泥石流起动临界清水流量测算方法及起动监测方法

摘要

本发明公开了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。针对现有技术只适用于坡面侵蚀型泥石流起动临界流量测算的缺陷，本发明提供了一种沟道侵蚀型泥石流起动的临界清水流量测算方法。本方法基于沟道侵蚀型泥石流起动时刻沟道粗化层中值粒径的起动概率与沟道地形特征数据的对应关系的原理，通过统计分析泥石流起动时固体物质中值粒径的起动概率，结合起动概率计算方法测算泥石流起动清水流量。本发明进一步提供了沟道侵蚀型泥石流起动降雨量阈值测算方法，以及利用雨量阈值测算监测实现的泥石流起动监测系统。本发明方法原理可靠，计算过程科学简便，能够应用于缺资料地区沟道侵蚀性泥石流起动临界降雨量的确定。

主权项

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，在所述沟道泥石流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：$P=1-\frac{1}{\sqrt{2\pi }}{\int }_{-\infty }^{\omega }\exp [-\frac{x^2}{2}]\mathrm{dx}$        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，$\omega =5.03\sqrt{\frac{{\gamma }_s-\gamma }{\gamma }g{d}_{50}}\times {\left[\frac{h}{d_{50}}\right]}^{0.167}{V}^{-1}-2.7$       式2式中，γ_s—特征过流断面固体物质容重，g/cm³，步骤S2确定，γ—水的容重，g/cm³，取常值，g—重力加速度，m/s²，取常值，d₅₀—特征过流断面粗化层松散物质中值粒径，m，步骤S2确定，V—特征过流断面平均流速，m/s，依式1、2联立计算确定，h—沟道侵蚀型泥石流起动临界水深，m，依式4计算确定；$V=\frac{1}{n}{R}^{\frac{2}{3}}{i}^{\frac{1}{2}}$             式3式中，R—特征过流断面水力半径，m，i—特征过流沟段比降，％，步骤S2确定，n—沟道糙率，％，步骤S2确定；$h=\frac{\mathrm{RB}}{B-2R}$         式4式中，B—特征过流断面宽度，m，步骤S2确定，Q＝VBh   式5式中，Q—沟道侵蚀型泥石流起动临界清水流量，m³/s，B—特征过流断面宽度，m，步骤S2确定。