[发明专利]泥石流临界土体体积含水率测量方法与泥石流预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流发生时的临界土体体积含水率测量方法以及一种泥石流发生预警方法。

背景技术

暴雨引发泥石流多为流域内源区松散物源在降雨入渗作用下坡面失稳，产生径流并大量汇入沟道而形成。目前，暴雨泥石流预警方法多以“有效前期雨量—雨强/历时”为基本理论模型，也有雨量组合与临界阈值的形式。但前期有效雨量仅能间接体现泥石流发生时期的土体特征，对土体体积含水率在泥石流形成过程中的重要作用存在考量不充分的缺陷。细分析之下，这类方法总体上存在下以几方面不足：一、前期雨量难以精确计算，且计算多种计算方法所得结果差异较大。计算有效前期雨量方法主要以泥石流暴发前某一天的雨量乘以衰减系数并线性相加的形式，但不同泥石流流域下垫面和物源性状不同，衰减系数可能也不一样，且不同的学者也有不同的计算方法；二、预警模型形式多，物理含义不明确。当前的泥石流预警模型多采用“前期降雨-实时降雨”为基本模式，更多的预警模型采用1h、12h、24h、10min雨强等组合形式。预警模型多以这些雨强指标或年均降雨量、月降雨量等作为本底值，将雨量指标无量纲化后的线性相加、幂函数形式。尽管现有技术均说明这些模型能够在一定程度上起到预警作用，但其中涉及的诸多指标的物理涵义不甚明确；三、当前已有的泥石流预警模型系统可靠性不高，精度低。现有技术中公开的泥石流预警系统多集成降雨指标与动力学参数为一体的预警系统，这些预警系统受泥石流运动特征（如：大冲大淤，洪水与泥石流运动因振动以及机械振动产生的地声频谱值差别）和传感器精度多出现错报、漏报等特点，使当前的泥石流预警系统可靠性不高，精度较低；四、预警模型中的指标范围较窄，不能反映源区物源某一时刻的力学性能和泥石流规模。当前预警模型大多采用了界定最小值或者“安全阈值”的方法，使用的降雨阈值与降雨密切相关。但事实上，在泥石流形成初期，孔隙水压力，水势，地温都有明显的变化，而泥石流形成的时间和规模与短历时雨强密切相关，因此在未考虑土体体积含水率、基质吸力、孔隙水压力或者地面变形等指标的情况下，所得到的预警模型并不能较全面反映泥石流启动时刻的物理特征。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种泥石流预警方法，该方法以泥石流流域中形成区内泥石流发生时候的临界土体体积含水率测算方法为核心，通过对形成区当前实时土体含水率与实时降雨数据耦合结果的实时监控结果实现形成区泥石流发生的预报预警。

为实现上述目的，本发明首先提供一种泥石流发生临界土体体积含水率测量方法，其技术方案如下：

一种泥石流发生临界土体体积含水率测量方法，其特征在于：依照如下步骤实施：

步骤S1、根据实地勘查泥石流流域确定研究区范围；实验测试获取研究区土体基础数据，包括土体孔隙率n、土体渗透系数K、颗粒级配分布特征参数d₁₀、d₃₀、d₆₀；

步骤S2、依式1计算确定临界土体体积含水率W_a：

Wa=-1.2×K+0.47×n+0.12×d302d10×d60-0.169]]>    式1

式中，W_a——临界土体体积含水率，%

K——土体渗透系数，mm/s

d₁₀、d₃₀、d₆₀——颗粒级配分布，m

n——土体孔隙率，%。