[发明专利]一种震区溃决型泥石流流量的计算方法及应用

说明书

本发明公开了一种震区溃决型泥石流流量的计算方法，属于泥石流防治工程技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、获取泥石流基本资料，求得本次泥石流冲出量Q_H；b、现场调查得到泥石流洪峰持续时间t和泥石流流过断面面积，求得清水洪峰流量Q_p；引入泥沙修正系数K_S进行修正，求解溃决型泥石流的溃口断面峰值流量Q₀；c、计算溃口下游断面处的峰值流量Q_c。本发明考虑震后泥石流流域内天然堵塞体的能量系统，定义溃决型泥石流的初始势能，以更好地分析其能量系统；并引入能量守恒定律，对整个溃决过程进行动力学分析，能够为震后溃决型泥石流灾害的危险性评估及防治提供更合理准确的依据，普适性好。

技术领域

本发明涉及到泥石流防治工程技术领域，尤其涉及一种震区溃决型泥石流流量的计算方法及应用。

背景技术

泥石流是发生在山地区域的极为复杂的地质灾害，它是由土、石等固体物质与水相混合在重力作用下沿陡峻沟坡运动的两相流体。我国泥石流灾害遍及26个省市的广大山区，总共约有几万条分布，是世界上受泥石流灾害威胁最严重的国家之一。泥石流是沿自然坡面或压力坡流动的松散土体与水、气的混合体，常发生在山区小流域，是一种包含大量泥沙石块和巨砾的固、液、气三相流体，呈黏性层流或稀性紊流等运动状态。泥石流灾害夜发率高、突发性强、来势迅猛、危害广泛，危害方式有淤埋、冲刷、撞击、堵塞、串流改道、溃决、磨蚀、弯道超高和爬高、挤压主河道等。其中，溃决型泥石流在沟道堵塞体溃决时由于溃决流量放大效应，往往使溃决型泥石流的危害远大于一般的泥石流。为了尽最大程度减少溃决型泥石流灾害带来的损失，必须对其溃决流量放大效应进行研究。

汶川地震前分布在我国西南地区的多为冰湖溃决型泥石流，汶川地震后打破了这一布局。震后诱发的地质灾害所形成的大型天然堵塞体，在强降雨作用下极易溃决激发形成规模庞大、危害高的溃决型泥石流，因此，对汶川震区溃决型泥石流的研究是十分有必要的。对汶川震区内典型溃决型泥石流进行流量计算模型的研究，研究成果能够为汶川震区溃决型泥石流的风险评估、检测预警等防灾减灾工作提供依据。国内外现今用颗粒级配、泥石流容重、运动阻力、流速、流量等指标来描述泥石流活动特征，而流量或流速、泥石流容重和冲击力是最为重要的三个指标。泥石流容重是泥石流最基本的物理指标，它不仅能反映泥石流的成因类型，也决定着泥石流活动特征的诸多方面。而泥石流的流量取决于流域在不同地质条件下的产汇过程，其计算方法大致可以分为形态调查法、配方法及因子判别法。针对溃决型泥石流流量的计算并不完善，但出于其巨大的危害性，对其进行进一步的研究是很有必要的。

公开号为CN 108984962A，公开日为2018年12月11日的中国专利文献公开了溃决型黏性泥石流冲击下大颗粒堰塞坝溃决流量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取溃决点的大颗粒堰塞坝溃决宽度B；S2、建立以堰塞坝为计算对象的大颗粒堵溃模型；S3、根据大颗粒堵溃模型，确定大颗粒堰塞坝溃决时泥石流的临界泥深H；S4、根据溃决宽度B和泥石流临界泥深度H，基于宽顶堰流量计算公式，确定堰塞坝溃决流量。

该专利文献公开的溃决型黏性泥石流冲击下大颗粒堰塞坝溃决流量计算方法，仅对溃决型黏性泥石流冲击下大颗粒堰塞坝溃决的情况有非常强的针对性，但实际运用中往往适用范围十分狭窄，不能作较大的推广，普适性差。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种震区溃决型泥石流流量的计算方法及应用，本发明考虑震后泥石流流域内天然堵塞体的能量系统，定义溃决型泥石流流体形成前各部分子系统所具有的机械能未受摩擦运动损耗时的能量为溃决型泥石流的初始势能，以更好地分析其能量系统；并引入能量守恒定律，对整个溃决过程进行动力学分析，能够为震后溃决型泥石流灾害的危险性评估及防治提供更合理准确的依据，普适性好。

本发明通过下述技术方案实现：

一种震区溃决型泥石流流量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：