[发明专利]基于陡坡汇流和断面流量计算的山洪泥石流预警方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于陡坡汇流和断面流量计算的山洪泥石流预警方法，包括步骤：1、通过对泥石流单沟及其所在流域的高精度DEM地形数据和遥感数据进行处理，得到各网格单元的散点高程与坡度；2、根据不同泥石流沟的实际地质条件，结合连续长历时降雨数据，得到各网格单元的雨水下渗量；3、采用基于陡坡汇流的计算方法，计算泥石流沟及其所在流域的地表汇流；4、通过不同时间段内降雨量所对应的山洪泥石流淹没范围进行预警。还提供了一种山洪泥石流预警系统。本发明应用于山洪、沟谷型泥石流的预警，对于及早形成山洪泥石流预警成果，提升预警效率效果明显。对保障人员安全和应急避险、降低人民生命财产损失有较大的实际意义。

技术领域

本发明涉及灾害预警技术领域，特别涉及一种基于陡坡汇流和断面流量计算的山洪泥石流预警方法和系统。

背景技术

泥石流是北京地区造成人员伤亡最大的突发性地质灾害，自1949年以来，北京地区各类突发地质灾害造成的死亡人数已超过600人，直接经济损失达数亿元，其中泥石流灾害共致死500余人。沟谷型泥石流在北京地区分布最为广泛，其形成大体可分为三个阶段：气象诱因(主要是降雨)、形成洪水或坡面泥石流、形成沟谷泥石流。而从第一阶段雨量的累积、土壤饱和发展到第三阶段形成泥石流灾害，是有一段时间过程的，在这段时间内，越早发出预警，就给应急避险留下越多的宝贵时间。

现阶段我国地质灾害的预警预报精度水平依然有限，发布的预警信息主要从气象风险诱发地质灾害风险的角度来考虑，并不具体区分地质灾害类型，且精度一般只到区县级。虽然大范围的区域预警可以有效降低漏报率，防患于未然，但在实际过程中对启动应急预案、人员疏散和应急避险的指导效果并不理想。

而针对沟域的预警，现有技术的一些预警做法是采用设定临界雨量的方法，即在雨量计测得在达到某固定预警值时即报警并发布预警信息。但此方法也存在不合理性，山洪泥石流的形成虽然主要由降雨激发，但前期累积降雨量、实时雨量和雨强都是重要的激发因素，不同沟域地质条件和植被条件都不相同，前期累积降雨量对于土壤饱和程度和稳定程度产生影响，而短时雨强对灾害的启动影响也至关重要，单纯的采用临界雨量值作为预警指标其精准性是有待商榷的。

发明内容

本发明的预警模型其研究范围精度是针对沟域的，用于解决区域预警的精度太低的问题；运用陡坡汇流计算方法，来计算坡面洪水的渗流和汇流过程，实现基于降水量和降水时间的过流断面流量值计算，并计算在该流量值下的下游淹没范围，根据淹没范围的大小和水深高度来设定该断面流量的分级预警阈值，并将其对应的实时雨量或预报雨量设为分级预警的阀值，用以解决山洪泥石流预警指标精准确定和时间效率的问题。为达到上述目的，本发明采取如下技术方案。

基于陡坡汇流和断面流量计算的山洪泥石流预警方法，包括步骤：

S101、通过对泥石流单沟及其所在流域的高精度DEM地形数据和遥感数据进行处理，依据典型地形地物特征对研究区域进行网格划分，得到各网格单元的散点高程与坡度；

S102、根据不同泥石流沟的地形地貌特征，计算不同地质条件下水流的下渗以及不同植被条件下地表的汇流，结合长历时降雨数据，得出各网格单元的下渗量及汇流量；

S103、采用基于陡坡汇流的计算方法，对研究区域内的地表汇流进行水动力过程模拟，基于所述的步骤S101和S102，计算泥石流沟及其所在流域的地表汇流；

S104、通过在泥石流沟的流通区范围内选取一个或多个过流断面，作为预警计算的标准参考断面，计算所述标准参考断面在降雨过程中的流量值，并形成所述标准参考断面流量随降雨及预报过程中时间变化的流量曲线；依据村庄、公路和/或桥梁设施位置，设置参考断面下游的不同预警级别的淹没范围，当所述标准参考断面流量计算值达到一个特定值，使得其下游的水流淹没范围达到预警淹没范围且水深达到某一预先设定值时进行相应级别的预警提醒。

进一步地，所述的典型地形地物特征包括：分水岭、沟道和/或河道。