基于流域系统地貌超熵的泥石流危险性定量评价-论文.pdf

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1、第3期广东水利水电N0．32014年3月GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWERMa／"．2O14基于流域系统地貌超熵的泥石流危险性定量评价麦华山(中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广东广州510663)摘要：该文探讨了流域地貌系统的超熵理论对于泥石流演化阶段划分的影响，并应用于泥石流危险性的定量评价。通过四川省川西高速公路沿线lO条泥石流沟进行实例分析，评价结果表明，流域地貌系统超熵理论能较好地应用于泥石流危险性评价中，具有一定的客观性与可操作性。关键词：泥石流；超熵；危险性中图分类号：P642．2

2、3文献标志码：A文章编号：1008一Ol12(2014)03—0035—03泥石流是山区常见的地质灾害，其发育与流域地路泥石流调查背景，计算高速公路沿线泥石流沟的地貌系统的稳定性相关。实践表明，泥石流的流域面积、貌超熵值，通过与实际情况的比较，以判断高速公路相对高差、山坡坡度、沟谷纵剖面形态、主沟平均坡沿线的泥石流的危险性。降流流域形态因子对泥石流的形成、发育均有明显的1泥石流流域系统的超熵影响j。这些形态因子众多，影响各异，使得泥石流在前述研究成果的基础上，蒋忠信提出以沟谷纵的评判尤其是现场调查工作量甚大，也带来一定的不剖面形态指数表

3、达的超熵数学表达式J，进而用于泥确定性。因此，探寻富含流域稳定性信息的形态指标，石流沟的判断与泥石流活动性评价中，对于小流域系以提高评价、预测泥石流危险性的效率与信度，是十统的超熵可用Ⅳ值表达为：分必要的。=幽蒙(1)耗散结构理论的引人大大的推动了泥石流的研究，泥石流危险性研究也从地质学发展为地质学与能量物其中：理学的多学科交叉。流域的沟谷纵剖面形态指标、地=(詈)=(÷)(2)域地貌的信息熵近年来已开始用以评价泥石流流域系式中h。为泥石流沟最大相对高差；h为泥石流沟内统的稳定性，使得泥石流的危险性评价从定性分析到某一点与最低点的相对高

4、差；Z为流泥石流沟内某一定量评价的发展J。1987年，我国学者艾南山基于斯点与沟口的距离；L为泥石流沟的最大长度。特拉勒曲线推导得出的斯特拉勒积分、流域系统信息上式表明，流域系统的超熵是沟谷纵剖面形态指熵，并应用于泥石流流域地貌演化阶段的划分J，作数Ⅳ的简单函数。在开放的流域系统中，Ⅳ值可表征为信息熵基础的斯特拉勒流域面积一高程曲线，是流内、外营力对抗的程度。通过Ⅳ值表达超熵易于与流域系统内外营力作用大致相等时处于瞬时平衡的形态域的演化以及稳定性直接联系起来，赋予超熵以泥石特征，因而这种信息熵是一种线性平衡态熵。但在一流演化阶段的内涵，

5、便于直接定量地评判泥石流。般情况下，流域系统是远离平衡的耗散结构，需要将2泥石流流域地貌稳定性阶段划分非线性、非平衡态熵引人流域系统研究。为此，岳天根据超熵8xP和相应的Ⅳ值可划分泥石流流域地祥、艾南山等引进了超熵的概念，并应用于流域系统貌演化期。6xP=0，即N：2，为流域稳定与不稳定的的稳定性评判中。界限，其对应的关系图如下：本文根据“泥石流流域地貌系统超熵”理论，定量分析流域沟谷的发育阶段性，以此作为泥石流沟危险性定量N~Jw]的标准。同时，以四川省在建川西高速公收稿日期：2014—01—23；修回日期：2014—02—24作者简

6、介：麦华山(1982)，硕士，工程师，从事电力勘测及地质灾害危险性评估工作。·35·2014年3月第3期麦华山：基于流域系统地貌超熵的泥石流危险性定量评价No．3Mar．20143．1评价区概况四川省川西高速公路地处四川省南部的雅安市、凉山州境内，线路全长为239．788km，受地形地貌、岩体性质、地质构造、气候因素等影响，沿线地形地质条件复杂，多处于新构造运动强烈的构造侵蚀山区，同时又是高地震烈度区，线路沿大渡河、安宁河两岸展布，其山高谷深，沟床比降较大，地质构造活动强烈，岩体破碎，各种不良地质现象广泛发育，泥石流分布广泛。3．2泥石

7、流流域系统演化阶段的划分蒋忠信根据超熵P和Ⅳ相应的值将泥石流流域地貌演化期定量划分为孕育、发展、旺盛、衰减与稳图1泥石流流域值、Ⅳ值与泥石流发育阶段定5个阶段，处于旺盛期的泥石流沟其超熵值与相应因此，可通过对流域地貌侵蚀形态的定量计算来的Ⅳ值变化范围较大(6xP的变化范围为[一0．09791反映泥石流流域地貌的演化阶段，实现泥石流危险性一一0．15—0]，对应的Ⅳ值变化范围为[1．23～的定量评价。2．0])，所蕴含的作息量相当丰富。王晓朋在艾南山可见，以沟谷纵剖面形态指数Ⅳ为媒介，可将小的研究基础上，把反映不同流域发展阶段的地貌信息流

8、域系统的超熵与流域稳定性、泥石流沟谷演化过程熵值划分标准作了作进一步的细化J。考虑到本次评有机地联系起来，从而为描述流域系统稳定性和泥石价的10条泥石流为评价区内重点防护的泥石流沟谷，流沟谷的危险程度提供新