1.基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:包括以下步驟:
步驟一:根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查確定泥石流災(zāi)害范圍,開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),選定監(jiān)測(cè)設(shè)備的位置,制定監(jiān)測(cè)方案,并至少安裝一個(gè)雨量監(jiān)測(cè)站;
步驟二:開(kāi)展實(shí)時(shí)雨量監(jiān)測(cè)站建設(shè)及傳感器埋設(shè)安裝,并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)到控制中心;收集獲取災(zāi)害發(fā)生的歷史數(shù)據(jù)和歷史雨量資料;
步驟三:確定泥石流降雨臨界值,根據(jù)監(jiān)測(cè)到的降雨實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),以及泥石流發(fā)生的次數(shù),開(kāi)展數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,列出發(fā)生泥石流的當(dāng)日降雨量和累計(jì)降雨量,并根據(jù)發(fā)生泥石流災(zāi)害事件的日數(shù)和發(fā)生相應(yīng)降雨事件的日數(shù),建立降雨條件下泥石流發(fā)生的概率模型;
步驟四:根據(jù)實(shí)測(cè)雨量和相應(yīng)的條件概率計(jì)算結(jié)果,對(duì)比預(yù)警分級(jí)指標(biāo),對(duì)降雨誘發(fā)泥石流開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:所述雨量監(jiān)測(cè)站應(yīng)布置在泥石流溝流域的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:所述步驟二具體過(guò)程為:(1)根據(jù)泥石流現(xiàn)場(chǎng)勘查確定泥石流流域的監(jiān)測(cè)范圍,建設(shè)雨量監(jiān)測(cè)站,開(kāi)展雨量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布置,雨量監(jiān)測(cè)站的建設(shè)安裝;(2)開(kāi)展泥石流流域內(nèi)部降雨量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸,將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸并存儲(chǔ)到控制中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:所述的步驟三中涉及的泥石流降雨臨界值,采用以下方法獲得,(1)蓄滿產(chǎn)流原理耦合高橋臨界水深方程計(jì)算方法確定;(2)泥石流啟動(dòng)物理模型試驗(yàn)確定;前面兩種方法和條件都不具備的情況下,也可以采用(3)泥石流的爆發(fā)歷史和歷史降雨資料數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:確定泥石流降雨臨界值的方法(1)蓄滿產(chǎn)流原理耦合高橋臨界水深方程計(jì)算方法中,激發(fā)泥石流起動(dòng)的雨量閾值可以表示為:
式中:Pac——泥石流雨量閾值,mm;Pb——泥石流的前期影響雨量或泥石流發(fā)生前土壤中的含水量,mm;Pc——特征雨量,即從泥石流激發(fā)時(shí)刻算起1h內(nèi)的雨量,mm;H——發(fā)生泥石流時(shí)的臨界徑流深,mm,徑流深是指在某一時(shí)段內(nèi)的徑流總量平鋪在全流域面積上所得的水層深度;Im——降雨結(jié)束時(shí)流域內(nèi)土壤能達(dá)到的最大蓄水量,mm,通過(guò)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》查表得到;F——流域面積,m2;B——溝道的寬度,m;V——溝床上水流平均流速,m/s;h0——發(fā)生泥石流的溝道臨界水深,mm,根據(jù)高橋堡提出的水力類(lèi)泥石流起動(dòng)水深公式計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:確定泥石流降雨臨界值的方法(2)泥石流啟動(dòng)物理模型試驗(yàn)包括以下技術(shù)方法:
大型泥石流生成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),模擬降雨匯水產(chǎn)流后,水流在溝道內(nèi)攜砂起動(dòng)的過(guò)程,獲取泥石流起動(dòng)時(shí)特定截面的臨界水深h0,及這一水深條件下溝槽沖出泥漿的體積比濃度Sv;
根據(jù)試驗(yàn)理論,考慮到材料尺寸相似難以實(shí)現(xiàn),遂將物源粒徑縮小n倍,選取標(biāo)準(zhǔn)石英砂作為樣品制作的原材料;通過(guò)泥石流起動(dòng)時(shí)特定截面的臨界水深h0,以及這一水深條件下溝槽沖出泥漿的體積比濃度Sv,再對(duì)比泥石流溝實(shí)測(cè)中值粒徑,就可通過(guò)確定泥石流啟動(dòng)的臨界水深H,并計(jì)算出泥石流的臨界雨量。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:確定泥石流降雨臨界值的方法(3)泥石流的爆發(fā)歷史和歷史降雨資料數(shù)據(jù)確實(shí),是在前面兩種方法都不具備的條件下,所述的步驟三中涉及的臨界值的統(tǒng)計(jì),采用災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日24h降雨量、12h降雨量和前期累計(jì)降雨量等等進(jìn)行類(lèi)比分析,根據(jù)實(shí)際情況采用平均值或者最小值作為泥石流發(fā)生的臨界降雨量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:所述的步驟三中采用災(zāi)害發(fā)生當(dāng)日24h降雨量的最小值作為臨界降雨量;
步驟三中涉及的泥石流發(fā)生的降雨條件概率Pi(H|R)模型,可根據(jù)不同雨型發(fā)生災(zāi)害的日數(shù)與該雨型的總降雨日數(shù)相除得到:
式中,Pi(H|R)為不同雨型下泥石流發(fā)生的條件概率,DH為發(fā)生災(zāi)害的日數(shù),DR為發(fā)生的降雨事件的總?cè)諗?shù),i為不同的降雨類(lèi)型,分為:無(wú)雨日,小雨日,中雨日,大雨日,暴雨日和大暴雨日;
根據(jù)計(jì)算得到的泥石流發(fā)生的條件概率以及不同降雨類(lèi)型的災(zāi)害日數(shù)DH和降雨事件的總?cè)諗?shù)DR,擬合出降雨量R和泥石流發(fā)生的條件概率Pi(H|R)的對(duì)數(shù)函數(shù)模型:
Pi(H|R)=α*ln(R)+β
式中,Pi(H|R)為不同雨型下泥石流發(fā)生的條件概率,R為降雨量,單位:mm,α和β為系數(shù);根據(jù)上式,可確定不同降雨臨界值或降雨量條件下泥石流發(fā)生的概率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流預(yù)警方法,其特征在于:所述步驟四中泥石流預(yù)警分級(jí)指標(biāo),具體為:中雨10~25mm,大雨25~50mm,暴雨50~100mm和大暴雨大于100mm四個(gè)級(jí)別,預(yù)警指標(biāo)相應(yīng)采用藍(lán)色預(yù)警、黃色預(yù)警、橙色預(yù)警和紅色預(yù)警四級(jí)劃分。