專利名稱：一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法
技術領域：
本發明涉及一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，屬于物理或地理方法的分析類。
背景技術：
近年來，泥石流災害越來越頻繁，所造成的經濟損失也越來越大。西南地區山地眾多，暴雨集中，地質條件復雜，已成為泥石流災害的重災區之一。特別是“汶川大地震”之后，至今，已經連續5年在重災區發生較大規模泥石流災害。使災區人們的生活雪上加霜。因此，針對區域尺度范圍，提前預知泥石流災害的風險，將對于應對災害和保護人們的生命財產安全將起到重要的指導作用。雖然泥石流災害風險分析不能阻止災情的發生，但有效的使用分析結果卻可以減小巨大的損失，而且，客觀的災害風險分析圖譜可以給人們提供可能發生災害的區域范圍及災害預防信息，并為居民提供簡單易懂的防災知識，從而達到以預防為主，避免被動地等到災害發生后才采取緊急行動。可以說泥石流風險分析是對潛在泥石流災害進行預防的重要手段。
發明內容
泥石流風險分析可以用泥石流危險度與易損度水平來表征。傳統的方法中，對于泥石流災害風險性分析主要采用實地考察法，選取多個因子建立分析評價物理模型，但眾多的評價因子權重的確定有著很大的主觀性，可能對于小的區域較為容易操作，若區域面積較大，這樣的方法就顯得既耗時又費力，且很難被有效的應用。以往多采用正方形的小柵格作為基本分析研究單元，對于有著極強“定域”性的泥石流活動現象而言，不能完整反映直接影響它的“定域”特征。本發明“一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法”在單元選取上以小流域作為泥石流風險分析的基本研究單元，其技術方案依序包括資料收集、數字化與編輯、空間分析、評價結果的具體步驟(見圖1)，在將泥石流災害點的基礎資料進行分類匯總的基礎上，采用地理信息系統工具建立災害點的圖形數據和屬性數據，以小流域為基本分析單元進行定量化的分析研究。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于在單元選取上以小流域作為泥石流風險分析的基本研究單元。—種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述小流域主要劃分為三部分，即無洼地DEM生成、河網提取、集水區生成；并應用GIS矢量化工具在地形圖基礎上，結合水系分布圖進行編輯獲取形成小流域圖層。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述資料收集內容包括暴雨、降水、地形、地質、社會經濟等相關資料，建立以小流域為基本單元的泥石流風險分析地理信息基礎數據庫。
一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述數字化與編輯即對所有收集到的基礎圖件進行矢量化，建立研究區統一投影和統一邊界的地理信息系統數據庫。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述數據庫包括小流域分布、臨界雨量、地層巖性、溝床比降、基礎設施、產業規模、人口分布等相關數據。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述空間分析選擇三個典型指標為地層巖性、溝床比降和24小時泥石流啟動的最低臨界雨量。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述空間分析通過流域地形及地質要素的有效組合，建立流域內發生泥石流24小時最低推算模型，并以此臨界雨量為基礎，結合其變化規律及不同歷時的最大暴雨參數值和設計暴雨的相關關系，進行泥石流危險程度分析，包括地層巖性劃分、溝床比降劃分、臨界雨量模型、危險性分析、易損性分 析。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述地層巖性劃分針對不同巖石類型，將其分為5個等級并由巖性堅固程度由高到低賦予其分級值1、2、3、4、5 ;每個流域的地層巖性判定，在考慮流域主要巖石成份的基礎上，兼顧流域內物源區巖石主要成分，以本流域內面積最大一類巖石類型的分級值確定流域的最終分級值。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述溝床比降劃分數據的來源是采用Digital terrain model及集水區矢量圖來分析計算獲取，即單個小流域溝床比降為小流域內相對高差與主溝長度之比。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述臨界雨量模型即針對以往有詳細日期記載的部分泥石流記錄，收集了每一場災害的縣、市氣象站或水文站的相應雨量觀測資料，然后從中挑選出代表性泥石流災害點雨量值，統計其暴發當日24小時最小雨量臨界值；挑選的方法是泥石流災害發生地距觀測臺站較近，且同一個流域內，對于多次發生的災害降雨記錄，取其最小的日雨量值，如災害點附近沒有雨量觀測點資料，則用就近氣象站資料代替；針對具有詳實雨量觀測數據的泥石流災害，應用SPSS軟件進行統計分析，建立流域內24小時最小雨量臨界值模型，以此可以推算其它流域內的24小時最小雨量臨界值
Y = 21 + 10200 / (2. 7 X ea + 1000 X d)
其中，Y為小流域內的24小時最小雨量臨界值，a為地導巖性，d為溝床比降。
一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述危險性分析即引入設計暴雨與最低區域臨界雨量進行比較，將最低臨界雨量基本一致的區域與該區的設計暴雨圖層重疊，采取定量計算為主，結合分析比較，兼顧分易損度指標及區臨界雨量指標與設計暴雨的比值關系實現泥石流危險性分區。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述引入設計暴雨與最低區域臨界雨量進行比較即某一流域泥石流24小時臨界雨量小于等于5年一遇的24小時設計暴雨值時，說明本區域泥石流暴發可能性更大，則本區域的風險程度為最重度危險區；當臨界雨量在20年到5年一遇設計暴雨值之間時，為重度危險區；在50年至20年之間為中度危險區；若臨界雨量大于50年一遇設計暴雨值，則為輕度危險區。
一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述易損性分析是結合流域內的社會經濟指標對各流域進行易損度評價，即有主要基礎設施及人口較集中區域，劃分為高易損性社會經濟區，反之為低易損性社會經濟區。一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述評價結果是用危險度與易損度兩個條件對所有流域進行泥石流風險程度分析(見表1)，并繪制泥石流災害風險程度分區圖。本發明有益效果
_i 本發明針對區域尺度范圍，提前預知泥石流災害的風險，將對于應對災害和保護人們的生命財產安全將起到重要的指導作用。 i1.本發明是對潛在泥石流災害進行預防的重要手段。雖然不能阻止災情的發生，但有效的使用分析結果卻可以減小巨大的損失，而且，客觀的災害風險分析圖譜可以給人們提供可能發生災害的區域范圍及災害預防信息，并為居民提供簡單易懂的防災知識，從而達到以預防為主，避免被動地等到災害發生后才采取緊急行動。ii1.本發明操作簡便，只需要在GIS軟件中按相關模塊的要求進行操作便可完成。
圖1.泥石流風險分析工作流程 圖2.四川省泥石流風險評價圖
(五)附表說明
表1.泥石流風險性分區指標表
具體實施例方式
以四川省為例，依據圖1相關流程開展分析1.資料收集
收集四川省設計暴雨、降水、地形、地質、社會經濟等相關資料，建立以小流域為基本單元的泥石流風險分析地理信息基礎數據庫。數字化與編輯
對所有收集到的基礎圖件進行矢量化，建立研究區統一投影和統一邊界的地理信息系統數據庫。數據庫包括四川省小流域分布、臨界雨量、地層巖性、溝床比降、基礎設施、產業規模、人口分布等相關數據。空間分析
選擇地層巖性、溝床比降和24小時泥石流啟動的最低臨界雨量，建立流域內發生泥石流24小時最低推算模型，并以此臨界雨量為基礎，結合其變化規律及不同歷時的最大暴雨參數值和設計暴雨的相關關系，進行泥石流危險程度分析；
(I)地層巖性劃分針對不同巖石類型，將其分為5個等級并由巖性堅固程度由高到低賦予其分級值1、2、3、4、5。每個流域的地層巖性判定，在考慮流域主要巖石成份的基礎上，兼顧流域內物源區巖石主要成分，以本流域內面積最大一類巖石類型的分級值確定流域的最終分級值。
(2)溝床比降劃分數據的來源主要是采用Digital terrain model (DTM)及集水區矢量圖來分析計算獲取，即單個小流域溝床比降為小流域內相對高差與主溝長度之比(公式⑴)。其中^/為溝床比降W為相對高差'L為主溝長度。(3)臨界雨量模型針對四川省近130個具有詳實雨量觀測數據的泥石流災害，應用SPSS軟件進行統計分析，建立流域內24小時最小雨量臨界值模型(2)，以此可以推算其它流域內的24小時最小雨量臨界值。7 = 21 + 10200 / (2.1 X ea+ 1000 X cl)(2)
其中Y為小流域內的24小時最小雨量臨界值，a為地導巖性，d為溝床比降。(4)危險性分析引入設計暴雨與最低區域臨界雨量進行比較，將最低臨界雨量基本一致的區域與該區的設計暴雨圖層重疊，采取定量計算為主，結合分析比較，兼顧分易損度指標及區臨界雨量指標與設計暴雨的比值關系實現泥石流危險性分區。(5)易損性分析結合流域內的社會經濟指標對各流域進行易損度評價，即有主要基礎設施及人口較集中區域，劃分為高易損性社會經濟區，反之為低易損性社會經濟區；
4.評價結果
用危險度與易損度兩個條件對所有流域進行泥石流風險程度分析(見表I)，并繪制四川省泥石流災害風險程度分區圖(見圖2)
表1.泥石流風險性分區指標
注對于每個評價分析的基本單元，即流域內Y代表24小時區域最低臨界雨量；Hp代表設計頻率為P的24小時時段設計暴雨值，Vh代表高易損社會經濟區 ；' 低易損社會經濟區
權利要求
1.一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述方法依序包括資料收集、數字化與編輯、空間分析、評價結果的具體步驟，在將泥石流災害點的基礎資料進行分類匯總的基礎上，采用地理信息系統工具建立災害點的圖形數據和屬性數據，在單元選取上以小流域作為泥石流風險分析的基本研究單元。
2.根據權利要求1所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于根據權利要求1所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述小流域主要劃分為三部分，即無洼地DEM生成、河網提取、集水區生成；并應用GIS矢量化工具在地形圖基礎上，結合水系分布圖進行編輯獲取形成小流域圖層；所述資料收集內容包括暴雨、降水、地形、地質、社會經濟等相關資料，建立以小流域為基本單元的泥石流風險分析地理信息基礎數據庫。
3.根據權利要求1所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述數字化與編輯即對所有收集到的基礎圖件進行矢量化，建立研究區統一投影和統一邊界的地理信息系統數據庫；所述數據庫包括小流域分布、臨界雨量、地層巖性、溝床比降、基礎設施、產業規模、人口分布等相關數據。
4.根據權利要求1所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述空間分析選擇三個典型指標為地層巖性、溝床比降和24小時泥石流啟動的最低臨界雨量；所述空間分析通過流域地形及地質要素的有效組合，建立流域內發生泥石流24小時最低推算模型，并以此臨界雨量為基礎，結合其變化規律及不同歷時的最大暴雨參數值和設計暴雨的相關關系，進行泥石流危險程度分析，包括地層巖性劃分、溝床比降劃分、臨界雨量模型、危險性分析、易損性分析。
5.根據權利要求4所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述地層巖性劃分針對不同巖石類型，將其分為5個等級并由巖性堅固程度由高到低賦予其分級值1、2、3、4、5 ;每個流域的地層巖性判定，在考慮流域主要巖石成份的基礎上，兼顧流域內物源區巖石主要成分，以本流域內面積最大一類巖石類型的分級值確定流域的最終分級值；所述溝床比降劃分數據的來源是采用Digital terrain model及集水區矢量圖來分析計算獲取，即單個小流域溝床比降為小流域內相對高差與主溝長度之比。
6.根據權利要求5所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述臨界雨量模型即針對以往有詳細日期記載的部分泥石流記錄，收集了每一場災害的縣、市氣象站或水文站的相應雨量觀測資料，然后從中挑選出代表性泥石流災害點雨量值，統計其暴發當日24小時最小雨量臨界值；挑選的方法是泥石流災害發生地距觀測臺站較近，且同一個流域內，對于多次發生的災害降雨記錄，取其最小的日雨量值，如災害點附近沒有雨量觀測點資料，則用就近氣象站資料代替；針對具有詳實雨量觀測數據的泥石流災害，應用SPSS軟件進行統計分析，建立流域內24小時最小雨量臨界值模型，以此可以推算其它流域內的24小時最小雨量臨界值。
7.根據權利要求6所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述危險性分析即引入設計暴雨與最低區域臨界雨量進行比較，將最低臨界雨量基本一致的區域與該區的設計暴雨圖層重疊，采取定量計算為主，結合分析比較，兼顧分易損度指標及區臨界雨量指標與設計暴雨的比值關系實現泥石流危險性分區。
8.根據權利要求7所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述引入設計暴雨與最低區域臨界雨量進行比較即某一流域泥石流24小時臨界雨量小于等于5年一遇的24小時設計暴雨值時，說明本區域泥石流暴發可能性更大，則本區域的風險程度為最重度危險區；當臨界雨量在20年到5年一遇設計暴雨值之間時，為重度危險區；在50年至20年之間為中度危險區；若臨界雨量大于50年一遇設計暴雨值，則為輕度危險區。
9.根據權利要求8所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述易損性分析是結合流域內的社會經濟指標對各流域進行易損度評價，即有主要基礎設施及人口較集中區域，劃分為高易損性社會經濟區，反之為低易損性社會經濟區。
10.根據權利要求1所述的一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法，其特征在于所述評價結果是用危險度與易損度兩個條件對所有流域進行泥石流風險程度分析，并繪制泥石流災害風險程度分區圖。
全文摘要
本發明一種山地災害頻發區泥石流風險評價方法依序包括資料收集、數字化與編輯、空間分析、評價結果的具體步驟，在將泥石流災害點的基礎資料進行分類匯總的基礎上，采用地理信息系統工具建立災害點的圖形數據和屬性數據，以小流域為基本分析單元進行定量化的分析研究。本發明操作簡便，是對潛在泥石流災害進行預防的重要手段。
文檔編號G06F19/00GK102999694SQ201210424070
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月30日 優先權日2012年10月30日
發明者第寶鋒, 黃正文, 李眉眉, 張斌, 史凱, 柯玲 申請人:四川大學