[发明专利]一种沟道梯级土地整治工程暴雨洪水安全风险评估方法

说明书

本发明公开了一种沟道梯级土地整治工程暴雨洪水安全风险评估方法，基于水沙动力学原理，通过构建的土地整治工程暴雨洪水安全风险评估模型，可根据常规的气象、水文和流域特性参数如降雨、流域面积、沟道纵比降、土壤粒径等的基础上，预测不同暴雨条件下沟道土地整治工程损毁量，并给出相应的暴雨洪水安全风险定量评价。表达式物理意义明确，计算便捷，精度较高，适用性较广。可广泛应用于黄土高原及世界其他类似地区的沟道土地整治、梯田修筑和淤满淤地坝损毁的规划设计及暴雨洪水安全的风险评估。

技术领域

本发明属于沟道土地整治、水土保持及生态环境建设工程技术领域，具体涉及一种世界上上水土流失最严重地区的黄土丘陵沟壑区沟道梯级土地整治工程暴雨洪水安全风险评估方法，可用于分析、计算、预测、规划和设计流域沟道梯级土地整治工程暴雨损毁量和前期工程布设。

背景技术

随着黄土高原“治沟造地”、“削山造城”等土地整治工程的实施，在增加了新造耕地资源的同时，有效地解决了区域水土资源高效利用的问题。但随着土地整治工程实施，流域沟道两岸及沟底形成大量的台地、小微型淤积坝地及高陡边坡，若遇特大暴雨，沟道洪水对沟道土地整治工程的新造土地及小微型淤地坝就可能发生逐级损毁如图1所示，俗称“另存整取”现象。这不但造成严重的土地流失，同时也给区域人民生命安全及社会发展带来严重危害。因此，如何评估暴雨对沟道土地整治损毁的程度和风险就是一个重要问题。

土地整治工程实施中，要对多级梯田和小型淤地坝系等工程在暴雨条件下引发实体工程损毁量进行风险评估，关键是对沟道土地整治工程的暴雨损毁量进行预测，但关于土地整治工程暴雨损毁量估算的相关研究目前还鲜有报道。因此，为黄土丘陵沟壑区及世界上类似地区提供沟道土地整治暴雨径流损毁预测及风险评估提供一种新的方法，是亟需解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种沟道梯级土地整治工程暴雨洪水安全风险评估方法，为沟道和流域治理土地整治暴雨损毁量评估提供一种有效方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种沟道梯级土地整治工程暴雨洪水安全风险评估方法，其特征在于，所构建的土地整治工程暴雨水毁风险评估模型表达式如下式(1)所示：

V＝K·D·W·C (1)

式中，D为水毁风险因子，W为流域特征因子，C为沟道土地水力特征综合因子，K为综合系数；其中：

水毁风险因子D中各特征值的测设、提取与计算，计算式为下式(2)：

D＝T(i_max-i_c) (2)

式中，i_max为设计降雨期间最大雨强，mm/h。该值依照暴雨发生区域现场实测降雨数据或临近雨量站实时降雨数据中分析获取。T为评估堤坎大于临界流量历时，h；

i_c为沟道整治工程堤坎发生损毁时流量对应的雨强，mm/h。该值由设计降雨期间坝体顶部/或挡墙体顶部表面发生漫顶冲刷时泥沙起动流速所对应临界流量值Q_c及相应的雨强值而求得，即为下式(3)：

i_c＝Q_c/F＝U_cBH/F (3)

式中，F为设计断面控制的流域面积，m²；Q_c为临界流量，m³/s；B为堤坎断面宽度，m；H为临界流速所对应的水深，m；U_c为起动流速，m/s；可选用适合该地区的相应起动流速公式进行计算；

流域特征因子W中各特征值的测设、提取与计算，计算式为下式(4)：