[发明专利]泥石流起动临界清水流量测算方法及起动监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流起动时的临界清水流量测算方法与泥石流起动监测方法，特别是涉及一种沟道侵蚀型泥石流起动的临界清水流量测算方法及起动监测方法。属于灾害监测、泥石流防治工程领域。

背景技术

沟道是一种坡度陡、遭受间歇性洪水冲刷的集水道。坡面径流产生后，顺坡方向随着降雨径流汇集量的不断加大，形成单宽流量与流速都很大的股状水流。沟道侵蚀是指由坡面径流集中冲蚀土壤和母岩并切入地面形成较大沟壑的这种侵蚀形态。沟道内松散物质固体较丰富，当松散固体物质受气候、环境、水文影响产生被掀动或遭受揭底，则导致泥石流起动，此类泥石流称为沟道侵蚀型泥石流。沟道侵蚀型泥石流的特点在于沟道松散物质起动形成泥石流是依靠径流提供推移力进而发生和维持运动，各粒径固体颗粒起动概率远较泥河流泥沙起动概率为大，其起动时候沟道遭受水流强烈侵蚀，沟道松散物质是泥石流固体物质主要来源。

泥石流防治主要有两种方式，其一是以实体拦挡、排导、停淤等工程为主的工程措施，其二是以监测预警为主的非工程措施。采用监测预警手段防治沟道侵蚀型泥石流灾害时，关键在于合理确定泥石流起动的临界降雨量和始发径流量。目前，沟道侵蚀型泥石流起动的临界降雨量主要是基于历史观测资料的统计、归纳、总结的方法获得，其可靠性与观测数据的丰富精度和精确程度有关。在计算沟道侵蚀型泥石流起动临界流量时，多根据高桥保模型，但现有研究表明高桥保模型的物理机制只适用于坡面侵蚀型泥石流，不能用于计算沟道侵蚀型泥石流的起动临界流量。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种沟道侵蚀型泥石流起动的临界清水流量测算方法，以及在该方法基础上进一步实施的沟道侵蚀型泥石流起动监测方法。

为实现上述目的，本发明沟道侵蚀型泥石流起动的临界清水流量测算方法的技术方案如下：

一种沟道侵蚀型泥石流起动临界清水流量测算方法，其特征在于：依如下步骤实施：

步骤S1、确定沟道侵蚀型泥石流形成区特征过流断面

根据调查测绘确定泥石流沟道内泥石流形成区范围，在所述形成区内的上段区域选择一段沟道顺直、沟床比降均一的沟段作为特征过流沟段，以所述特征过流沟段的中间断面作为特征过流断面；

步骤S2、确定地形地质基本参数数据

调查测绘测量确定地形地质基本参数数据，所述地形地质基本参数数据包括：特征过流断面松散物质粗化层中值粒径d₅₀，特征过流断面宽度B、固体物质容重γ_s、特征过流沟段比降i、沟道糙率n；

步骤S3、确定沟道侵蚀型泥石流起动临界清水流量Q

联立式1～式5测算确定沟道内泥石流起动时的临界清水流量Q：

P=1-12π∫-∞ωexp[-x22]dx]]>    式1

式中，P—沟道松散固定物质粗化层中值粒径起动概率，取值73%～85%，

ω—计算颗粒起动概率的积分上限，依式2计算确定，