[发明专利]一种基于临界浓度的泥石流起动模型及其应用

摘要

本发明公开了一种基于临界浓度的泥石流起动模型，包括以下步骤a、获取起动区坡度θ，获取土体内摩擦角φ，土体密度ρs，估算起动区的固体物质方量；b、获得泥石流流域水体密度ρw，计算失稳临界体积浓度Cc；c、获得初始固体体积浓度C*和孔隙率，计算堆积体松散层中的固体物质体积Vs，计算获得固体松散物质启动所需的水体体积Vw；d、计算启动区滑体表面积A，计算上游汇流面积，获得地表径流形成时刻Tp；e、计算总水量Vw’，将其与计算获得固体松散物质启动所需的水体体积Vw进行比较，若Vw’接近Vw，表明泥石流有启动的危险。本发明不用考虑降雨过程，只需确定断面流量，就能针对降雨结果进行阈值控制。

主权项

一种基于临界浓度的泥石流起动模型，其特征在于，包括以下步骤：a、通过数字高程模型测算获取起动区坡度θ，现场试验获取土体内摩擦角φ，土体密度ρs，利用泥石流起动区表面积和起动层平均厚度的乘积，以快速估算起动区的固体物质方量；b、通过实际调查泥石流流域现有物源条件获得泥石流流域水体密度ρw，通过式1计算失稳临界体积浓度Cc；c、通过现场试验获得初始固体体积浓度C*和孔隙率，计算堆积体松散层中的固体物质体积Vs，根据式2计算获得固体松散物质启动所需的水体体积Vw；d、运用高精度卫星影像或航空照片计算启动区滑体表面积A，利用ArcHydro流域汇流模型计算上游汇流面积，考虑入渗率i的影响通过式3获得地表径流形成时刻Tp；其中，Ri为降雨强度，mm/h；t为时间，h；Ks为土体饱和入渗系数，mm/h；i0为初始入渗量，mm/h；if为最终入渗量，mm/h；在降雨初期，若降雨强度≥初始入渗量，地表径流立即形成，即Tp＝0；e、在整个降雨过程中，根据降雨强度Ri、地表径流形成时刻Tp计算土体入渗总量TD为降雨总历时，根据降雨强度‑历时曲线获得；结合上游汇流面积，计算相对应的降雨事件中降雨序列下相应时间段的流域水量估算所得的总水量Vw’；最后将其与计算获得的固体松散物质启动所需的水体体积Vw进行比较，若Vw’接近Vw，表明泥石流有启动的危险。