[发明专利]泥石流淤积泛滥范围边界划定方法及危险区划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流堆积扇研究方法，特别是涉及一种泥石流淤积泛滥范围边界划定方法与泥石流淤积泛滥区危险区划方法。属于泥石流灾害防治领域、水利工程领域。

背景技术

泥石流堆积扇是泥石流活动的产物，是指由一次或多次泥石流在泥石流沟口泛滥淤积形成的一个扇状区域。泥石流沟口的泥石流堆积扇区域因其地形相对开阔，常被人们利用。然而，泥石流堆积扇区域也是泥石流成灾的主要场所，对该区域的土地利用面临潜在泥石流灾害的威胁。对泥石流在沟口堆积扇区域的危险范围进行研究可以为土地利用规划提供参考依据，也是泥石流危险性、易损性和风险评价研究的基础工作。

关于泥石流在沟口堆积扇区域危险范围划分的技术方法主要有4类，分别是：①利用大量基础数据资料，通过统计、回归分析等方法，构建泥石流危险范围相关参数的函数方程，如拟合泥石流最大冲出距离与泥石流规模和流域高差之间的函数关系式；②基于数学模型和模型参数，进行方程求解和数值模拟，得到泥石流流深、泥深、流速等在泥石流堆积扇区域的时空分布，从而确定泥石流危险范围；③对于堆积扇区域有明显沟道的泥石流，且泥石流峰值流量相对较小时，可以通过泥石流峰值流量计算过流断面的泥石流泥位，由泥石流泥位加上1m的安全超高得到泥石流危险范围；④对于堆积扇区域没有明显沟道的泥石流，可以利用微地形参数（如坡度）等进行堆积扇区域某一点泥石流最大淤积厚度的计算，根据泥石流淤积区内最大淤积厚度的分布研究泥石流危险范围。这些方法存在的技术缺陷主要体现在三方面：一是通过数理统计方法得到泥石流最大冲出距离和最大冲出宽度确定的泥石流淤积范围，不能同时反映表征泥石流危险程度的泥深、流深和流速等参数在淤积区内的分布，不能进一步对泥石流淤积区进行详细的危险区划，且该方法需要建立在大量历史观测记录之上，不同研究区往往需要拟合不同的函数方程来研究相应的泥石流危险范围，方法应用范围有限；二是数值模拟方法需要输入的模型参数较多，且方程求解和模拟过程相对复杂；三是除第①类方法以外的各类方法都需要以大比例尺的地形图为研究基础，在缺乏大比例尺地形图的地区，方法应用受限。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种不需要以大比例尺地形图以及大量历史观测数据为基础的泥石流堆积扇危险区划方法。该方法主要以泥石流峰值流量与地形特征参数分析为依据，可以在无需繁琐数值计算的情况下完成对泥石流堆积扇的危险区划。

根据泥石流运行特征，对于一场泥石流产生的危险状态应当是以该场泥石流处于峰值流量状态时的危险为关键。故本方法主要考虑泥石流在峰值流量状态时的危险范围。处于峰值流量状态的泥石流流经主沟道沟口（即堆积扇扇顶）后继续在堆积扇区域运动和淤积。堆积扇区域地形相对沟口更开阔，因此在理论上，一场泥石流过程中泥石流在堆积扇区域任何过流断面上的平均流深不会超过相同流量下沟口过流断面的平均流深。考虑到泥石流在堆积扇区域运动和淤积时会出现左右摆动、弯道超高、飞溅、局部堵塞等现象，若以泥石流沟口过流断面平均流深作为相同流量下堆积扇区域其它过流断面的最大平均流深，能够同时起到类似于设计上安全超高的作用。具体地，本发明以泥石流峰值流量时沟口过流断面平均流深（以下称沟口峰值流量平均流深）作为相同流量下堆积扇区域其它过流断面的最大平均流深。基于这一技术原理分析，如果首先确定泥石流堆积扇区域主沟道上最大平均流深符合某些特殊指标的过流断面的位置，再利用这些特殊过流断面在地理位置上的分布变化特征并结合地形变化特征，便可确定泥石流淤积泛滥范围边界。进一步地，在此基础上，再根据泥石流淤积泛滥范围内不同位点泥石流流深与流速两个参数及其组合关系特征，便能进一步对泥石流淤积泛滥区进行详细的危险区划。

基于上述技术思路，本发明首先提供一种泥石流淤积泛滥范围边界划定方法，其技术方案如下：

一种泥石流淤积泛滥范围边界划定方法，用于划定一场泥石流活动形成的淤积泛滥范围边界，其特征在于：依照如下步骤实施：

步骤S1、确定基本数据

利用地形图或现场调查、测绘、勘查图形资料确定泥石流主沟道基本地理地形数据，包括：确定泥石流主沟道地理位置，确定泥石流沟口过流断面A₀B₀及其宽度L₀，确定断面A₀B₀处泥石流水力坡度I；

采用现有方法计算确定泥石流峰值流量Q；