本文關(guān)鍵詞：小流域泥石流啟動降雨閾值預(yù)測與虹吸分流防治方法　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 小流域 泥石流 降雨 降雨閾值 水文模型 徑流 虹吸分流 治理技術(shù) 預(yù)測模型

【摘要】：小流域具有面積小、溝谷長度短和匯流速度快等特點,降雨徑流反應(yīng)迅速,短歷時高強(qiáng)度降雨在較短時間內(nèi)就會使溝谷產(chǎn)生超強(qiáng)的水動力條件,誘發(fā)泥石流災(zāi)害。尤其是我國東南沿海地區(qū),經(jīng)常受臺風(fēng)暴雨影響,常常在許多小流域同時出現(xiàn)泥石流災(zāi)害。針對小流域泥石流災(zāi)害的特點,依托典型小流域的降雨量、徑流量監(jiān)測,探究不同降雨過程條件下徑流量的變化規(guī)律,提出泥石流啟動降雨閾值預(yù)測模型,創(chuàng)建泥石流防治的虹吸分流新方法。研究取得的主要進(jìn)展如下:(1)選擇小流域開展了降雨徑流量監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果顯示徑流量曲線波動趨勢與降雨量分布基本一致,降雨特征決定了徑流產(chǎn)生能力。選取降雨量P、平均雨強(qiáng)IAVE、最大30min雨強(qiáng)I30、最大10min雨強(qiáng)I10、初始徑流量Q初,降雨歷時D作為降雨特征參數(shù)進(jìn)行研究。利用灰色關(guān)聯(lián)分析法求解降雨特征對徑流產(chǎn)生能力的影響系數(shù),計算結(jié)果顯示平均最大30 min雨強(qiáng)I30對徑流產(chǎn)生能力貢獻(xiàn)最大。(2)降雨特征值與徑流產(chǎn)生能力存在較強(qiáng)的非線性關(guān)系,以降雨量P、平均雨強(qiáng)IAVE、最大30 min雨強(qiáng)I30、最大10 min雨強(qiáng)I10、初始徑流量Q初作為模型輸入因子,運(yùn)用移動最小二乘(MLS)模型,遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GABP)模型以及遺傳支持向量機(jī)(GASVM)模型對徑流變化系數(shù)進(jìn)行預(yù)測,計算結(jié)果顯示MLS模型預(yù)測精度最高,可以對徑流產(chǎn)生能力進(jìn)行預(yù)測。同時利用NAM水文模型計算溝谷徑流量,計算結(jié)果顯示NAM水文模型可以用于小流域溝谷徑流量的預(yù)測。(3)考慮泥石流形成區(qū)下墊層對泥石流形成的影響,提出基于臨界流量和基于臨界流深的泥石流啟動降雨閾值預(yù)測模型。兩種模型都判定研究區(qū)小流域在兩年重現(xiàn)期降雨條件下發(fā)生泥石流,判定結(jié)果與實際情況相符。對比兩種預(yù)測模型,基于臨界流深的泥石流啟動降雨閾值模型不僅可以判斷泥石流的發(fā)生,還可判斷泥石流的發(fā)生強(qiáng)度以及范圍。(4)提出了MLS泥石流平均流速預(yù)測模型,預(yù)測模型根據(jù)影響因素數(shù)值所在范圍不同而應(yīng)用不同的映射擬合函數(shù),且通過若干個公式分段表達(dá)泥石流流速,并引入緊支概念捕捉影響因素數(shù)值的微小變化,從而獲得了更高的預(yù)測精度。(5)創(chuàng)建了泥石流防治的虹吸分流新方法,修筑了虹吸分流泥石流防治試驗工程。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明:虹吸分流技術(shù)可將溝谷內(nèi)大部分洪水進(jìn)行分離。經(jīng)FL0-2D模型計算可知經(jīng)分流作用后,下游形成區(qū)溝谷的最大徑流深度明顯減少,抑制了泥石流的發(fā)生。
[Abstract]:The small watershed has the characteristics of small area, short valley length and fast confluence speed, and the response of rainfall runoff is rapid. The short duration and high intensity rainfall will make the valley produce super hydrodynamic condition in a short time. Induced debris flow disasters, especially in the southeast coastal areas of China, often affected by typhoon rainstorms, often occur in many small watershed debris flow disasters. Aiming at the characteristics of debris flow disasters in small watershed. Based on the monitoring of rainfall and runoff in typical small watershed, this paper probes into the variation law of runoff under different rainfall process, and puts forward a prediction model of threshold of debris flow starting rainfall. A new siphon diversion method for debris flow prevention is established. The main progress of the research is as follows: 1) the rainfall runoff monitoring is carried out in a small watershed. The monitoring results show that the fluctuation trend of runoff curve is basically consistent with the rainfall distribution, and rainfall characteristics determine the runoff production capacity. Select rainfall P, average rainfall intensity IAVE, maximum 30min rain intensity I30. The maximum 10min rainfall intensity I10, the initial runoff Q and the rainfall duration D were studied as the rainfall characteristic parameters. The grey correlation analysis was used to solve the influence coefficient of rainfall characteristics on runoff production capacity. The calculated results show that the average maximum 30 min rain intensity I30 has the largest contribution to runoff generation capacity.) the rainfall characteristic value has a strong nonlinear relationship with runoff production capacity. The average rainfall intensity is IAVE.The maximum rainfall intensity is 30 min, the maximum 10 min rain intensity is I10, and the initial runoff Q is taken as the input factor of the model, and the moving least squares (MLS) model is used. The genetic neural network (MLS) model and the genetic support vector machine (GASVM) model are used to predict the runoff variation coefficient. The calculated results show that the MLS model has the highest prediction accuracy. The runoff generation capacity can be predicted, and the NAM hydrological model is used to calculate the runoff of the gully and valley. The results show that the NAM hydrological model can be used to predict the runoff of gully in small watershed.) the influence of the underlying layer of debris flow formation area on the formation of debris flow can be considered. A prediction model of debris flow initiation rainfall threshold based on critical flow and critical flow depth is proposed. Both models determine the occurrence of debris flow in a small watershed in the study area under the condition of two years of recurrent rainfall. Compared with the two prediction models, the threshold model of debris flow initiation rainfall based on critical flow depth can not only judge the occurrence of debris flow. The prediction model of average velocity of MLS debris flow is put forward. According to the value range of influencing factors, different mapping fitting functions are used in the prediction model. The velocity of debris flow is expressed by several formulas, and the concept of tight support is introduced to capture the small change of the value of influencing factors. Thus, a higher prediction accuracy. 5) has been established to create a new siphon diversion method for debris flow prevention. The siphon distributary debris flow prevention test project was constructed. The monitoring data show that siphon distributary technology can separate most of the flood in the gully. The FL0-2D model calculation shows that the siphon distributary effect can be obtained. The maximum runoff depth of the valley in the downstream formation area is obviously reduced, which inhibits the occurrence of debris flow.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P642.23

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本文編號：1425847