞規(guī)模的不足，因此必要利用物理模型試驗(yàn)的方法，對不同降雨 強(qiáng)度、累計(jì)降雨量條件下的典型泥石流物源的變形破壞機(jī)制進(jìn)行模擬試驗(yàn)研究，試驗(yàn)采用 人工降雨機(jī)模擬實(shí)際降雨量，利用高清攝象機(jī)錄制的試驗(yàn)全過程，每次降雨和泥石流物源 的變形破壞后對破壞的岸坡剖面進(jìn)行測量，從而確定降雨強(qiáng)度，累計(jì)降雨量和降雨激發(fā)條 件下泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系。
[0016] 現(xiàn)場試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是可以限度的避免模型試驗(yàn)的相似性問題和粒徑效應(yīng)等問題，現(xiàn) 場試驗(yàn)?zāi)軌蜃畲笙薅鹊慕咏鼮?zāi)害實(shí)體和實(shí)際情況。
[0017] (2)試驗(yàn)資料分析及補(bǔ)充實(shí)驗(yàn):將上述試驗(yàn)中的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，分析累計(jì) 降雨激發(fā)條件下泥石流物源體變形破壞過程、規(guī)模，對比分析每次破壞破壞時(shí)的累計(jì)雨量 和岸坡物源破壞規(guī)模等數(shù)據(jù)，為后續(xù)的理論分析和模型的建立奠定基礎(chǔ)。資料整理分析后 如發(fā)現(xiàn)不足，需進(jìn)行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。
[0018] (3)建立動儲量計(jì)算模型：綜合運(yùn)用工程地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等理論方法對降 雨激發(fā)條件下泥石流物源體變形破壞過程及機(jī)理進(jìn)行綜合分析。結(jié)合模型試驗(yàn)中多次物源 破壞啟動過程中實(shí)測降雨數(shù)據(jù)和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，建立不同降雨條件下和泥石流物源動儲量 的關(guān)系t吳型。
[0019] 對實(shí)測的特征斷面降雨條件下發(fā)生漸進(jìn)式破壞的累計(jì)破壞面積和相應(yīng)的累計(jì)降 雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到降雨激發(fā)條件和泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系模型：
[0020] KR = 0.089*ln(P)-0.319，R2 = 0.953 (公式 2)
[0021] 式中：KR-降雨條件下泥石流動儲量累計(jì)破壞比例（％ );P_累計(jì)降雨量;并根據(jù)上 述方程推導(dǎo)出不同降雨條件下泥石流物源破壞規(guī)模的關(guān)系模型：
[0022] Vr = Kr*Vo (公式3)
[0023] 式中:KR-降雨條件下泥石流物源動儲量累計(jì)破壞比例（％ ) ;VR_降雨條件下泥石流 動儲量累計(jì)破壞體積;Vo-泥石流物源動儲量總量。
[0024] 步驟三:結(jié)合降雨激發(fā)條件和泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系模型、不同降 雨條件下泥石流物源破壞規(guī)模的關(guān)系模型、泥石流物源動儲量總量和不同的累計(jì)降雨工況 P，開展不同降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算和預(yù)測。
[0025] 結(jié)合泥石流可能起動的動儲量總量Vo,以及激發(fā)泥石流的一次降雨過程的降雨量 斜體，根據(jù)降雨激發(fā)條件和泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系模型、不同降雨條件下泥 石流物源破壞規(guī)模的關(guān)系模型，可計(jì)算不同降雨激發(fā)條件下一次爆發(fā)泥石流的動儲量規(guī)模 Vr。計(jì)算結(jié)果與泥石流歷史爆發(fā)記錄進(jìn)行比較，必要時(shí)可對模型進(jìn)行修正。
[0026] 本發(fā)明提供的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，在確定泥石流物源動儲量 總量的基礎(chǔ)上，根據(jù)在汶川地震災(zāi)區(qū)典型泥石流物源現(xiàn)場開展人工降雨試驗(yàn)，確定一次降 雨過程中泥石流物源的補(bǔ)給規(guī)模和轉(zhuǎn)化過程，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)的實(shí)測結(jié)果建立不同降雨條件 下泥石流物源的計(jì)算模型;具體實(shí)施過程中可根據(jù)本發(fā)明提出的計(jì)算模型來直接對不同降 雨量條件下可起動的泥石流物源動儲量進(jìn)行計(jì)算；也可根據(jù)本發(fā)明的思路和試驗(yàn)步驟方 法，在擬研究的泥石流物源區(qū)開展試驗(yàn)，根據(jù)本發(fā)明提出的試驗(yàn)方法重新建立計(jì)算模型。
[0027] 本發(fā)明提供的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，提出了計(jì)算確定泥石流物 源動儲量總量，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算不同降雨激發(fā)條件下的泥石流物源動儲量的計(jì)算方法， 從而為解決泥石流溝攔擋壩庫容和排導(dǎo)槽斷面等地質(zhì)勘查和工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題提 供解決方案，本發(fā)明為通過預(yù)測泥石流物源有效動儲量提供了可行的技術(shù)手段，可為泥石 流災(zāi)害工程防治提供科學(xué)依據(jù)。
【附圖說明】
[0028] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來詳細(xì)說明本發(fā)明；
[0029] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖；
[0030] 圖2為實(shí)施例中下蝕型泥石流物源圖解計(jì)算模型；
[0031 ]圖3為實(shí)施例中側(cè)蝕型泥石流物源圖解計(jì)算模型；
[0032]圖4為實(shí)施例的現(xiàn)場原位人工降雨試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。具體流程見圖1。
[0034]都江堰紅色村干溝泥石流位于汶川地震極震區(qū)都江堰市白沙河流域，為典型地震 后的泥石流，紅色村干溝泥石流溝流域面積約1.12km2(至下游白沙河），主溝全長1.972km， 標(biāo)高1773-920m。所在溝谷平面形態(tài)呈V-U字型；溝底標(biāo)高1640-1150m，相對高差490m，溝谷 兩側(cè)山坡坡度一般30-40°，溝谷呈整體上陡下緩特征，溝谷總體坡降398.07%。左右。其中， 上游形成區(qū)溝谷長約1121m，平均縱坡降530.78%。；流通區(qū)溝長約219m，平均縱坡降 2 7 3.9 7 %。；堆積區(qū)溝長約6 3 2 m，坡降約2 0 5.7 0 %。。該泥石流溝溝口以上匯水面積約 0.859km2，溝口以下堆積區(qū)面積0.261km2。根據(jù)調(diào)查，2009年7月17日紅色村一帶普降大暴 雨，暴雨歷時(shí)近兩個小時(shí)，累計(jì)降雨量約219mm，凌晨5點(diǎn)左右發(fā)生泥石流，歷時(shí)約150分鐘， 流速約為3.5m/s。
[0035]步驟一:確定泥石流物源的動儲量總量。
[0036] 1)統(tǒng)計(jì)法計(jì)算動儲量
[0037] 通過采集了地震災(zāi)區(qū)44處泥石流物源樣本，采用松散堆積物的總保有量與動儲量 進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)。計(jì)算動儲量總量與松散物質(zhì)總保有量的比例關(guān)系：
[0038] V〇 = 0.428V-ll. 014,R2 = 0.8479 (公式 4)
[0039] 式中:Vo為泥石流物源動儲量總量(104m3) ;V-松散堆積物的總保有量(l〇V)根據(jù) "都江堰市虹口鄉(xiāng)紅色村干溝泥石流應(yīng)急勘查報(bào)告"的調(diào)查成果，都江堰紅色村松散物總保 有量為35.24 X 104m3，。下面根據(jù)本研究提出的統(tǒng)計(jì)法模型，通過總的松散物質(zhì)總保有量，來 計(jì)算泥石流可啟動的動儲量規(guī)模。
[0040] 根據(jù)前面統(tǒng)計(jì)法提出的公式4,可計(jì)算在通過調(diào)查得知總的松散物質(zhì)儲量為35.24 X 104m3時(shí)，干溝泥石流可啟動物源的動儲量占總儲量的17.74%，因此可的干溝泥石流可啟 動的物源動儲量為6.25 X 104m3。
[0041 ] 2)圖解法計(jì)算動儲量
[0042]根據(jù)發(fā)明人在汶川地震災(zāi)區(qū)的大量調(diào)查，通過耦合泥石流物源動儲量在下蝕和側(cè) 蝕過程中的破壞規(guī)模，建立如圖2和圖3的圖解計(jì)算模型：
[0043]①下蝕型泥石流動儲量
[0044]溝谷坡面堆積體在洪水下蝕作用下產(chǎn)生破壞并轉(zhuǎn)化為泥石流物源，將泥石流溝道 岸坡概化成三角形A cod的形態(tài)，該區(qū)的面積為：
[0046] 式中：Θ為斜坡自然休止角、c〇 = h為原溝床深度。
[0047] 根據(jù)上式，可得總動儲量體積為：
[0048] Voi= Δ cod X Li (公式6)
[0049] 式中:V(n為下切侵蝕型動儲量為溝床堆積體長度。
[0050] ②側(cè)蝕型泥石流動儲量
[0051] 溝谷坡面堆積體在洪水側(cè)蝕作用下產(chǎn)生破壞并轉(zhuǎn)化為泥石流物源，將泥石流溝道 岸坡概化成三角形A C2〇d的形態(tài)，該區(qū)的面積為：
[0053] 式中：Θ-斜坡自然休止角、α-實(shí)測堆積坡角、φ-崩積體與自然休止角夾角、C20 =1為實(shí)測坡面長度。
[0054] 根據(jù)上式，可得總動儲量體積為：
[0055] V〇2= A c2〇dXL2 (公式8)
[0056] 式中：VQ2-側(cè)緣侵蝕型動儲量、L2-溝道堆積體長度。
[0057] 按圖解法分別對泥石流流域內(nèi)不同侵蝕溝道物源體先進(jìn)行逐一統(tǒng)計(jì)，然后迭加獲 得全流域泥石流動儲量總量：
[0059] 式中：Vo-全流域泥石流動儲量總量，V〇i-流域內(nèi)不同侵蝕溝泥石流動儲量。
[0060] 基于統(tǒng)計(jì)法和圖解法的震后泥石流物源動儲量總量的估算方法，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查對 比檢驗(yàn)，兩種方法基本能夠滿足防治工程設(shè)計(jì)需要。
[0061] 本研究根據(jù)對地震災(zāi)區(qū)44處泥石流溝的現(xiàn)場調(diào)查和測量，可采用幾何圖形解析方 法，根據(jù)對都江堰紅色村干溝泥石流現(xiàn)場調(diào)查和測量斷面所得到的參數(shù)，根據(jù)圖解法計(jì)算 干溝泥石流的動儲量總量(表1)。
[0062]表1干溝泥石流溝道松散堆積物物源動儲量計(jì)算表
[0064] 綜合統(tǒng)計(jì)法和圖解法兩種方法的計(jì)算結(jié)果:統(tǒng)計(jì)法計(jì)算得到的干溝泥石流動儲量 總量為6.25 X 104m3;圖解法計(jì)算得到的干溝泥石流動儲量總量為6.02 X 104m3，圖解法和統(tǒng) 計(jì)法計(jì)算得到的結(jié)果比較一致。
[0065] 步驟二：確定一次降雨過程中累計(jì)降雨量和泥石流物源動儲量的關(guān)系，建立基于 累計(jì)雨量的動儲量計(jì)算模型。
[0066] 本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置主要包括:人工降雨系統(tǒng)、攝像記錄系統(tǒng)、現(xiàn)場測量系統(tǒng)幾個部分 組成，見圖4。
[0067] 1)模型試驗(yàn)場地
[0068]模型實(shí)驗(yàn)為現(xiàn)場原位試驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)選址為都江堰干溝泥石流右側(cè)塔子坪滑坡體的 一部分，選擇典型泥石流物源溝道的斷面，開展人工降雨誘發(fā)物源失穩(wěn)破壞模型試驗(yàn)，試驗(yàn) 過程中前緣破壞后改變坡面臨空面，后續(xù)試驗(yàn)可以在試驗(yàn)場地前緣根據(jù)典型溝道的長度和 坡度，進(jìn)行開挖和整理來模擬干溝溝道內(nèi)溝道斷面的地形和坡度。
[0069] 2)人工降雨設(shè)備
[0070] 采用Norton Veejet 80-100型人工模擬降雨機(jī)，人工模擬降雨機(jī)為四噴頭無碎流 板型槽式人工模擬降雨機(jī)，該機(jī)器是美國普渡大學(xué)國家土壤侵蝕實(shí)驗(yàn)室的產(chǎn)品，已經(jīng)在國 外廣泛應(yīng)用，并且工藝成熟，性能較好且運(yùn)行穩(wěn)定，能夠滿足試驗(yàn)中長時(shí)間，變雨強(qiáng)的模擬， 降雨機(jī)器架設(shè)高度僅為2.6m，可以有效的避免風(fēng)的干擾。降雨面積為矩形，降雨范圍尺寸為 4000mmX 1500mm(長X寬）。國內(nèi)對于人工降雨試驗(yàn)在土壤侵蝕、氣象研究等領(lǐng)域進(jìn)行過比 較多，但是對于用于滑坡和地質(zhì)災(zāi)害模型試驗(yàn)的專門人工降雨設(shè)備卻非常少見。
[0071 ] 3)數(shù)據(jù)采集及測量系統(tǒng)
[0072]本發(fā)明采用現(xiàn)場原位降雨模型試驗(yàn)，目的是揭示一次降雨量和降雨過程同泥石流 物源破壞轉(zhuǎn)化的關(guān)系，因此本【具體實(shí)施方式】的參數(shù)量測及分析包括：
[0073]①降雨量數(shù)據(jù)采集
[0074] 采用全自動雨量計(jì)，對試驗(yàn)過程中的降雨量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，且可通過無線實(shí)現(xiàn)近 距離顯示、人工置數(shù)設(shè)備配置及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集存儲，數(shù)據(jù)還可以直接通過GPRS傳輸通道傳 輸至山地所監(jiān)測系統(tǒng)平臺。
[0075]②物源動儲量測量
[0076] 降雨條件下物源開始沿著岸坡發(fā)生失穩(wěn)滑塌破壞，其破壞規(guī)模等同于一次降雨過 程泥石流物源的動儲量，本發(fā)明可以用三種方法對試驗(yàn)中的物源動儲量開展測量：
[0077] 方法一：可直接測量地表布設(shè)的標(biāo)記測點(diǎn)記錄破壞過程中坡體表面位移的變化 量；
[0078] 方法二:用劃分網(wǎng)格的方法對坡體變化過程中位移變化量和破壞規(guī)模進(jìn)行量測；
[0079] 方法三:結(jié)合攝像機(jī)記錄的坡體破會過程測定觀察面內(nèi)任意點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移 和破壞規(guī)模。
[0080] ③資料分析整理
[0081] 對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，對現(xiàn)場人工降雨條件下泥石流物源破壞時(shí)的降雨量和物源 破壞規(guī)模進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)合野外典型泥石流溝的調(diào)查資料和降雨統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，揭示一次降 雨過程和降雨量同泥石流物源斷面的物源破壞規(guī)模之間的關(guān)系，初步建立基于累計(jì)雨量的 動儲量計(jì)算模型。
[0082] 本【具體實(shí)施方式】的試驗(yàn)方法:現(xiàn)場試驗(yàn)在泥石流現(xiàn)場典型溝道斷面開展，進(jìn)行降 雨條件下物源變形破壞的現(xiàn)場原位試驗(yàn)，揭示典型泥石流物源斷面變形破壞與降雨量之間 的動態(tài)變化規(guī)律，建立基于累計(jì)雨量的動儲量計(jì)算模型。
[0083] 步驟三:降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算
[0084]以2010年8月13日降雨過程為例，"8.13"洪災(zāi)降累計(jì)降雨229mm，干溝發(fā)生小規(guī)模 泥石流，災(zāi)后調(diào)查統(tǒng)計(jì)，泥石流固體物質(zhì)沖出量約500m3。根據(jù)物理模型試驗(yàn)得到的降雨量 與破壞體積的關(guān)系，即公式2和公式3:
[0085] KR = 0.089*ln(229)-0.319 = 0.1646
[0086] Vr = Kr*Vo = 0.1646*3248 = 534.6m3
[0087] 此結(jié)果與地質(zhì)調(diào)查部門在8.13后調(diào)查泥石流溝災(zāi)情現(xiàn)場調(diào)查泥石流固體物質(zhì)沖 出量數(shù)據(jù)500m 3基本一致。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一:確定泥石流物源的動儲量總量； 步驟二：確定一次降雨過程中累計(jì)降雨量和泥石流物源動儲量的關(guān)系，建立基于累計(jì) 雨量的動儲量計(jì)算模型： (1) 現(xiàn)場物理模型試驗(yàn):試驗(yàn)采用人工降雨機(jī)模擬實(shí)際降雨量，利用高清攝象機(jī)錄制的 試驗(yàn)全過程，每次降雨和泥石流物源的變形破壞后對破壞的岸坡剖面進(jìn)行測量，確定降雨 激發(fā)條件和泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系模型： KR = 0.089*ln(P)-0.319，R2 = 0.953 公式 2 式中:KR-降雨條件下泥石流動儲量累計(jì)破壞比例，％ ;P_累計(jì)降雨量； (2) 試驗(yàn)資料分析及補(bǔ)充實(shí)驗(yàn):將上述試驗(yàn)中的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，揭示一次降雨 過程和降雨量同泥石流物源斷面的物源破壞規(guī)模之間的關(guān)系； (3) 建立動儲量計(jì)算模型：對降雨激發(fā)條件下泥石流物源體變形破壞過程及機(jī)理進(jìn)行 綜合分析，建立不同降雨條件下泥石流物源破壞規(guī)模的關(guān)系模型： Vr = Kr*Vo 公式 3 式中：KR-降雨條件下泥石流物源動儲量累計(jì)破壞比例，％ ;VR_降雨條件下泥石流動儲 量累計(jì)破壞體積;Vo-泥石流物源動儲量總量； 步驟三:結(jié)合降雨激發(fā)條件和泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系模型、不同降雨條 件下泥石流物源破壞規(guī)模的關(guān)系模型、泥石流物源動儲量總量和不同的累計(jì)降雨工況，開 展不同降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算和預(yù)測。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，其特征在于，步驟一 中，所述的計(jì)算泥石流物源的動儲量總量通過經(jīng)驗(yàn)公式法得到： 根據(jù)對泥石流溝的地質(zhì)勘察崩塌滑坡松散堆積物的總保有量和泥石流的動儲量總量 成果數(shù)據(jù)； 或者，通過基于統(tǒng)計(jì)或類比法的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算泥石流物源的動儲量總量:通過對研究 區(qū)典型泥石流溝道的調(diào)查，根據(jù)獲取的典型泥石流溝道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析擬合出基于松散 物質(zhì)總保有量同泥石流物源動儲量的關(guān)系模型，來對泥石流物源動儲量總量Vo進(jìn)行計(jì)算。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，其特征在于，步驟一 中，所述的計(jì)算泥石流物源的動儲量總量通過調(diào)查圖解法得到： 分別根據(jù)下蝕型物源VQ1和側(cè)蝕型V〇2泥石流物源典型破壞模式，建立地質(zhì)模型，通過地 質(zhì)模型圖解法，提出典型泥石流物源斷面的動儲量規(guī)模計(jì)算方法;然后再綜合泥石流全流 域溝道的動儲量規(guī)模，來計(jì)算泥石流物源動儲量總量Vo。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，其特征在于，步驟二 中（1)所述的現(xiàn)場物理模型試驗(yàn)，具體試驗(yàn)方法為:采用溝道內(nèi)泥石流物源的現(xiàn)場試驗(yàn)，選 擇典型泥石流物源溝道的斷面，開展人工降雨誘發(fā)物源失穩(wěn)破壞模型試驗(yàn)，人工降雨設(shè)備 采用Norton Veejet 80100型人工模擬降雨機(jī);采用全自動雨量計(jì)，對試驗(yàn)過程中的降雨量 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，利用高清攝象機(jī)錄制的試驗(yàn)全過程獲得豐富的物源變形直至破壞的完整過 程，從而深入研究降雨條件下物源開始沿著岸坡發(fā)生失穩(wěn)滑塌破壞，其破壞規(guī)模等同于一 次降雨過程泥石流物源的動儲量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，其特征在于，步驟二 中（2)所述的試驗(yàn)資料分析及補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，具體方法為:通過對現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，理 論分析并結(jié)合實(shí)地調(diào)查，揭示一次降雨過程和降雨量同泥石流物源斷面的物源破壞規(guī)模之 間的關(guān)系，建立降雨激發(fā)條件和泥石流物源破壞的動儲量之間的關(guān)系模型；資料整理分析 后如發(fā)現(xiàn)不足，需進(jìn)行補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降雨條件下泥石流物源動儲量計(jì)算方法，其特征在于，步驟二 中（3)中所述的建立動儲量計(jì)算模型具體方法為:對不同降雨激發(fā)條件下泥石流物源體變 形破壞過程及機(jī)理進(jìn)行綜合分析;通過不同累計(jì)降雨條件下泥石流物源啟動的規(guī)模，建立 不同降雨條件下泥石流物源破壞規(guī)模的計(jì)算公式。
【文檔編號】G06F17/50GK105868442SQ201610170217
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】楊宗佶, 丁朋朋, 喬建平, 黃棟, 田宏嶺, 王萌
【申請人】中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所