[发明专利]基于山区小流域下垫面和水动力条件的浅层滑坡固体物源量估算方法

说明书

本发明提供了基于山区小流域下垫面和水动力条件的浅层滑坡固体物源量估算方法，步骤如下：①选定目标区域，获取目标区域的基础数据；②以目标区域的数字高程模型为基础，采用水文分析法将目标区域划分为斜坡单元，计算各斜坡单元的面积；③计算斜坡单元的安全系数，筛选出危险斜坡单元；④根据各危险斜坡单元的面积，采用滑坡面积与方量幂律公式计算各危险斜坡单元的浅层滑坡固体物源方量，再计算目标区域内不同的山洪沟处的浅层滑坡固体物源方量，或者目标区域内总的浅层滑坡固体物源方量。本发明可提高山区小流域浅层滑坡固体物源量估算结果的准确性，同时提高方法的便捷性。

技术领域

本发明属于山洪灾害防灾减灾领域，涉及一种基于山区小流域下垫面和水动力条件的浅层滑坡固体物源量估算方法。

背景技术

山区小流域下垫面组成复杂多变，坡体陡峭，在长期的地质演化作用下，浅表层岩体较为破碎且易发生风化卸荷，从而在坡面聚集了大量的松散堆积物。受地震、降雨等内外动力作用，频繁发生浅层滑坡，给流域产沙带来了突出的影响。Wang et al.(2015)研究认为汶川特大地震产生了近6万个滑坡。Parker et al.(2011)认为汶川地震驱动的崩塌、滑坡和泥石流产生的松散物源体积达5-15km³，如此巨量的松散堆积物必将为今后该区滑坡、泥石流等地质灾害提供物源。许冲等(2012)经调查认为玉树地震诱发的滑坡数量为2036个。漆力健等(2014)认为芦山7.0级地震造成的侵蚀总量粗略估算约在500×10⁴m³左右。Tang et al.(2017)等指出文家沟山洪灾害的主要原因是滑坡产生的大量泥沙汇入河道，导致河道拥堵，河床抬高。山区小流域暴雨极易形成山洪，滑坡事件易产生大量的固体泥沙物源，在洪水泥沙共同作用下频繁诱发山洪灾害，给当地造成严重的人员伤亡和财产损失(崔鹏等，2008；Lin et al.，2012；Bollati et al.，2014；王协康，2019)。

当前，小流域滑坡体破坏主要从危险性评价入手，一般包括定性分析法、半定量法以及定量分析法。定性分析法主要依据野外现场调查，了解当地滑坡作用因子，对影响因子进行评分、权重叠加，从而获得评价结果。半定量法是通过收集历史滑坡数据计算作用因子的信息量值，基于叠加信息量值进行危险性评价。定量评价是根据滑坡极限平衡理论评价区域的稳定性，常用评价模型有基于无限边坡考虑降雨稳定渗流的SHALSTAB模型、基于瞬态入渗导致孔隙水压变化的TRIGRS模型、美国地质调查局开发的三维确定性模型Scoops3D等。

流域滑坡物源量估计常采用野外调查法、平均厚度法、物理建模法、DEM变化分析法及经验幂律法。由于众多方法资料获取受限，当前基于物理模型定量分析流域危险性或通过遥感影像解译，利用滑坡体积与面积的经验幂律获取潜在方量的方法普遍使用。Chiuet al.(2019)基于层次分析法和面积与体积经验幂律公式对台湾地区的滑坡风险区进行了进一步估算。Yu-Charn Hsu et al(2019)通过结合TRIGRS以及DEBRIS-2D完成了考虑流域受浅层滑坡影响下水沙运动的数值模拟。Laura Maria Stancanelli et al(2017)通过结合TRIGRS以及FLO-2D对意大利山区进行了水沙运动模拟，并依据实际资料验证了模拟结果的可靠性。熊轲等(2019)利用DInSAR技术监测地表形变，再结合遥感数据解译及实地观测得到的九寨沟景区地震滑坡范围，估算了景区震损物源。陈展鹏等(2013)在汶川震区通过采用三维激光扫描仪实地测量滑坡堆积体，构建滑坡堆积体几何模型，计算滑坡堆积体体积。Chang et al(2015)通过对龙溪河地区不同时期遥感影像进行解译，统计得出随时间推移相应滑坡面积的变化。然而，通过遥感解译方式获取的滑坡区信息，由于滑坡群的存在使得多个滑坡体被统一认定为一个滑坡体，进而导致估算方量结果大大增加。