[发明专利]一种结合泥位监测和精细化地形测量的泥石流预警方法

说明书

本发明公开了一种结合泥位监测和精细化地形测量的泥石流预警方法，属于泥石流预警技术领域，包括以下步骤：S1.精细化地形测量，首先用三维激光扫描仪或无人机倾斜摄影等手段精确测量出泥石流沟道地形和治理工程尺寸；S2.泥位计获取实时泥深数据，运用泥石流规范中的经验公式计算出实时流速、实时流量、一次泥石流过程总量和一次泥石流固体冲出物，如果暴发一次大规模泥石流事件，则需要重新测量地形，校核泥位计初始值和沟道有效库容；S3.定义泥石流淤积程度为一次性泥石流固体冲出物与沟道可停淤体积的比值。根据泥位计测量值计算的一次泥石流固体冲出物，与测量获取的沟道可停淤体积对比，计算出泥石流淤积程度。

技术领域

本发明属于泥石流预警技术领域，具体涉及一种结合泥位监测和精细化地形测量的泥石流预警方法。

背景技术

目前泥石流预警方法主要有三类，一类是基于泥石流灾害临界雨量的预警方法，该类方法大多基于历史泥石流事件和降雨数据的统计分析，研究激发泥石流的降雨特征值，从而对降雨量值进行预警；一类是基于泥石流启动机理的预警方法，该类方法从泥石流起动的临界条件出发，建立不同起动临界条件下的预警指标，例如含水率等；最后一类是直接利用预警仪器捕捉泥石流过程，例如泥位计、次声报警仪、断线法接触式报警器等等。目前泥石流泥位监测预警处于初级阶段，基于泥位监测的预警模型鲜见。泥位监测常常作为辅助手段判断泥石流是否发生，或用以观测泥石流沟道内水位面，进而测得泥石流泥位。吴积善等探索通过泥石流泥位换算泥深，结合经验公式计算出泥石流流速，直观地反映泥石流规模大小和可能危害的程度。有学者研究基于泥石流流通区泥位监测部位至沟道威胁承灾体距离，计算泥石流从上游泥位监测处至下游威胁对象的流动时间，通过信号传输与泥石流运动的时间差对下游承灾体进行预警，但尚无具体实施案例。综上，目前尚无有效利用泥石流精细地形和泥位监测进行预警的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结合泥位监测和精细化地形测量的泥石流预警方法，解决现有技术中泥石流一次泥石流固体冲出物计算完全依靠事后现场调查经验公式，与实际泥石流冲出体积存在误差，无法与泥石流沟道停淤能力或泥石流防治工程的拦挡能力对比，难以实现预警的技术问题。

本发明提供了一种结合泥位监测和精细化地形测量的泥石流预警方法，包括以下步骤：

S1.精细化地形测量，首先运用三维激光扫描测量、无人机测量或倾斜摄影等手段精确测量精细化测量方法将每个泥位计处的沟道地形精细测量出来，获取拟布设泥位计处沟道断面地形，如果泥石流修建有拦挡坝，则测量拦挡坝和坝后库区地形，然后校核实测地形，绘制拟布设泥位计处剖面图或建立沟道精细化三维地形模型，最后计算出泥位监测初设值和下游沟道停淤能力或治理工程有效库容；泥位计测量结果要在初始值基础上进行扣除；拦挡坝的有效库容为治理工程能够停淤泥石流体积的上限值，理论上一次泥石流事件超过该值就会产生漫坝溢流。

S2.泥位监测计算泥石流事件特征值，先布设泥位计，在计算泥石流数据之前先结合泥位计初始值进行数据归零，当泥位数据明显增大至超过平时沟内清水水位并且有明显降雨过程时，进行泥石流特征值的计算，运用泥位计测得泥深和S1步骤中测得地形，根据泥石流灾害防治工程勘查规范(T/CAGHP006-2018)推荐的形态调查法经验公式计算出泥石流特征值，包括本次泥石流的实时流速，泥石流流量，本次泥石流的历时、及本次泥石流的一次泥石流过程总量和一次泥石流固体冲出物。

运用泥位计测得泥深，根据泥深和泥位计处沟道横剖面的地形可以计算出的泥石流的流速、泥石流流量、一次泥石流过流总量和一次泥石流固体冲出物等；

S3.设置预警阈值，定义泥石流淤积程度D为一次泥石流固体冲出物与下游沟道停淤能力或下游治理工程有效库容之比。

D＝V_y/V_k

V_y—一次泥石流固体冲出物，m³；