一种基于统计学方法的泥石流百年淤积深度预测方法与流程

本发明涉及到地质灾害防治工程技术领域，尤其涉及一种基于统计学方法的泥石流百年淤积深度预测方法。

背景技术：

泥石流作为一种介于水流与碎屑流之间的两相流体，暴发突然、来势凶猛，破坏性强,快速且强烈地作用于山岳地区，是强震区地质灾害后效应最主要的表现形式，将在未来较长时期内，严重危害灾区居民、城镇、交通、水利、电力设施等的安全，是影响灾后恢复重建的重要制约因素之一。位于高山河谷区的城镇和村庄等居民点及山区公路、铁路和其他生命线工程大多经过泥石流堆积区，一旦遭受泥石流毁坏，往往损失重大。因此,全面系统研究泥石流危害性并预测泥石流百年淤积深度，对有效的指导灾后重建选址，以经济合理、安全可靠的方案进行泥石流活动地区灾后重建具有重要的现实意义。

目前，泥石流百年淤积深度的获取主要有两种方式，一种是通过挖探或钻探资料获得调查年限内的淤积总高度，进而计算得到未来百年内泥石流总淤积高度。另一种方法是通过成因分析法，通过泥石流发生总量与泥石流可能淤积面积计算得到多年平均淤积厚度，进而得到泥石流百年淤积深度。

例如公开号为cn104809345a，公开日期为2015年07月29日的中国专利文献公开了一种泥石流屈服应力和最大淤积厚度的计算方法。其主要原理为：根据某流域内已知泥石流的调查结果确定泥石流体中的等效黏土矿物百分含量p，假定该流域内泥石流等效黏土矿物百分含量p不变，根据泥石流容重变化计算未知泥石流的屈服应力和最大淤积厚度，也可用于计算具有相同地质背景、可以假定泥石流体中的等效黏土矿物百分含量p相同的泥石流屈服应力和最大淤积厚度。

以上述专利为代表的现有技术，多数仅提出了对泥石流最大淤积厚度的计算方法，并未对泥石流未来淤积厚度进行推测计算，缺少计算模型。这个空缺导致无法准确预估泥石流未来淤积情况，对于道路桥梁的建设具有不利影响，使得受泥石流影响区域的灾后重建选址工作具有很大局限性。

技术实现要素：

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于统计学方法的泥石流百年淤积深度预测方法。

本发明基于野外调查结果，获取不同泥石流沟的汇水面积、流域坡降、主沟沟长及百年淤积深度，利用origin软件拟合得到四者的函数关系，计算得到泥石流百年淤积深度。

本发明具体的通过下述步骤：

基于统计学方法的泥石流百年淤积深度预测方法，包括以下步骤：

(1)通过分析野外地质资料，筛选地质条件、气候条件相似的泥石流流域作为实际模型，分析泥石流百年淤积深度的影响因素；

(2)调查统计泥石流沟道的汇水面积s、流域坡降j、主沟沟长l三个指标；

(3)基于统计数据建立泥石流百年淤积深度与泥石流汇水面积、流域坡降、主沟沟长的定量关系、分析其相关性；

(4)利用origin软件，采用非线性回归的计算方法，建立泥石流百年淤积深度与泥石流汇水面积、流域坡降、主沟沟长的定量计算模型；

(5)通过公式一计算得到泥石流百年淤积深度h：

其中：

h＝泥石流百年淤积深度(m)；

s＝泥石流沟道汇水面积(km²)；

j＝泥石流流域坡降(‰，代入计算时，以小数形式代入计算公式，如366.08‰，代入公式为0.36608)；

l＝泥石流主沟沟长(km)。

表1为步骤(4)中建立计算模型的样本数据与误差值

表1

本发明中的泥石流百年淤积深度预测模型，基于泥石流堆积特征的野外调查结果，通过一定量的样本数据，在分析泥石流百年淤积深度与泥石流沟道汇水面积、主沟沟长、流域坡降之间的相关关系的基础上，利用非线性回归方法，拟合得到泥石流百年淤积深度的计算方法。

本发明适用于泥石流容重较小的稀性泥石流的百年淤积深度预测；还适用于强震区野外调查数据较少，钻孔数据缺乏的泥石流百年淤积深度计算。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

1、本发明突破了传统利用钻孔数据预测百年淤积深度的方法，利用泥石流沟道野外勘察得到的泥石流沟道基本信息，计算预测泥石流百年淤积深度，减少了野外勘察的工作量，提高了预测泥石流百年淤积深度的便捷性。

2、本发明中所使用的泥石流沟道汇水面积、主沟沟长、流域坡降等数据，可通过大比例尺地形图测量计算和遥感影像解译的方法获取，具有参数容易获取的特点。

3、本发明中通过步骤(5)中的公式一计算预测泥石流百年淤积深度，计算过程简单便捷。

4、本发明适用于震区长期泥石流淤积深度预测，通过计算得到泥石流百年淤积深度，为后续建筑道路桥梁的选址工作提供参考。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：

图1为本发明中泥石流沟道汇水面积、主沟沟长、流域坡降与泥石流百年淤积深度之间的相关关系；

图中标记：h＝泥石流百年淤积深度(m)；s＝泥石流沟道汇水面积(km²)；j＝泥石流流域坡降；l＝泥石流主沟沟长(km)。

图2为实施案例中实际勘探得到的百年淤积深度与通过本发明计算得到的百年淤积深度对比示意图。

具体实施方式

结合实施例说明本发明的技术方案。

以下实施例使用的技术方案为：

基于统计学方法的泥石流百年淤积深度预测方法，包括以下步骤：

(1)通过分析野外地质资料，筛选地质条件、气候条件相似的泥石流流域作为实际模型，分析泥石流百年淤积深度的影响因素；

(2)调查统计泥石流沟道的汇水面积s、流域坡降j、主沟沟长l三个指标；

(3)基于统计数据建立泥石流百年淤积深度与泥石流汇水面积、流域坡降、主沟沟长的定量关系、分析其相关性；如图1；

(4)利用origin软件，采用非线性回归的计算方法，建立泥石流百年淤积深度与泥石流汇水面积、流域坡降、主沟沟长的定量计算模型；

(5)通过公式一计算得到泥石流百年淤积深度h：

其中：

h＝泥石流百年淤积深度(m)；

s＝泥石流沟道汇水面积(km²)；

j＝泥石流流域坡降(‰，代入计算时，以小数形式代入计算公式，如366.08‰，代入公式为0.36608)；

l＝泥石流主沟沟长(km)。

实施例1

利用本发明对成兰铁路茂县段苦水沟泥石流百年淤积深度进行计算预测。

苦水沟位于四川省茂县沟口乡王家村北东方向约100m，地理坐标介于31°47′45.4″～31°48′42.3″与103°48′29.2″～103°50′09.7″之间。

通过实际调查获取苦水沟流域的汇水面积(km²)、流域坡降、主沟沟长(km)利用公式一计算得到苦水沟泥石流百年淤积深度(m)。

实施例2

利用本发明对成兰铁路松潘段甲竹寺沟泥石流百年淤积深度进行计算预测。

甲竹寺沟为松潘境内岷江左岸镇坪下游3000m左右，地理坐标介于32°12′9.32″～32°15′10″，103°45′57.3″～103°49′52″。

通过实际调查获取甲竹寺沟流域的汇水面积(km²)、流域坡降、主沟沟长(km)利用公式一计算得到甲竹寺沟泥石流百年淤积深度(m)。

实施例3

利用本发明对成兰铁路松潘段格子沟泥石流百年淤积深度进行计算预测。

格子沟位于松潘境内岷江左岸镇坪上游，地理坐标介于32°13′59″～32°15′26.6″，103°45′43″～103°48′31″。

通过实际调查获取格子沟流域的汇水面积(km²)、流域坡降、主沟沟长(km)利用公式一计算得到格子沟泥石流百年淤积深度(m)。

计算结果如表2所示：

表2

由表2及图2得知，利用上述泥石流百年淤积深度计算方法得到的结果与实际野外勘探结果接近，因此，本发明公开的泥石流百年淤积深度的计算方法具有实用价值。