[发明专利]堰塞湖危险性分级和溃决型泥石流及山洪险情预警方法

权利要求书

1.堰塞湖危险性分级和溃决型泥石流及山洪险情预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：获取参数，获取堰塞坝的初始溃口顶部宽度、底部宽度、高度、溃口斜坡角度、初始水面高程、初始溃口底部高程、初始库容、中值粒径以及河道或沟道坡降参数；

S102：堰塞湖危险性分级预警，计算堰塞湖的风险势能，根据风险势能的分级作为堰塞湖危险性分级的指标；

S103：基于堰塞坝溃决数学模型，通过迭代，计算出不同时刻下的溃决流量，选择出最大值，即峰值流量；

S104：选取泥石流及山洪判定指标，根据出现的不同泥石流重度和体积浓度下限取值，结合野外泥石流运动，选择较大的下限值；

S105：计算溃决型泥石流临界条件，堰塞坝溃决过程中，最大峰值流量时，混合液重度最大，如果峰值流量时河道或沟道中不能形成泥石流，那么整个溃决过程也不会形成泥石流，则判定为山洪，如果峰值流量时河道或沟道中能够形成泥石流，则判定为形成泥石流；

S106：溃决型泥石流及山洪险情预警，计算坝体溃决后洪水峰值流量，进行溃决型泥石流及山洪险情预警，其中；

所述第S102步，首先，利用初值计算系数，再计算出不同时刻水深，再计算出堰塞湖最大库容，根据最大库容计算出势能；

所述第S103步，先对溃口形状进行三阶段概化：

第一阶段，以初始溃口尺寸为基准，溃决水流下切和侧蚀，溃口底部逐渐向矩形转变；

第二阶段，i时刻溃口受水流冲刷作用，按矩形形状发展，单位时间内溃口下切深度等于侵蚀率，侧蚀率与下切率相同，若i+1时刻，溃口斜坡发生失稳，那么该时刻需重新计算斜坡坡度值；

第三阶段，随着出流量减小，溃口底部出现粗化现象，底床侵蚀减缓并最终停止，但溃口斜坡不受粗化的影响，侧蚀继续进行，溃口斜坡坡度保持不变；

概化之后，计算溃决流量：

Q_out＝C[B+(H_w―Z)tanα](H_w―Z)^1.5；

其中，B为溃口宽度；C为系数取1.7；H_w为水面高程；Z:为溃口底部高程；Q_out为溃决流量；α为斜坡坡度值；

计算堰塞湖水深：

其中，A为湖面面积，α_r和m_r均为系数；h为堰塞湖水深；Q_in为入流流量，依据手册及当地降雨量获取；Q_out为溃决流量；

计算侵蚀率：

其中，γ_w为水容重；J为底床坡度γ_s为土体重度；h为堰塞湖水深；u为平均流速，d₅₀为中值粒径；S_r为侵蚀率；g为重力加速度；

计算溃口底部高程：

Z_i+1＝Z_i―S_riΔt；

其中，Z_i+1为第i+1时刻溃口底部高程；Z_i为第i时刻溃口底部高程；S_ri为第i时刻侵蚀率；Δt为时间间隔，若为单位时间则为1。

2.根据权利要求1所述的堰塞湖危险性分级和溃决型泥石流及山洪险情预警方法，其特征在于，所述第S105步，以泥沙含量达30％的流体为标准，选取泥石流最小重度为γ'_m＝14308N/m³，由此作为泥石流与山洪的判定指标。

3.根据权利要求2所述的堰塞湖危险性分级和溃决型泥石流及山洪险情预警方法，其特征在于，所述第S101步，参数获取手段包括现场调查、遥感及水文。