本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害防治工程，具體涉及一種基于沉積連接度的震后泥石流堆積扇規(guī)模預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、泥石流為一種水、土、砂石的混合流體，其特點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)距離長(zhǎng)、傳輸固體物質(zhì)規(guī)模巨大、破壞能力強(qiáng)。震后泥石流為地震發(fā)生后的一類重要地質(zhì)災(zāi)害，由于地震斜坡?lián)p傷和大量同震滑坡物質(zhì)的產(chǎn)生，震區(qū)山地流域的泥石流活動(dòng)性顯著增加，在降雨作用下碎屑物質(zhì)和水的混合流體從流域支溝迅速輸移，并最終在主溝匯合，沿程向下游侵蝕、運(yùn)移和堆積，對(duì)地震災(zāi)區(qū)造成破壞。強(qiáng)震影響區(qū)域的工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)規(guī)劃和居民生活一直處于震后泥石流長(zhǎng)期活動(dòng)的持續(xù)威脅中。泥石流的沖出堆積規(guī)模為造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要影響因素，對(duì)于泥石流沖出堆積扇體積的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)可為震后泥石流的防災(zāi)減災(zāi)工作提供參考。

2、在震后泥石流沖出規(guī)模預(yù)測(cè)研究中，震后滑坡物源為泥石流的主要物質(zhì)來源，震后滑坡物質(zhì)的供應(yīng)能力決定了泥石流的初始體積規(guī)模，近而控制了運(yùn)動(dòng)演進(jìn)過程中的侵蝕放大效應(yīng)，它直接影響到泥石流的沖出規(guī)模、危險(xiǎn)度和致災(zāi)能力等。震后滑坡物源對(duì)泥石流的沖出規(guī)模的影響主要一是體現(xiàn)在其總體積規(guī)模，二是體現(xiàn)在其分布的空間位置。然而目前對(duì)于震后泥石流規(guī)模預(yù)測(cè)的研究少量考慮的是滑坡物源的體積規(guī)模，而忽略了滑坡物源的空間分布差異會(huì)影響其補(bǔ)給泥石流物質(zhì)的能力。從滑坡到泥石流的物質(zhì)供應(yīng)通常是一個(gè)隨機(jī)的、不連續(xù)的過程，在空間上顯著變化，這個(gè)過程和滑坡與溝道之間的連通程度密切相關(guān)。直接與河道相連的滑坡很容易為泥石流提供物質(zhì)，而不相連的滑坡預(yù)計(jì)貢獻(xiàn)較小。因此滑坡與溝道的連通程度影響著滑坡為泥石流提供物源的效率。這個(gè)空缺導(dǎo)致了已有的泥石流規(guī)模預(yù)測(cè)模型在實(shí)測(cè)預(yù)測(cè)過程中精度有待進(jìn)一步提升。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)泥石流的沖出預(yù)測(cè)大多考慮了地形因素與物源因素，但在物源因素方面僅考慮物源總量，并未將物源空間分布指標(biāo)量化后引入預(yù)測(cè)模型。而這個(gè)空缺導(dǎo)致在泥石流規(guī)模評(píng)估中精度不高，降低了對(duì)泥石流災(zāi)害的防控精度和應(yīng)對(duì)災(zāi)害的主動(dòng)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于沉積連接度的震后泥石流堆積扇規(guī)模預(yù)測(cè)方法，通過對(duì)泥石流堆積扇體積定量計(jì)算，解決泥石流規(guī)模評(píng)估精度較低的問題，以實(shí)現(xiàn)地震后泥石流災(zāi)前預(yù)測(cè)。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于沉積連接度的震后泥石流堆積扇規(guī)模預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

4、s1、基于三維地形與震后遙感影像，確定泥石流流域的邊界，獲取泥石流流域面積與泥石流流域高差；

5、s2、基于三維地形與震后遙感影像，提取泥石流流域的水系，獲取泥石流流域的主溝道長(zhǎng)度與主溝道縱比降；

6、s3、獲取泥石流流域的震后遙感影像，通過解譯泥石流流域的滑坡物源，獲取泥石流流域的滑坡的面積；

7、s4、計(jì)算泥石流流域?qū)δ嗍髁饔虺隹诘乃倪B接度并歸一化，得到歸一化的水文連接度，對(duì)歸一化的水文連接度與步驟s3中獲取的泥石流流域的滑坡的面積進(jìn)行耦合，計(jì)算泥石流流域的滑坡沉積連接度指數(shù)；

8、s5、將步驟s1中獲取的泥石流流域面積與泥石流流域高差、步驟s2中獲取的泥石流流域的主溝道長(zhǎng)度與主溝道縱比降、步驟s4中計(jì)算的泥石流流域的滑坡沉積連接度指數(shù)作為影響指標(biāo)，通過相關(guān)性分析與共線性診斷，剔除共線性強(qiáng)的影響指標(biāo)，得到最優(yōu)的剩余影響指標(biāo)；

9、其中，最優(yōu)的剩余影響指標(biāo)為泥石流流域面積、泥石流流域高差、主溝道縱比降、滑坡沉積連接度指數(shù)；

10、s6、獲取野外調(diào)查的實(shí)測(cè)泥石流堆積扇體積，并采用多元非線性函數(shù)對(duì)實(shí)測(cè)泥石流堆積扇體積與步驟s5中得到的最優(yōu)的剩余影響指標(biāo)進(jìn)行擬合，構(gòu)建泥石流堆積扇體積預(yù)測(cè)模型并預(yù)測(cè)泥石流堆積扇體積。

11、進(jìn)一步地，步驟s4具體包括：

12、s41、基于三維地形與震后遙感影像，獲取泥石流流域出口的水文連接度的上坡部分與下坡部分，計(jì)算泥石流流域?qū)δ嗍髁饔虺隹诘乃倪B接度；

13、s42、對(duì)步驟s41中計(jì)算的泥石流流域?qū)δ嗍髁饔虺隹诘乃倪B接度進(jìn)行歸一化，得到歸一化的水文連接度；

14、s43、對(duì)步驟s42中得到的歸一化的水文連接度與步驟s3中獲取的泥石流流域的滑坡的面積進(jìn)行耦合，計(jì)算泥石流流域的滑坡沉積連接度指數(shù)。

15、進(jìn)一步地，步驟s41中泥石流流域?qū)δ嗍髁饔虺隹诘乃倪B接度的計(jì)算公式為：

16、

17、其中，表示水文連接度，表示對(duì)數(shù)函數(shù)，表示泥石流流域出口的水文連接度的上坡部分，表示泥石流流域出口的水文連接度的下坡部分，表示上坡部分的匯水面積，表示上坡部分的匯水面積的平均加權(quán)因子，表示上坡部分的匯水面積的平均坡度，表示泥石流流域的第個(gè)柵格單元沿下坡方向的流動(dòng)路徑長(zhǎng)度，表示泥石流流域的第個(gè)柵格單元的權(quán)重，表示泥石流流域的第個(gè)柵格單元的坡度。

18、進(jìn)一步地，步驟s42中歸一化的水文連接度為：

19、

20、其中，表示水文連接度，表示歸一化的水文連接度，表示最大水文連接度，表示最小水文連接度。

21、進(jìn)一步地，步驟s43中泥石流流域的滑坡沉積連接度指數(shù)的計(jì)算公式為：

22、

23、其中，表示泥石流流域的滑坡沉積連接度指數(shù)，表示泥石流流域滑坡個(gè)數(shù)，表示泥石流流域的第個(gè)滑坡的面積，表示泥石流流域的第個(gè)滑坡的歸一化的水文連接度的平均值。

24、進(jìn)一步地，步驟s5具體包括：

25、s51、將步驟s1中獲取的泥石流流域面積與泥石流流域高差、步驟s2中獲取的泥石流流域的主溝道長(zhǎng)度與主溝道縱比降、步驟s4中計(jì)算的泥石流流域的滑坡沉積連接度指數(shù)作為影響指標(biāo)，利用matlab編程模塊進(jìn)行相關(guān)性分析與共線性診斷，通過對(duì)泥石流流域面積、泥石流流域高差、主溝道長(zhǎng)度、主溝道縱比降、滑坡沉積連接度指數(shù)兩兩之間的相關(guān)性矩陣關(guān)系進(jìn)行比較，得到共線性強(qiáng)的影響指標(biāo)并將其剔除，得到優(yōu)化的影響指標(biāo)；

26、s52、計(jì)算步驟s51中得到的優(yōu)化的影響指標(biāo)兩兩之間的方差擴(kuò)大因子，若兩兩之間的方差擴(kuò)大因子均小于設(shè)定閾值，則得到最優(yōu)的剩余影響指標(biāo)，否則繼續(xù)相關(guān)線性分析與共線性診斷。

27、進(jìn)一步地，步驟s6具體包括：

28、s61、通過野外調(diào)查，確定泥石流堆積扇的面積與堆積厚度，并利用泥石流堆積扇的面積乘以堆積厚度，得到實(shí)測(cè)泥石流堆積扇體積；

29、s62、利用matlab的多元非線性函數(shù)模塊根據(jù)步驟s61中得到的實(shí)測(cè)泥石流堆積扇體積與步驟s5中得到的最優(yōu)的剩余影響指標(biāo)進(jìn)行擬合，構(gòu)建泥石流堆積扇體積預(yù)測(cè)模型；

30、s63、獲取研究區(qū)域的泥石流流域面積、泥石流流域高差、主溝道縱比降以及滑坡沉積連接度指數(shù)并輸入步驟s62中構(gòu)建的泥石流堆積扇體積預(yù)測(cè)模型，得到預(yù)測(cè)的泥石流堆積扇體積。

31、進(jìn)一步地，步驟s62中構(gòu)建的泥石流堆積扇體積預(yù)測(cè)模型為：

32、

33、其中，表示預(yù)測(cè)的泥石流堆積扇的體積，、、、、、、、分別表示擬合得到的常量系數(shù)，、、、分別表示泥石流流域面積、主溝道縱比降、泥石流流域高差、滑坡沉積連接度指數(shù)。

34、本發(fā)明具有以下有益效果：

35、本發(fā)明所提出的一種基于沉積連接度的震后泥石流堆積扇規(guī)模預(yù)測(cè)方法，通過考慮地形因素和物源因素之間的相關(guān)性，將物源空間分布量化指標(biāo)引入預(yù)測(cè)模型中對(duì)泥石流堆積扇體積進(jìn)行定量計(jì)算，優(yōu)化了物源補(bǔ)給與泥石流沖出體積之間的關(guān)聯(lián)性，提高了泥石流堆積扇體積評(píng)估精度，實(shí)現(xiàn)了地震后泥石流災(zāi)前預(yù)測(cè)。