CN111691528A - 自然灾害风险防范系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自然灾害风险防范系统，包括：第一、设置排水体系：其包括分布在边坡地表的多条水沟、分布在边坡山体内部的多个导水管以及排水总管道；第二、设置喷锚网体系：其包括多个导浆管、边坡混凝土层以及边坡护网。本发明强化防治措施，通过消减水灾与改善边坡，具有良好的护坡效果，能够有效防止边坡滑坡、坍塌，降低建设成本与维护成本，适合大规模推广。

Description

自然灾害风险防范系统

技术领域

本发明涉及自然灾害防范技术领域。更具体地说，本发明涉及一种自然灾害风险防范系统。

背景技术

地质环境或地质体发生变化可能产生滑坡，山体斜坡上某一部分岩土沿软弱结构面产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象，给人类和社会造成危害。我国是一个多山的国家，汛期暴雨频发期发生山体滑坡造成的巨大破坏力，摧毁农田、房舍、道路和水利水电设施等，甚至造成人员伤亡，严重威胁着我国山区居民生活、交通干线和市政建设的安全。不少山体滑坡等地质灾害的发生，是因为事前难以判识出潜在灾点，若是能加强防护以及判识潜在灾害，将大大减少这类自然灾害的发生。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种自然灾害风险防范系统，其强化防治措施，通过消减水灾与改善边坡，具有良好的护坡效果，能够有效防止边坡滑坡、坍塌，降低建设成本与维护成本，适合大规模推广。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种自然灾害风险防范系统，包括：

第一、设置排水体系：其包括分布在边坡地表的多条水沟、分布在边坡山体内部的多个导水管以及排水总管道，所述水沟与边坡方向大体一致，所述水沟为钢筋浇注混凝土形成的类匚形结构，所述水沟的底面设有一对排水槽以及期间的多个阻挡坝，所述排水槽具有一定凹陷深度，所述阻挡坝具有一定凸设高度，所述阻挡坝包括凸设于所述水沟底面的阻挡块、罩设于所述阻挡块顶部的排水网，所述阻挡块为上下贯通的口字形结构，所述导水管为上大下小的类管体结构，所述导水管的侧壁设有多个入水孔，所述排水总管道的埋设深度低于所述导水管，所述排水总管道包括多个主管道，每个主管道与多个分支管道连通，一条或多条水沟的所有阻挡块的底部通过分支管道与一个主管道连通，所述导水管的底部通过分支管道与主管道连通；

第二、设置喷锚网体系：其包括多个导浆管、边坡混凝土层以及边坡护网，所述导浆管由边坡地表垂直插设至山体内部，所述导浆管为上大下小的类管体结构，所述导浆管的侧壁设有多个出浆孔，所述出浆孔的管内侧上方粘贴有一柔性连接片，所述连接片的管内侧设有一加劲钢筋，所述连接片的下端为自由端，所述连接片的长度略大于所述出浆孔的直径、宽度小于所述出浆孔的直径，所述加劲钢筋的长度小于所述出浆孔的直径，所述导浆管的底部封闭、顶部设有注浆口，所述边坡混凝土层形成于完成导浆管注浆后的边坡，喷射混凝土之前预留有多个安装槽，所述边坡护网包括网体、弹性体，所述网体的四周设有多个带安装孔的延伸板，其通过高强度螺栓螺母安装于埋地基座，所述弹性体包括连接杆、压簧，所述连接杆的一端固接于所述网体的底面、另一端形成深入安装槽的爪并通过灌浆封装所述安装槽形成固定连接部，所述压簧套设于所述连接杆外周，其受到触压形成反向弹性力。

优选的是，还包括：

第三、设置监控体系：收集历史采集的边坡图像，包括边坡的正常状态和滑坡状态，采用RGB色彩模式进行颜色特征分割，得到边坡的正常RGB特征值和滑坡RGB特征值，将彩色图像转化灰度图像，采用灰度共生矩阵进行纹理特征分割，得到边坡的正常能量特征值、局部平稳特征值和滑坡的正常能量特征值、局部平稳特征值，将边坡的特征值数据传送至二分类支持向量机学习，得到判断边坡状态的训练模型；

安装摄像头在边坡附近拍摄边坡的图像，采用RGB色彩模式进行颜色特征分割，得到边坡的RGB特征值，将彩色图像转化灰度图像，采用灰度共生矩阵进行纹理特征分割，得到边坡的能量特征值、局部平稳特征值，将边坡的特征值数据传送至所述训练模型，判断边坡的当前状态，并生成报告发送至监控终端。

优选的是，历史采集的边坡图像包括五十张，其中二十五张为边坡的正常状态，另外二十五张为边坡的滑坡状态。

优选的是，所述排水槽的宽度为所述水沟宽度的1/5，所述排水槽的凹陷深度不超过10cm。

优选的是，所述水沟还包括多个支沟，支沟与所述水沟形成的角度为30-40°，所述支沟与所述水沟的排水槽连通。

优选的是，所述压簧外周设有伸缩套筒，其包括外筒体、内筒体，所述外筒体的顶端与所述网体固接，所述外筒体的内壁与所述内筒体的顶端滑动连接。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明强化防治措施，通过消减水灾与改善边坡，具有良好的护坡效果，能够有效防止边坡滑坡、坍塌，降低建设成本与维护成本，适合大规模推广；

第二、本发明将防治措施与监控措施相结合，稳定监测边坡状态，环境干扰小，性能稳定，降低运行成本，完善风险防范系统。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合细节对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种自然灾害风险防范系统，包括：

第一、为了克服地表水、地下水以及降雨的影响，消除水的危害，设置排水体系：其包括分布在边坡地表的多条水沟、分布在边坡山体内部的多个导水管以及排水总管道，水沟的设置尽快排除边坡所在山体范围内的雨水，所述水沟与边坡方向大体一致，自上至下延伸，相邻两个水沟的间距为50-60m，每条水沟的端面排水量采用近20-30年的最大流量作为设计标准，所述水沟为钢筋浇注混凝土形成的类匚形结构，硬化处理后具有良好的水密性，预埋钢筋加强水沟的强度，所述水沟的底面设有一对排水槽以及期间的多个阻挡坝，所述排水槽具有一定凹陷深度，形成排水明沟，适合雨量小时保护水沟避免频繁冲刷，及时疏干积水，同时当雨量大时配合阻挡坝，快速排除下层潜水，所述阻挡坝具有一定凸设高度，作为水流缓冲，所述阻挡坝包括凸设于所述水沟底面的阻挡块、罩设于所述阻挡块顶部的排水网，所述阻挡块为上下贯通的口字形结构，可采用M10浆砌石基础挡墙，水流量较大时，对上层积水进行物理拦截垃圾后通过排水网进入地下排水管道，保护水沟，避免外溢，所述导水管为上大下小的类管体结构，所述导水管的侧壁设有多个入水孔，土体的积水从入水孔进入导水管最终汇入地下排水管道，能够分担地表水压力，入水孔可设置拦截网，避免土体进入导水管堵塞，所述排水总管道的埋设深度低于所述导水管，所述排水总管道包括多个主管道，每个主管道与多个分支管道连通，形成树枝状排水渠，收集边坡积水，一条或多条水沟的所有阻挡块的底部通过分支管道与一个主管道连通，所述导水管的底部通过分支管道与主管道连通；

发生降水时，水沟收集来自路面和山体上流下来的雨水，排水槽将积水向地势低处流动，导水管收集地表渗透进入土壤的雨水通过分支管道排除，发生较大降水时，水沟内灌有大量流动积水，排水槽从下方将积水向地势低处流动，因重力势能形成一加速流道，阻挡块形成流动路径的缓冲块，增大水流速度，高出积水通过排水网进入地下排水主管道，导水管收集地表渗透进入土壤的雨水通过分支管道排除，排水主管道收集的雨水向地势低处流动，起到良好的泄洪排水护坡效果。实际施工中，需要获得较准确而足够的地质和水文地质资料之后，做详尽分析，再根据上述技术手段提出切合实际的设计方案。

第二、设置喷锚网体系：其包括多个导浆管、边坡混凝土层以及边坡护网，施工时，所述导浆管采用打桩的方式由边坡地表垂直插设至山体内部，所述导浆管为上大下小的类管体结构，导浆管的底部可采用尖锐端便于进入稳定层，所述导浆管的侧壁设有多个出浆孔，形成泥浆流动出口，所述出浆孔的管内侧上方粘贴有一柔性连接片，粘贴采用临时连接的方式，柔性连接片可采用可降解的塑胶片体，不易发生折断，但会随着外力相对于导浆管摆动，所述连接片的管内侧设有一加劲钢筋，加劲钢筋的自重大，未收到外力时静置于导浆管内部，所述连接片的下端为自由端，所述连接片的长度略大于所述出浆孔的直径、宽度小于所述出浆孔的直径，连接片的长度使得顶部临时连接的连接片携带加劲钢筋静置于导浆管内部，连接片的宽度使得形成泥浆的流动缺口，从而在泥浆压力下泄压摆动，所述加劲钢筋的长度小于所述出浆孔的直径，便于加劲钢筋随连接片被泥浆冲刷至导浆管外部，所述导浆管的底部封闭、顶部设有注浆口，导浆管的顶部注浆口外周土体锤击至压实，然后连接注浆机进行注浆，注浆过程中高压浆液进入导浆管，并冲刷连接片使其携带加劲钢筋摆动至出浆孔外部，形成伞状结构，泥浆硬化后形成高强度水泥，以稳固边坡，注浆的压力、浆液配方、注浆量根据边坡地质情况、土壤情况以及导浆管的分布情况计算决定或经验值决定，所述边坡混凝土层形成于完成导浆管注浆后的边坡，结合压力喷射装置以及混凝土砂浆进行施工面的喷涂，厚度控制在5-10cn，混凝土强度达到C30以上，以达到较好的加固效果，避免因自重造成的二次滑坡，喷射混凝土之前预留有多个安装槽，用于安装连接杆，所述边坡护网包括网体、弹性体，网体的形状可根据边坡坡体形状剪裁，可采用金属材质纸杯，覆盖遮挡边坡混凝土层，所述网体的四周设有多个带安装孔的延伸板，其通过高强度螺栓螺母安装于埋地基座，埋地基座可预浇注于边坡混凝土层，所述弹性体包括连接杆、压簧，连接杆、压簧均作防水涂层预处理，所述连接杆的一端固接于所述网体的底面、另一端形成深入安装槽的爪并通过灌浆封装所述安装槽形成固定连接部，爪与安装槽可进行固定连接，再次灌浆后形成硬化后的固定连接，所述压簧套设于所述连接杆外周，其受到触压形成反向弹性力，未受到外界的压力时，网体形成防护罩设左右，受到石块或泥土压力，压簧的弹力支撑网体，网体拦截坠落的石块等，形成缓冲承力面，减小对边坡混凝土层的危害，从而保护边坡。

同上，需要对地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质条件、工程地质特征和人类工程活动等进行仔细分析，再根据上述技术手段提出切合实际的设计方案。

在上述技术方案中，通过排除地表水，避免大量水进入岩体之中使岩土吸水饱和造成结构面软化，疏干地下水，截断渗入补给，构建稳固的边坡防护层结构，由导浆管形成的地下伞状结构、边坡混凝土层浇注的地表硬化防护结构、边坡护网形成的拦截承托结构，强化防治措施，通过消减水灾与改善边坡，具有良好的护坡效果，能够有效防止边坡滑坡、坍塌，降低建设成本与维护成本，适合大规模推广。

在另一种技术方案中，还包括：

第三、设置监控体系：收集历史采集的边坡图像，包括边坡的正常状态和滑坡状态，采用RGB色彩模式进行颜色特征分割，得到边坡的正常RGB特征值和滑坡RGB特征值，RGB颜色空间主要由红、绿、蓝3种基色叠加而成，用RGB565格式，用2个字节表示一个像素点的RGB值，红、绿、蓝三色依次占5、6、5个位，像素RGB域的分割为在分割的图像中找出某个范围内自己感兴趣的彩色样点集，设a为此集合的平均估计值，z为图像中任意一点，计算距离，若小于特定的阈值，则认为是是相似，计算的距离小于阈值的所有点构成实体球，在球面以及球内部的点都满足指定的彩色准则，将这些点标记为数值1，球外不满足的点标记为数值0，因此生成一幅二值图像，计算器相应的相应的平均值就可得到我们所要的特征；正常山体的RGB彩色分割图的高亮点分布分散，且边缘不明显，反之滑坡山体的高亮点分布集中，而且边缘较明显，所以对两者进行RGB彩色特征提取时，只需统计彩色分割图的高亮点数并计算暗点数与其点数的比值，就可区分山体的状态,根据公式直接将RGB彩色图像转化灰度图像，采用灰度共生矩阵进行纹理特征分割，计算灰度共生矩阵的能量、熵、惯性矩以及局部平稳特征值，得到边坡的正常能量特征值、局部平稳特征值和滑坡的正常能量特征值、局部平稳特征值，将边坡的特征值数据传送至二分类支持向量机学习，得到判断边坡状态的训练模型；

安装摄像头在边坡附近拍摄边坡的图像，采用RGB色彩模式进行颜色特征分割，得到边坡的RGB特征值，将彩色图像转化灰度图像，采用灰度共生矩阵进行纹理特征分割，得到边坡的能量特征值、局部平稳特征值，将边坡的特征值数据传送至所述训练模型，判断边坡的当前状态，并生成报告发送至监控终端。

在上述技术方案中，在山体滑坡多发地带建立监测点，利用先进的测量仪器与观测仪器对坡体进行全方面多方位的监测，并对滑坡稳定性进行评价，了解滑坡发生前的相关征兆，特别是遭遇强降雨、地震时，要加密监测坡体的变化。模拟得到滑坡山体的RGB特征值大于正常山体的RGB特征值；正常山体的能量特征值与局部平稳特征值都要比滑坡山体的大，这说明正常山体的纹理变化均匀且稳定，而滑坡山体的熵值和惯性矩都比正常山体的大许多。通过信息传输设备将监测数据与视频监控文件传送，对监测数据集中进行分析，一旦发生自然灾害时，能够快速预警。

在另一种技术方案中，历史采集的边坡图像包括五十张，其中二十五张为边坡的正常状态，另外二十五张为边坡的滑坡状态。系统算法的精度决定监测测效果，采用50个样本进行模型训练，能够获得较准确的监测效果。

在另一种技术方案中，所述排水槽的宽度为所述水沟宽度的1/5，所述排水槽的凹陷深度不超过10cm。便于快速引流。

在另一种技术方案中，所述水沟还包括多个支沟，支沟与所述水沟形成的角度为30-40°，所述支沟与所述水沟的排水槽连通。避免横切边坡，实现不渗漏、不溢流。

在另一种技术方案中，所述压簧外周设有伸缩套筒，其包括外筒体、内筒体，所述外筒体的顶端与所述网体固接，所述外筒体的内壁与所述内筒体的顶端滑动连接。减小因恶劣天气对压簧的影响。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的细节。

Claims (6)

1.自然灾害风险防范系统，其特征在于，包括：

第一、设置排水体系：其包括分布在边坡地表的多条水沟、分布在边坡山体内部的多个导水管以及排水总管道，所述水沟与边坡方向大体一致，所述水沟为钢筋浇注混凝土形成的类匚形结构，所述水沟的底面设有一对排水槽以及期间的多个阻挡坝，所述排水槽具有一定凹陷深度，所述阻挡坝具有一定凸设高度，所述阻挡坝包括凸设于所述水沟底面的阻挡块、罩设于所述阻挡块顶部的排水网，所述阻挡块为上下贯通的口字形结构，所述导水管为上大下小的类管体结构，所述导水管的侧壁设有多个入水孔，所述排水总管道的埋设深度低于所述导水管，所述排水总管道包括多个主管道，每个主管道与多个分支管道连通，一条或多条水沟的所有阻挡块的底部通过分支管道与一个主管道连通，所述导水管的底部通过分支管道与主管道连通；

第二、设置喷锚网体系：其包括多个导浆管、边坡混凝土层以及边坡护网，所述导浆管由边坡地表垂直插设至山体内部，所述导浆管为上大下小的类管体结构，所述导浆管的侧壁设有多个出浆孔，所述出浆孔的管内侧上方粘贴有一柔性连接片，所述连接片的管内侧设有一加劲钢筋，所述连接片的下端为自由端，所述连接片的长度略大于所述出浆孔的直径、宽度小于所述出浆孔的直径，所述加劲钢筋的长度小于所述出浆孔的直径，所述导浆管的底部封闭、顶部设有注浆口，所述边坡混凝土层形成于完成导浆管注浆后的边坡，喷射混凝土之前预留有多个安装槽，所述边坡护网包括网体、弹性体，所述网体的四周设有多个带安装孔的延伸板，其通过高强度螺栓螺母安装于埋地基座，所述弹性体包括连接杆、压簧，所述连接杆的一端固接于所述网体的底面、另一端形成深入安装槽的爪并通过灌浆封装所述安装槽形成固定连接部，所述压簧套设于所述连接杆外周，其受到触压形成反向弹性力。

2.如权利要求1所述的自然灾害风险防范系统，其特征在于，还包括：

第三、设置监控体系：收集历史采集的边坡图像，包括边坡的正常状态和滑坡状态，采用RGB色彩模式进行颜色特征分割，得到边坡的正常RGB特征值和滑坡RGB特征值，将彩色图像转化灰度图像，采用灰度共生矩阵进行纹理特征分割，得到边坡的正常能量特征值、局部平稳特征值和滑坡的正常能量特征值、局部平稳特征值，将边坡的特征值数据传送至二分类支持向量机学习，得到判断边坡状态的训练模型；

安装摄像头在边坡附近拍摄边坡的图像，采用RGB色彩模式进行颜色特征分割，得到边坡的RGB特征值，将彩色图像转化灰度图像，采用灰度共生矩阵进行纹理特征分割，得到边坡的能量特征值、局部平稳特征值，将边坡的特征值数据传送至所述训练模型，判断边坡的当前状态，并生成报告发送至监控终端。

3.如权利要求2所述的自然灾害风险防范系统，其特征在于，历史采集的边坡图像包括五十张，其中二十五张为边坡的正常状态，另外二十五张为边坡的滑坡状态。

4.如权利要求1所述的自然灾害风险防范系统，其特征在于，所述排水槽的宽度为所述水沟宽度的1/5，所述排水槽的凹陷深度不超过10cm。

5.如权利要求1所述的自然灾害风险防范系统，其特征在于，所述水沟还包括多个支沟，支沟与所述水沟形成的角度为30-40°，所述支沟与所述水沟的排水槽连通。

6.如权利要求1所述的自然灾害风险防范系统，其特征在于，所述压簧外周设有伸缩套筒，其包括外筒体、内筒体，所述外筒体的顶端与所述网体固接，所述外筒体的内壁与所述内筒体的顶端滑动连接。