基于雨量‑概率的泥石流预警方法与流程

技术特征：

1.基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：根据现场地质勘查确定泥石流灾害范围，开展现场观测，选定监测设备的位置，制定监测方案，并至少安装一个雨量监测站；

步骤二：开展实时雨量监测站建设及传感器埋设安装，并实现实时监测，数据传输和存储到控制中心；收集获取灾害发生的历史数据和历史雨量资料；

步骤三：确定泥石流降雨临界值，根据监测到的降雨实时数据，以及泥石流发生的次数，开展数据统计分析，列出发生泥石流的当日降雨量和累计降雨量，并根据发生泥石流灾害事件的日数和发生相应降雨事件的日数，建立降雨条件下泥石流发生的概率模型；

步骤四：根据实测雨量和相应的条件概率计算结果，对比预警分级指标，对降雨诱发泥石流开展实时监测预警。

2.根据权利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：所述雨量监测站应布置在泥石流沟流域的范围内。

3.根据权利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：所述步骤二具体过程为：(1)根据泥石流现场勘查确定泥石流流域的监测范围，建设雨量监测站，开展雨量监测站点布置，雨量监测站的建设安装；(2)开展泥石流流域内部降雨量的实时监测，通过GPRS无线传输，将监测数据实时传输并存储到控制中心。

4.根据权利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：所述的步骤三中涉及的泥石流降雨临界值，采用以下方法获得,(1)蓄满产流原理耦合高桥临界水深方程计算方法确定；(2)泥石流启动物理模型试验确定；前面两种方法和条件都不具备的情况下，也可以采用(3)泥石流的爆发历史和历史降雨资料数据。

5.根据权利要求4所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：确定泥石流降雨临界值的方法(1)蓄满产流原理耦合高桥临界水深方程计算方法中，激发泥石流起动的雨量阈值可以表示为：

$P_{ac}=P_b+P_c=\frac{{\mathrm{BVh}}_0}{F}+I_m$

式中：P_ac——泥石流雨量阈值，mm；P_b——泥石流的前期影响雨量或泥石流发生前土壤中的含水量，mm；P_c——特征雨量，即从泥石流激发时刻算起1h内的雨量，mm；H——发生泥石流时的临界径流深，mm，径流深是指在某一时段内的径流总量平铺在全流域面积上所得的水层深度；I_m——降雨结束时流域内土壤能达到的最大蓄水量，mm，通过《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》查表得到；F——流域面积，m²；B——沟道的宽度，m；V——沟床上水流平均流速，m/s；h₀——发生泥石流的沟道临界水深，mm，根据高桥堡提出的水力类泥石流起动水深公式计算。

6.根据权利要求4所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：确定泥石流降雨临界值的方法(2)泥石流启动物理模型试验包括以下技术方法：

大型泥石流生成实验系统，模拟降雨汇水产流后，水流在沟道内携砂起动的过程，获取泥石流起动时特定截面的临界水深h₀，及这一水深条件下沟槽冲出泥浆的体积比浓度S_v；

根据试验理论，考虑到材料尺寸相似难以实现，遂将物源粒径缩小n倍，选取标准石英砂作为样品制作的原材料；通过泥石流起动时特定截面的临界水深h₀，以及这一水深条件下沟槽冲出泥浆的体积比浓度S_v，再对比泥石流沟实测中值粒径，就可通过确定泥石流启动的临界水深H,并计算出泥石流的临界雨量。

7.根据权利要求4所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：确定泥石流降雨临界值的方法(3)泥石流的爆发历史和历史降雨资料数据确实，是在前面两种方法都不具备的条件下，所述的步骤三中涉及的临界值的统计，采用灾害发生当日24h降雨量、12h降雨量和前期累计降雨量等等进行类比分析，根据实际情况采用平均值或者最小值作为泥石流发生的临界降雨量。

8.根据权利要求7所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：所述的步骤三中采用灾害发生当日24h降雨量的最小值作为临界降雨量；

步骤三中涉及的泥石流发生的降雨条件概率P_i(H|R)模型，可根据不同雨型发生灾害的日数与该雨型的总降雨日数相除得到：

$P_{i\left(H\right|R)}=\frac{D_H}{D_R}$

式中，P_i(H|R)为不同雨型下泥石流发生的条件概率，D_H为发生灾害的日数，D_R为发生的降雨事件的总日数，i为不同的降雨类型，分为：无雨日，小雨日，中雨日，大雨日，暴雨日和大暴雨日；

根据计算得到的泥石流发生的条件概率以及不同降雨类型的灾害日数D_H和降雨事件的总日数D_R，拟合出降雨量R和泥石流发生的条件概率P_i(H|R)的对数函数模型：

P_i(H|R)＝α*ln(R)+β

式中，P_i(H|R)为不同雨型下泥石流发生的条件概率，R为降雨量，单位：mm，α和β为系数；根据上式，可确定不同降雨临界值或降雨量条件下泥石流发生的概率。

9.根据权利要求1所述的基于雨量-概率的泥石流预警方法，其特征在于：所述步骤四中泥石流预警分级指标，具体为：中雨10～25mm，大雨25～50mm，暴雨50～100mm和大暴雨大于100mm四个级别，预警指标相应采用蓝色预警、黄色预警、橙色预警和红色预警四级划分。