降雨控制型泥石流临界雨量预报模型研究

The precipitation is the most important factors of debris flow initiation due to ninety percent of debris flow in triggered by rainfall. The precise critical rainfall triggered the rainfall-limited debris flow is very important for accurate prediction and mitigation of debris flow. This program takes the typical regions of rainfall-limited debris flow in china as study area, focusing on the relationship between debris flow occurrence and rainfall characters, quantizing the contribution degree of different rainfall factors on the debris flow occurrence, proposing the key rainfall factors that triggering the debris flow occurrence, establishing the critical rainfall forecast model of the rainfall-limited debris flow in the study areas based on varies methods by means of field observations, simulations, indoor large-scale experiments and prototype testing. The results could answer the problem of the rainfall factors contribution weight to debris flow occurrence unclear, the rainfall factors selected to forecast not allowed and forecast is inaccuracy in the debris flow forecast, and so make the forecast debris flow more accurate. The research methods and results of the project is a good scientific reference for the other debris flow effected-areas to establish the critical rainfall forecast model and achieve accurate prediction of debris flow occurrence.

降雨激发的泥石流占泥石流暴发总量的约90%，降雨是泥石流形成最重要的因子,降雨控制型泥石流的临界雨量预报模型的建立对泥石流的精确预报和减灾非常重要。本项目以我国降雨控制型泥石流典型区域（蒋家沟流域和西汉水流域的关西村-清水沟）为研究区，利用大量的野外观测、数值模拟、室内大型物理模拟试验和室外原型试验等方法,重点研究降雨特征对泥石流形成的影响，量化不同降雨因子对泥石流形成的贡献，提出激发降雨控制型泥石流形成的关键降雨因子，基于不同方法建立研究区降雨控制型泥石流形成临界雨量预模型，回答诱发降雨控制型泥石流形成的降雨因子权重不清、选择不准和预报精度不高等问题，实现研究区域泥石流的精确预报目标。项目的研究方法和研究结果，对于其他泥石流多发区域临界雨量预报模型的建立和实现泥石流发生的精确预报具有一定的科学借鉴意义。

针对研究目标，本项目围绕降雨控制型泥石流形成临界降雨量为轴线，研究不同降雨因子与泥石流形成的关系，基于主成分分析、相关分析等数据分析方法，筛选出与泥石流形成关联最为紧密的降雨因素，利用统计分析等方法，分别建立基于不同方法和降雨因素的临界雨量模型。在泥石流区域预报方面：根据无限边坡模型，结合降雨入渗-土体强度衰减规律和GIS（地理信息系统）技术，构建了不同降雨条件下浅层滑坡发育危险性评价模型，将点预报推广到区域预报，预测在有效降雨量30mm、50mm、100mm和200mm条件下，浅层滑坡发育程度。同时利用TRIGRS模型，基于高分辨率的DEM和从现场和实验室测量土壤参数，计算了降雨持续6hr、12hr、18hr和24hr研究区域浅层滑坡的稳定性，发现黄土地区泥石流的发生对持续性强降雨响应明显，前期降雨起到关键作用。在降雨泥石流预报模型研究方面：利用概率模型方法，通过大量的历史滑坡、泥石流数据，构建前期有效降雨指标、当日降雨指标，并通过统计分析和泥石流发生概率，确定了前期降雨影响天数和衰减系数，构建了不同概率情况下的滑坡泥石流预报模型，并成功应用到秦岭地区。同时针对蒋家沟泥石流预报问题，对强度–持续时间阈值，降雨持续时间阈值引发的泥石流进行了分析和用于构建泥石流预报的降水阈值模型。此外，讨论了标准化降水和前期降雨对泥石流的影响度，修正了长期以来前期降雨对蒋家沟泥石流非常重要的观点。在径流作用下泥流预报方面：根据泥石流起动试验数据，构建了泥石流起动临界方程，松散物质起动临界流量随着坡度的增加而下降的趋势开始变缓，并根据量纲分析和影响泥石流起动因素关系原理，定义泥石流起动时流量（无量纲化）和坡度的函数，构建了不同坡度段的准泥石流体泥石流起动临界方程。在泥石流汇流预测方面：利用SCS水文模型, 结合ARGIS技术，初步探索了泥石流的汇流过程，采用模型以极重灾区花石板沟为研究对象，对9.24泥石流汇流过程进行初步预测。结果可以用来泥石流汇流预报和为泥石流防治提供参数。