石流淤積厚度分布如圖2所示：靠近 高速公路的K111-K19泥石流平均淤積厚度為3-6m ;K14-K16處較為開闊，泥石流平均淤積 厚度為2-4m ;泥石流沖出后，在狹窄溝道內(nèi)仍保持了較高的流深，Κ11-Κ13部分段達到8m ; 當泥石流到達K14后，流深減少至3m左右；往下又受到地形束縛，部分段流深增加；當泥石 流到KllO后，呈扇形散開，流深降低；此后部分泥石流物質(zhì)從高速公路橋底或沿路面流入 岷江，在江內(nèi)（Kill)的平均堆積厚度達5. 6m，并堵塞岷江。
[0029] 第三步，對第一步中得到的堆積區(qū)航拍圖進行圖像處理，采用二值化處理、圖像 膨脹腐蝕處理和分水嶺算法對石塊進行分割（如圖3、圖4、圖5所示），結合比例尺，然后 統(tǒng)計得到分割出的每個石塊的粒徑d、單位m。將得到的每個石塊的粒徑d依次代入公式
計算得到分割出的每個石塊的質(zhì)量m、單位kg，式中，P為石塊密 度、取值 2600kg/m3。以圖 3-5 中 P 點（坐標：3Γ 26' 15. 84〃 北，103° 34' 14. 29〃 東）為 例，分割出的石塊粒徑d為2. 2m，計算得到其質(zhì)量m為14488kg。
[0030] 第四步，將第三步中得到的每個石塊的粒徑d依次代入公式
，計算得到分割出的每個石塊的起動流速v。、單位m/s ;式 中，γ。為石塊重度、取值26000N/m3, γ為水流重度、取值10000N/m3，g為重力加速度、取值 9. 8m/s，h為該石塊所處位置的泥石流淤積厚度、單位m、由第二步確定。以圖6中P點（坐 標：3Γ 26' 15. 84〃北，103° 34' 14. 29〃東）為例，計算得到分割出的石塊起動流速V。為 8. 89m/s。分割出的其他石塊的起動流速分布如圖6所示：Κ21最大流速為12m/s，到達Κ22 斷面最大流速減小至9. 4m/s，到K24斷面減少至8m/s (主流線），K21-K24的石塊起動流速 為8-12m/s ;在K24-K26較開闊區(qū)流速減小至6. 2m/s，K24-K26的石塊起動流速為6. 2-8m/ s ;進入K26-K28區(qū)段時，流速略增大為6-7. 6m/s ;往下泥石流散開，流速迅速降為3m/s， K28-K210的石塊起動流速為3-7m/s ;至K211斷面（高速公路橋下）處，流速增加至5m/s， 隨后進入岷江，流速驟減，K210-K211的石塊起動流速為0-5m/s。
[0031] 第五步，將第三步中得到的每個石塊的質(zhì)量m、第四步中得到的每個石塊的起動 流速v。、和第二步中得到的堆積區(qū)每個位置的泥石流淤積厚度h分別依次代入公式Z = mX v。2 X h，計算得到分割出的每個石塊所處位置的破壞力強度Z、單位kg ·πι3/ν;以圖7中P 點（坐標：3Γ 26'15.84〃北，103° 34'14.29〃東）為例，計算得到分割出的石塊所處位置 的破壞力強度Z = 14488 X (8. 89) 2X 5. 2 = 5954089kg .niVs2。最終得到的災后泥石流堆積 區(qū)的沿程破壞力強度分布變化如圖7所示：K31-K34的平均破壞力強度大于2600000kg ·πι3/ s2, Κ34-Κ36的平均破壞力強度為260000-2600000kg · m3/s2, Κ36-Κ38的平均破壞力強度為 26000-260000kg · m3/s2, K38-K310 的平均破壞力強度為 2600-26000kg · m3/s2, K310-K311 的平均破壞力強度小于2600kg · m3/s2。
[0032] 第六步，根據(jù)第五步中得到的災后泥石流堆積區(qū)的沿程破壞力強度分布變化進行 災情評估；當破壞力強度Z小于2600kg · m3/s2時，該位置構筑物以水淹破壞為主；當破壞 力強度Z大于等于2600kg · m3/s2、同時小于26000kg · m3/s2時，該位置構筑物發(fā)生派埋破 壞的最大可能性為43%，發(fā)生部分結構性損傷的最大可能性為35% ;當破壞力強度Z大于 等于26000kg · m3/s2、同時小于260000kg · m3/s2時，該位置構筑物發(fā)生主體結構性破壞的 最大可能性為41%，發(fā)生部分結構性損傷的最大可能性為26%，發(fā)生完全破壞的最大可能 性為24% ;當破壞力強度Z大于等于260000kg ·ηι3/82、同時小于2600000kg .mVs2時，該位 置構筑物發(fā)生完全破壞的最大可能性為70%，發(fā)生主體結構性破壞的最大可能性為29% ; 當破壞力強度Z大于等于2600000kg · m3/s2時，該位置構筑物必完全破壞（構筑物受特定 強度泥石流作用下發(fā)生某種破壞的可能性如下表1所示）。
[0033]
[0034] 表1構筑物受特定強度泥石流作用下發(fā)生某種破壞的可能性
[0035] 以圖8中P點（坐標：3Γ 26' 15. 84〃北，103° 34' 14. 29〃東）為例，P點構筑物 被評估為完全破壞。災后泥石流堆積區(qū)的構筑物受損情況分布如圖8所示：Κ41-Κ44區(qū)域的 構筑物被評估為完全破壞，Κ44-Κ46區(qū)域的構筑物被評估為主體結構破壞，Κ46-Κ48區(qū)域的 構筑物被評估為部分結構損壞，Κ48-Κ410區(qū)域的構筑物被評估為輕微結構損壞，Κ410-Κ411 區(qū)域的構筑物被評估為水淹。建議根據(jù)構筑物受損情況分布圖進行施救，破壞力強度Z高、 受損嚴重的地方應加大力度盡快施救。根據(jù)構筑物受損情況分布圖，能更好地規(guī)劃災后重 建，在破壞力強度Z高、受損嚴重的地方停止重建或者搬迀，應在破壞力強度Z低的地方大 力重建。
【主權項】
1. 一種泥石流災情評估方法，其特征在于：所述泥石流災情評估方法步驟如下： (一） 利用無人機對災后泥石流堆積區(qū)進行航拍，得到最低分辨率為8000X12000的堆 積區(qū)航拍圖，航拍圖上每個像素代表的距離小于等于〇.2m; (二） 利用步驟（一）中得到的堆積區(qū)航拍圖建立災后的數(shù)字高程模型，并將得到的災 后數(shù)字高程模型與災前數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)進行對比，計算得到堆積區(qū)每個位置的泥石流淤 積厚度h、單位m; (三） 對步驟（一）中得到的堆積區(qū)航拍圖進行石塊的圖像分割，然后統(tǒng)計得 到分割出的每個石塊的粒徑d、單位m;將得到的每個石塊的粒徑d依次代入公式,計算得到分割出的每個石塊的質(zhì)量m、單位kg，式中，P為石塊密 度、取值 2100-2600kg/m3; (四） 將步驟（三）中得到的每個石塊的粒徑d依次代入公式計算得到分割出的每個石塊的起動流速v。、單位m/s;式中，y。為石塊重度、取值 21000-26000N/m3,y為水流重度、取值10000N/m3,g為重力加速度、取值9.8m/s，h為該石 塊所處位置的泥石流淤積厚度、單位m、由步驟（二）確定； (五） 將步驟（三）中得到的每個石塊的質(zhì)量m、步驟（四）中得到的每個石塊的起 動流速v。、和步驟（二）中得到的堆積區(qū)每個位置的泥石流淤積厚度h分別依次代入公式 Z=mxve2x/i，計算得到分割出的每個石塊所處位置的破壞力強度Z、單位kg?m3/s2,最終 得到災后泥石流堆積區(qū)的沿程破壞力強度分布變化； (六） 根據(jù)步驟（五）中得到的災后泥石流堆積區(qū)的沿程破壞力強度分布變化進行災 情評估；當破壞力強度Z小于2600kg?m3/s2時，該位置構筑物以水淹破壞為主；當破壞力 強度Z大于等于2600kg?m3/s2、同時小于26000kg?m3/s2時，該位置構筑物發(fā)生派埋破壞 的最大可能性為43%，發(fā)生部分結構性損傷的最大可能性為35% ;當破壞力強度Z大于等 于26000kg?m3/s2、同時小于260000kg?m3/s2時，該位置構筑物發(fā)生主體結構性破壞的最 大可能性為41%，發(fā)生部分結構性損傷的最大可能性為26%，發(fā)生完全破壞的最大可能性 為24% ;當破壞力強度Z大于等于260000kg?mVs2、同時小于2600000kg.niVs2時，該位置 構筑物發(fā)生完全破壞的最大可能性為70%，發(fā)生主體結構性破壞的最大可能性為29% ;當 破壞力強度Z大于等于2600000kg?m3/s2時，該位置構筑物必完全破壞。2. 如權利要求1所述的泥石流災情評估方法的應用，其特征在于：適用于泥石流災后 重建，或泥石流災后施救。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泥石流災情評估方法及應用。所述泥石流災情評估方法基于無人機航拍數(shù)據(jù)，進行泥石流堆積區(qū)淤積厚度及大顆粒石塊粒徑信息的提取與分析，應用到沿程物質(zhì)動力過程分析，反演出泥石流流沿程動力學參數(shù)，對災后泥石流堆積區(qū)的沿程破壞程度進行定量化的分析，從而實現(xiàn)災情快速評估。該方法以野外實際情況測量數(shù)據(jù)為基礎，能對特定測量區(qū)域整個空間范圍進行動力學反演，進而對災后泥石流堆積區(qū)的沿程破壞程度進行區(qū)域性的定量化的分析，服務于災后施救與災后重建設計。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN104915495
【申請?zhí)枴緾N201510306848
【發(fā)明人】葛永剛, 嚴炎, 崔鵬, 郭曉軍, 蘇鳳環(huán), 曾超
【申請人】中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月5日