CN104299367A - 一种滑坡灾害多级综合监测预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑坡灾害多级综合监测预警方法,它涉及一种滑坡监测预警方法。根据典型滑坡灾害的地形地质条件,建立基于三种预警指标的四级综合预警模型,通过室内外典型降雨滑坡模型实验的方法确定模型参数类型和预警临界值指标,开展典型滑坡灾害与降雨量的相关性统计分析,建立适合典型滑坡灾害预警的数学计算方法。结合具体的监测数据,及时进行监测信息反馈,对灾害预警数学模型进行多个水文年的检验和修正,得到一种滑坡灾害多级综合监测预警方法。并给出直观的临界值域判别图形和分析曲线,以及预警标准说明。本发明提高降雨滑坡监测预警的质量和效果,拟为解决地质灾害监测预警中准确率提供一种科学的理论和技术方法。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种滑坡监测预警方法,具体涉及一种滑坡灾害多级综合监测预警方法。
背景技术
目前,国内外使用较多且比较有效的预警方法有现象监测预警、数理统计预警、非线性系统理论预警以及地球内外动力耦合预警。现象监测预警:形成于滑坡理论研究初期,主要代表性的有日本学者斋藤迪孝提出的加速蠕变的微分方程模型,并且采用该模型预报了日本的高场山滑坡警,属于滑坡经验预报法。数理统计预警:这一阶段不但经验式和统计学方法有了进一步的发展,还出现了敏感性制图、信息论等预报方法、数理科学的一些新理论。非线性系统理论预:由于非线性科学的发展,许多专家学者将该理论引入到滑坡预报当中。地球内外动力耦合预警:通过耦合内外动力作用的方法建立统一的地质灾害动力学模型与预测模型。
从现有研究来看,滑坡预警方法仍然存在真正操作性不强、能普遍推广应用的预测系统没有建立,难以作到多因子综合预警相结合。
发明内容
针对现有技术上存在的不足,本发明目的是在于提供一种滑坡灾害多级综合监测预警方法,根据典型滑坡灾害的地形地质条件,建立基于三种预警指标的四级综合预警模型,通过室内外典型降雨滑坡模型实验的方法确定模型参数类型和预警临界值指标,开展典型滑坡灾害与降雨量的相关性统计分析,建立适合典型滑坡灾害预警的数学计算方法。提高降雨滑坡监测预警的质量和效果,拟为解决地质灾害监测预警中准确率提供一种科学的理论和技术方法。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:一种滑坡灾害多级综合监测预警方法,其包括以下步骤:(1)通过历史纪 录监测数据和滑坡变形破坏模型试验,计算滑坡监测预警临界阈值。根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能;
(2)如果监测数值大于临界值。根据每个滑坡发生指数,确定滑坡可能发生的地点和滑坡发生的可能性大小,划定预警预报等级;
(3)确定四级预警和预警境界区域;
(4)发布预警结果,同时结合预警区群测群防网络体系,直接通知监测责任人,做好防灾、避灾准备。
所述的步骤(1)中对监测数据和模型试验数据进行综合分析,建立临界值表达式为:
R1=-0.153Rt3+45
式中:R1为滑坡发生当日(日)降雨量;
RT3为滑坡发生当日前3日累计降雨量。
所述的步骤(3)中的四级预警为:预警级别和预警标准根据滑坡变形破坏的紧急程度、危害大小、涉及范围、以及变形阶段、发生概率等一般将滑坡监测预警级别分为四级,一般(IV级)、较重(III级)、严重(II级)、特别严重(I级)四个级别,并分别采用蓝色、黄色、橙色和红色加以识别。
本发明的有益效果:通过典型滑坡监测仪器设备的三种预警指标的划分,开展降雨滑坡渗流-结构破坏模型试验,研究滑坡在地表水渗流过程中,应力变化引起坡体结构破坏规律。通过典型降雨型滑坡变形与降雨量相关性统计分析,结合模拟试验结果对比,确定降雨滑坡监测预警的1~4级临界值域。通过已有的滑坡远程实时监测预警 系统进行2个水文年检验,提高滑坡综合预警临界值判定的可靠性。探索出将降雨滑坡雨量-变形量相关性统计结果,滑坡渗流-结构破坏模型试验结果,野外实地监测预警系统检验结果,三者相结合的预警临界值确定的系统理论和技术方法,提高预警的可靠性。确定降雨滑坡临界值既与滑坡破坏机理的基础理论研究相关,又与降雨量相关统计分析方法相关,而不是一个单因素就能获得的结果。这种新方法,提高降雨滑坡监测预警的质量和效果,拟为解决地质灾害监测预警中准确率提供一种科学的理论和技术方法。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明;
图1为本发明的方法流程图;
图2为本发明的实施例1中的某典型降雨滑坡模型室内模型试验图;
图3本发明的实施例1中的降雨量与累计降雨量的关系图;
图4为本发明的实施例1中的降雨量预警图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
参照图1,本具体实施方式采用以下技术方案:针对典型滑坡监测预警方法的不足,根据典型滑坡灾害的地形地质条件,建立基于三种预警指标的四级综合预警模型,通过室内外典型降雨滑坡模型实验的方法确定模型参数类型和预警临界值指标,开展典型滑坡灾害与降雨量的相关性统计分析,建立适合典型滑坡灾害预警的数学计算方 法。结合具体的监测数据,及时进行监测信息反馈,对灾害预警数学模型进行多个水文年的检验和修正,得到一种滑坡灾害多级综合监测预警方法。并给出直观的临界值域判别图形和分析曲线,以及预警标准说明。
预警模型和指标:对于不同类型的滑坡,目前所提出的滑坡预报判据都是不完善的,都还没有提出具有明确物理意义的预报判据。滑坡预报判据的个性特征,主要在于滑坡发生的机制各不相同,另外各种类型的滑坡都无法用统一的变形监测曲线来表征滑坡的运动行为。因此,要运用滑坡的预报判据,必须具体问题具体分析,针对滑坡的实际情况采取合理的预报判据。
(1)、降雨量判据
在滑坡众多的影响因素之中,降雨是最主要的触发因素之一。降雨对滑坡的影响取决于滑坡的大小、运动特征和物质组成等,浅层滑坡通常由短历时强降雨诱发,而大多数较深层滑坡主要受年降雨的变化的影响。因此,在进行典型滑坡详细的工程地质勘察的基础上,开展室内外滑坡模型实验的方法检验临界降雨量预警判据在滑坡预警预报中具有较大的实用价值。
(2)、变形数据判据
大量监测资料统计结果表明,滑坡变形速率从0.1mm/d到1000mm/d不等。岩质边坡一般为10mm/d、14.4mm/d或者24mm/d;粘土斜坡的临界变形速率为0.1mm/d。因此,采用变形速率判据时,必须对所预报的滑坡进行深入的滑动机制分析。
(3)、宏观预判
滑坡在发生前的宏观迹象、主要有以下几点:
1)滑坡整体滑移前局部小崩塌不断发生且趋于频繁;
2)地下水的异常变化,例如滑坡体内或滑坡附近地下井水的突然异常;
3)动物异常,滑体上的动物常常在滑坡发生前有明显的异常表现;
4)泉水变化,滑坡前缘突然有带状分布的泉水大量涌出。
本具体实施方式的典型滑坡综合预警:
(1)预警指标
典型降雨滑坡预警预报的三个指标为:临界降雨量指数R、滑坡变形速率指数D和宏观变化预判指数F。预警指数与监测指标之间的关系见表1。
表1 预警指数与监测指标的关系
(2)预警级别和预警标准
预警级别和预警标准根据滑坡变形破坏的紧急程度、危害大小、涉及范围、以及变形阶段、发生概率等一般将滑坡监测预警级别分为四级,一般(IV级)、较重(III级)、严重(II级)、特别严重(I级)四个级别,并分别采用蓝色、黄色、橙色和红色加以识别。具体内容见表2。
表2 滑坡灾害预警级别及其响应
本具体实施方式的预警方法:
(1)通过室内外模型实验的方法,确定各预警指数临界值;
(2)开展典型滑坡变形破坏事件与降雨量的相关性统计分析,计算降雨临界值数,根据降雨临界指数确定滑坡发生概率见表3;
(3)滑坡发生的可能性有多大,通过降雨诱发滑坡发生概率及滑坡变形速率及宏观表象综合判定,划定预警预测等级;
(4)确定四级预警级别;
表3 临界降雨指数与滑坡发生概率的关系
注:结合气象部分24小时降雨量进行综合预警。
本具体实施方式的多级综合监测预警流程如图1所示:
(1)通过历史纪录监测数据和滑坡变形破坏模型试验,计算滑坡监测预警临界阈值。根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能;
(2)如果监测数值大于临界值。根据每个滑坡发生指数,确定滑坡可能发生的地点和滑坡发生的可能性大小,划定预警预报等级;
(3)确定四级预警和预警境界区域;
(4)发布预警结果,同时结合预警区群测群防网络体系,直接通知监测责任人,做好防灾、避灾准备。
实施例1:(1)室内(外)模型试验:某典型降雨滑坡模型室内模型试验如图2;
(2)监测数据分析
对监测数据和模型试验数据进行综合分析,见图3。
建立临界值表达式为:
R1=-0.153Rt3+45
式中:R1为滑坡发生当日(日)降雨量;
RT3为滑坡发生当日前3日累计降雨量。
(3)多级综合预警方法
多级综合预警方法见表4。
(4)雨量预警:如图4所示。
为:R=R1+0.153Rt3-45;当R≥0时,滑坡将有可能发生;当R<0时,滑坡基本不会发生。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种滑坡灾害多级综合监测预警方法,其特征在于,其包括以下步骤:(1)通过历史纪录监测数据和滑坡变形破坏模型试验,计算滑坡监测预警临界阈值;根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能;
(2)如果监测数值大于临界值;根据每个滑坡发生指数,确定滑坡可能发生的地点和滑坡发生的可能性大小,划定预警预报等级;
(3)确定四级预警和预警境界区域;
(4)发布预警结果,同时结合预警区群测群防网络体系,直接通知监测责任人,做好防灾、避灾准备。
2.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害多级综合监测预警方法,其特征在于,所述的步骤(1)中对监测数据和模型试验数据进行综合分析,建立临界值表达式为:
R1=-0.153Rt3+45
式中:R1为滑坡发生当日(日)降雨量;
RT3为滑坡发生当日前3日累计降雨量。
3.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害多级综合监测预警方法,其特征在于,所述的步骤(3)中的四级预警为:预警级别和预警标准根据滑坡变形破坏的紧急程度、危害大小、涉及范围、以及变形阶段、发生概率等一般将滑坡监测预警级别分为四级,一般、较重、严重、特别严重四个级别,并分别采用蓝色、黄色、橙色和红色加以识别。
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