[发明专利]一种泥石流一次性冲出量期望值的优化方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流一次性冲出量期望值的优化计算方法，特别是涉及用计算的方法获取泥石流一次性冲出量期望值计算所需的冲出量数据和发生概率数据，进而计算得到期望值的方法，及其在泥石流灾害防治工程设计和分析中的应用。 

背景技术

泥石流灾害是常见的地质灾害类型之一，常常造成巨大的生命财产损失。1999年12月委内瑞拉北部加勒比海沿岸暴发泥石流，约1.8×10⁶m³的泥石流冲进城区，造成2万6千多栋房屋被毁，另有10万多栋房屋遭受不同程度的损伤，33.7万人受灾，14万人无家可归，死亡人数超过3万，经济损失高达100亿美元。2010年8月8日，甘肃舟曲县城后山三眼峪沟和罗家峪沟暴发泥石流，共约1.44×10⁶m³的泥石流冲进城区，造成5000多座房屋被毁，约5万人受灾，1700多人丧生（或失踪）。泥石流灾害活动的严重性，使越来越多政府部门、基础设施管理者意识到，如果不对泥石流进行辨识和处治，将可能导致严重的经济损失和人员伤亡。 

泥石流一次性冲出量是衡量泥石流活动规模的常见参数，也是泥石流灾害防治设计的重要参数，对于确定泥石流拦挡坝、停淤场的泥沙拦蓄量，评判泥石流堵塞主河的可能性和严重程度，分析泥石流堆积区的淤积、淤埋范围等，均具有重要意义。目前，主要根据承灾体重要程度，选取某重现周期的泥石流一 次性冲出量作为泥石流防治工程设计荷载。比如，对于承灾体为乡村的情况，修建安全等级为四级的泥石流停淤场，其设计荷载采用10年一遇的泥石流一次性冲出量值，以此进行停淤场库容设计。但是由于泥石流活动往往具有多发和规模可变的特点，因此将设计重现周期的泥石流一次性冲出量作为设计载荷往往存在不够经济合理的缺陷。因为泥石流的发生基本符合规模和发生概率负相关的规律（即规模越大、概率越小；反之，规模越小，概率越大），当概率偏小时，意味着工程措施的减灾效益得到发挥的可能性较低；当规模偏小时，工程防御等级低，也难以发挥与承灾体重要程度匹配的减灾效益。折中的作法是选择期望规模作为设计荷载，这也是很多行业面对这种不确定性问题时普遍采用的作法。实际上，泥石流防治工程设计人员也希望知道一定时期内（比如防治工程服务年限）泥石流活动规模的平均水平（即泥石流期望规模），以此作为设计载荷有望实现以较少的投入获得较好的减灾效果，因此泥石流一次性冲出量期望值是一种更为经济合理的设计载荷形式。 

但是，目前尚没有实用的泥石流一次性冲出量期望值计算方法，主要原因在于泥石流一次性冲出量期望值计算所需的规模、概率数据尚没有操作性强、便于工程人员掌握的获取途径。以往主要采用实地观测法（如云南东川蒋家沟泥石流的长期观测）或灾史恢复法（如堆积年代分析、树龄分析）获取规模、频率数据，并将年发生频率近似为年发生概率，但由于实测数据不易获取，灾史数据采集技术要求高等原因，使得这两种数据获取方法操作性差、难以推广。同时，将年发生频率近似为年发生概率的作法使得时间期限只能局限为1年而无法获得更长时间期限内的期望值。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种实用的、便于推广的泥石流一次性冲出量期望值优化计算方法，该优化方法利用计算的方式获取冲出量和概率数据，并且计算依托的资料易于获取，得到的期望值能够满足泥石流勘察设计需要，而且适应实际工程需要。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是： 

本发明提出的一种泥石流一次性冲出量期望值的优化方法，根据应用需求确定期望值计算的时间期限（n年）和重现周期（T_i年，i＝1,2,……,m），然后采用计算的方法分别获取n年内各重现周期的泥石流发生概率P(T_i,n)和泥石流一次性冲出量Q(T_i)，然后采用三次多项式拟合Q(T_i)和P(T_i,n)之间的关系式Q(P(n)，最后将Q(P(n))对概率求积得到n年内泥石流一次性冲出量期望值E(Q(n))。具体步骤如下： 

（1）根据《泥石流灾害防治工程设计规范DZ/T0239-2004》中泥石流沟的数量化综合评判及严重程度等级标准，对泥石流沟道严重程度进行数量化评分，确定严重程度等级。