專利名稱：一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，屬于物理或地理方法的分析類。
背景技術(shù)：
近年來，泥石流災(zāi)害越來越頻繁，所造成的經(jīng)濟損失也越來越大。西南地區(qū)山地眾多，暴雨集中，地質(zhì)條件復(fù)雜，已成為泥石流災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)之一。特別是“汶川大地震”之后，至今，已經(jīng)連續(xù)5年在重災(zāi)區(qū)發(fā)生較大規(guī)模泥石流災(zāi)害。使災(zāi)區(qū)人們的生活雪上加霜。因此，針對區(qū)域尺度范圍，提前預(yù)知泥石流災(zāi)害的風(fēng)險，將對于應(yīng)對災(zāi)害和保護人們的生命財產(chǎn)安全將起到重要的指導(dǎo)作用。雖然泥石流災(zāi)害風(fēng)險分析不能阻止災(zāi)情的發(fā)生，但有效的使用分析結(jié)果卻可以減小巨大的損失，而且，客觀的災(zāi)害風(fēng)險分析圖譜可以給人們提供可能發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域范圍及災(zāi)害預(yù)防信息，并為居民提供簡單易懂的防災(zāi)知識，從而達到以預(yù)防為主，避免被動地等到災(zāi)害發(fā)生后才采取緊急行動。可以說泥石流風(fēng)險分析是對潛在泥石流災(zāi)害進行預(yù)防的重要手段。

發(fā)明內(nèi)容
泥石流風(fēng)險分析可以用泥石流危險度與易損度水平來表征。傳統(tǒng)的方法中，對于泥石流災(zāi)害風(fēng)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(quán)重的確定有著很大的主觀性，可能對于小的區(qū)域較為容易操作，若區(qū)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(yīng)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(xiàn)象而言，不能完整反映直接影響它的“定域”特征。本發(fā)明“一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法”在單元選取上以小流域作為泥石流風(fēng)險分析的基本研究單元，其技術(shù)方案依序包括資料收集、數(shù)字化與編輯、空間分析、評價結(jié)果的具體步驟(見圖1)，在將泥石流災(zāi)害點的基礎(chǔ)資料進行分類匯總的基礎(chǔ)上，采用地理信息系統(tǒng)工具建立災(zāi)害點的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，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(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(fēng)險分析的基本研究單元?！N山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(wǎng)提取、集水區(qū)生成；并應(yīng)用GIS矢量化工具在地形圖基礎(chǔ)上，結(jié)合水系分布圖進行編輯獲取形成小流域圖層。一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述資料收集內(nèi)容包括暴雨、降水、地形、地質(zhì)、社會經(jīng)濟等相關(guān)資料，建立以小流域為基本單元的泥石流風(fēng)險分析地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述數(shù)字化與編輯即對所有收集到的基礎(chǔ)圖件進行矢量化，建立研究區(qū)統(tǒng)一投影和統(tǒng)一邊界的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫包括小流域分布、臨界雨量、地層巖性、溝床比降、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、人口分布等相關(guān)數(shù)據(jù)。一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述空間分析選擇三個典型指標(biāo)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(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(zhì)要素的有效組合，建立流域內(nèi)發(fā)生泥石流24小時最低推算模型，并以此臨界雨量為基礎(chǔ)，結(jié)合其變化規(guī)律及不同歷時的最大暴雨參數(shù)值和設(shè)計暴雨的相關(guān)關(guān)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(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(chǔ)上，兼顧流域內(nèi)物源區(qū)巖石主要成分，以本流域內(nèi)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(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述溝床比降劃分?jǐn)?shù)據(jù)的來源是采用Digital terrain model及集水區(qū)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(nèi)相對高差與主溝長度之比。一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(zāi)害的縣、市氣象站或水文站的相應(yīng)雨量觀測資料，然后從中挑選出代表性泥石流災(zāi)害點雨量值，統(tǒng)計其暴發(fā)當(dāng)日24小時最小雨量臨界值；挑選的方法是泥石流災(zāi)害發(fā)生地距觀測臺站較近，且同一個流域內(nèi)，對于多次發(fā)生的災(zāi)害降雨記錄，取其最小的日雨量值，如災(zāi)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(shù)據(jù)的泥石流災(zāi)害，應(yīng)用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，建立流域內(nèi)24小時最小雨量臨界值模型，以此可以推算其它流域內(nèi)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(nèi)的24小時最小雨量臨界值，a為地導(dǎo)巖性，d為溝床比降。
一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述危險性分析即引入設(shè)計暴雨與最低區(qū)域臨界雨量進行比較，將最低臨界雨量基本一致的區(qū)域與該區(qū)的設(shè)計暴雨圖層重疊，采取定量計算為主，結(jié)合分析比較，兼顧分易損度指標(biāo)及區(qū)臨界雨量指標(biāo)與設(shè)計暴雨的比值關(guān)系實現(xiàn)泥石流危險性分區(qū)。一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述引入設(shè)計暴雨與最低區(qū)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(shè)計暴雨值時，說明本區(qū)域泥石流暴發(fā)可能性更大，則本區(qū)域的風(fēng)險程度為最重度危險區(qū)；當(dāng)臨界雨量在20年到5年一遇設(shè)計暴雨值之間時，為重度危險區(qū)；在50年至20年之間為中度危險區(qū)；若臨界雨量大于50年一遇設(shè)計暴雨值，則為輕度危險區(qū)。
一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述易損性分析是結(jié)合流域內(nèi)的社會經(jīng)濟指標(biāo)對各流域進行易損度評價，即有主要基礎(chǔ)設(shè)施及人口較集中區(qū)域，劃分為高易損性社會經(jīng)濟區(qū)，反之為低易損性社會經(jīng)濟區(qū)。一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述評價結(jié)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(fēng)險程度分析(見表1)，并繪制泥石流災(zāi)害風(fēng)險程度分區(qū)圖。本發(fā)明有益效果
_i 本發(fā)明針對區(qū)域尺度范圍，提前預(yù)知泥石流災(zāi)害的風(fēng)險，將對于應(yīng)對災(zāi)害和保護人們的生命財產(chǎn)安全將起到重要的指導(dǎo)作用。 i1.本發(fā)明是對潛在泥石流災(zāi)害進行預(yù)防的重要手段。雖然不能阻止災(zāi)情的發(fā)生，但有效的使用分析結(jié)果卻可以減小巨大的損失，而且，客觀的災(zāi)害風(fēng)險分析圖譜可以給人們提供可能發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域范圍及災(zāi)害預(yù)防信息，并為居民提供簡單易懂的防災(zāi)知識，從而達到以預(yù)防為主，避免被動地等到災(zāi)害發(fā)生后才采取緊急行動。ii1.本發(fā)明操作簡便，只需要在GIS軟件中按相關(guān)模塊的要求進行操作便可完成。


圖1.泥石流風(fēng)險分析工作流程 圖2.四川省泥石流風(fēng)險評價圖
(五)附表說明
表1.泥石流風(fēng)險性分區(qū)指標(biāo)表
具體實施例方式
以四川省為例，依據(jù)圖1相關(guān)流程開展分析1.資料收集
收集四川省設(shè)計暴雨、降水、地形、地質(zhì)、社會經(jīng)濟等相關(guān)資料，建立以小流域為基本單元的泥石流風(fēng)險分析地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。數(shù)字化與編輯
對所有收集到的基礎(chǔ)圖件進行矢量化，建立研究區(qū)統(tǒng)一投影和統(tǒng)一邊界的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)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(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、人口分布等相關(guān)數(shù)據(jù)?？臻g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(nèi)發(fā)生泥石流24小時最低推算模型，并以此臨界雨量為基礎(chǔ)，結(jié)合其變化規(guī)律及不同歷時的最大暴雨參數(shù)值和設(shè)計暴雨的相關(guān)關(guān)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(chǔ)上，兼顧流域內(nèi)物源區(qū)巖石主要成分，以本流域內(nèi)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?jǐn)?shù)據(jù)的來源主要是采用Digital terrain model (DTM)及集水區(qū)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(nèi)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(shù)據(jù)的泥石流災(zāi)害，應(yīng)用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，建立流域內(nèi)24小時最小雨量臨界值模型(2)，以此可以推算其它流域內(nèi)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(nèi)的24小時最小雨量臨界值，a為地導(dǎo)巖性，d為溝床比降。(4)危險性分析引入設(shè)計暴雨與最低區(qū)域臨界雨量進行比較，將最低臨界雨量基本一致的區(qū)域與該區(qū)的設(shè)計暴雨圖層重疊，采取定量計算為主，結(jié)合分析比較，兼顧分易損度指標(biāo)及區(qū)臨界雨量指標(biāo)與設(shè)計暴雨的比值關(guān)系實現(xiàn)泥石流危險性分區(qū)。(5)易損性分析結(jié)合流域內(nèi)的社會經(jīng)濟指標(biāo)對各流域進行易損度評價，即有主要基礎(chǔ)設(shè)施及人口較集中區(qū)域，劃分為高易損性社會經(jīng)濟區(qū)，反之為低易損性社會經(jīng)濟區(qū)；
4.評價結(jié)果
用危險度與易損度兩個條件對所有流域進行泥石流風(fēng)險程度分析(見表I)，并繪制四川省泥石流災(zāi)害風(fēng)險程度分區(qū)圖(見圖2)
表1.泥石流風(fēng)險性分區(qū)指標(biāo)
注對于每個評價分析的基本單元，即流域內(nèi)Y代表24小時區(qū)域最低臨界雨量；Hp代表設(shè)計頻率為P的24小時時段設(shè)計暴雨值，Vh代表高易損社會經(jīng)濟區(qū) ；' 低易損社會經(jīng)濟區(qū)
權(quán)利要求
1.一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述方法依序包括資料收集、數(shù)字化與編輯、空間分析、評價結(jié)果的具體步驟，在將泥石流災(zāi)害點的基礎(chǔ)資料進行分類匯總的基礎(chǔ)上，采用地理信息系統(tǒng)工具建立災(zāi)害點的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，在單元選取上以小流域作為泥石流風(fēng)險分析的基本研究單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(wǎng)提取、集水區(qū)生成；并應(yīng)用GIS矢量化工具在地形圖基礎(chǔ)上，結(jié)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(nèi)容包括暴雨、降水、地形、地質(zhì)、社會經(jīng)濟等相關(guān)資料，建立以小流域為基本單元的泥石流風(fēng)險分析地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述數(shù)字化與編輯即對所有收集到的基礎(chǔ)圖件進行矢量化，建立研究區(qū)統(tǒng)一投影和統(tǒng)一邊界的地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫；所述數(shù)據(jù)庫包括小流域分布、臨界雨量、地層巖性、溝床比降、基礎(chǔ)設(shè)施、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、人口分布等相關(guān)數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述空間分析選擇三個典型指標(biāo)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(zhì)要素的有效組合，建立流域內(nèi)發(fā)生泥石流24小時最低推算模型，并以此臨界雨量為基礎(chǔ)，結(jié)合其變化規(guī)律及不同歷時的最大暴雨參數(shù)值和設(shè)計暴雨的相關(guān)關(guān)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(jù)權(quán)利要求4所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(chǔ)上，兼顧流域內(nèi)物源區(qū)巖石主要成分，以本流域內(nèi)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?jǐn)?shù)據(jù)的來源是采用Digital terrain model及集水區(qū)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(nèi)相對高差與主溝長度之比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)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(zāi)害的縣、市氣象站或水文站的相應(yīng)雨量觀測資料，然后從中挑選出代表性泥石流災(zāi)害點雨量值，統(tǒng)計其暴發(fā)當(dāng)日24小時最小雨量臨界值；挑選的方法是泥石流災(zāi)害發(fā)生地距觀測臺站較近，且同一個流域內(nèi)，對于多次發(fā)生的災(zāi)害降雨記錄，取其最小的日雨量值，如災(zāi)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(shù)據(jù)的泥石流災(zāi)害，應(yīng)用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，建立流域內(nèi)24小時最小雨量臨界值模型，以此可以推算其它流域內(nèi)的24小時最小雨量臨界值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述危險性分析即引入設(shè)計暴雨與最低區(qū)域臨界雨量進行比較，將最低臨界雨量基本一致的區(qū)域與該區(qū)的設(shè)計暴雨圖層重疊，采取定量計算為主，結(jié)合分析比較，兼顧分易損度指標(biāo)及區(qū)臨界雨量指標(biāo)與設(shè)計暴雨的比值關(guān)系實現(xiàn)泥石流危險性分區(qū)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述引入設(shè)計暴雨與最低區(qū)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(shè)計暴雨值時，說明本區(qū)域泥石流暴發(fā)可能性更大，則本區(qū)域的風(fēng)險程度為最重度危險區(qū)；當(dāng)臨界雨量在20年到5年一遇設(shè)計暴雨值之間時，為重度危險區(qū)；在50年至20年之間為中度危險區(qū)；若臨界雨量大于50年一遇設(shè)計暴雨值，則為輕度危險區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述易損性分析是結(jié)合流域內(nèi)的社會經(jīng)濟指標(biāo)對各流域進行易損度評價，即有主要基礎(chǔ)設(shè)施及人口較集中區(qū)域，劃分為高易損性社會經(jīng)濟區(qū)，反之為低易損性社會經(jīng)濟區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法，其特征在于所述評價結(jié)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(fēng)險程度分析，并繪制泥石流災(zāi)害風(fēng)險程度分區(qū)圖。
全文摘要
本發(fā)明一種山地災(zāi)害頻發(fā)區(qū)泥石流風(fēng)險評價方法依序包括資料收集、數(shù)字化與編輯、空間分析、評價結(jié)果的具體步驟，在將泥石流災(zāi)害點的基礎(chǔ)資料進行分類匯總的基礎(chǔ)上，采用地理信息系統(tǒng)工具建立災(zāi)害點的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，以小流域為基本分析單元進行定量化的分析研究。本發(fā)明操作簡便，是對潛在泥石流災(zāi)害進行預(yù)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(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者第寶鋒, 黃正文, 李眉眉, 張斌, 史凱, 柯玲 申請人:四川大學(xué)