CN113096361B - 基于水位突变的堵溃型泥石流预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于水位突变的堵溃型泥石流预警方法，包括：S1.在沟道上设置水位传感器，水位传感器设置在泥石流危害区的上游，预警中心对水位传感器设置单位监测时长；S2.水位传感器将数据传输至预警中心，预警中心获取水位传感器的数据，计算沟道的平均水位与平均波动幅度；S3.当预警中心监测到水位传感器监测的水位数据下降超过平均波动幅度时，预警中心根据超过的程度发布不同等级的预警信息；以及S4.当预警中心监测到水位传感器监测的水位数据下降后突然大幅上升而后下降至稳定水位时，且稳定水位至少持续两个单位监测时长时，预警中心解除预警信息。通过上述预警方法能够预警堵溃型泥石流并增加预警提前量，减少泥石流对人或物带来的灾害。

Description

基于水位突变的堵溃型泥石流预警方法
技术领域
本发明涉及自然灾害预警方法领域，具体涉及一种基于水位突变的堵溃型泥石流预警方法。
背景技术
泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快、流量大、物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。
泥石流灾害防御主要通过搬迁避让、工程防御、监测预警等措施。其中监测预警主要采用雨量、水位、次声等指标，采用水位时一般通过水位警戒线进行泥石流报警。当水位传感器监测到水位暴涨且超过警戒线时进行泥石流预警。此时预警提前量为水位传感器至危害区的距离与泥石流流速的比值。由于距离有限，导致预警提前量难以保障危害区居民有序疏散。
发明内容
本发明公开了一种基于水位突变的泥石流预警方法，其能够解决现有技术的缺陷，提高泥石流预警提前量，具体地，一种基于水位突变的泥石流预警方法，其包括以下步骤：S1.在沟道上设置水位传感器，所述水位传感器设置在泥石流危害区的上游，预警中心对所述水位传感器设置单位监测时长；S2.所述水位传感器将数据传输至所述预警中心，所述预警中心获取所述水位传感器的数据，计算所述沟道的平均水位与平均波动幅度；S3.当所述预警中心监测到所述水位传感器监测的水位数据下降超过所述平均波动幅度时，所述预警中心发布预警信息；以及S4.当所述预警中心监测到所述水位传感器监测的水位数据下降后突然大幅上升而后下降至稳定水位时，且稳定水位至少持续两个所述单位监测时长时，所述预警中心解除所述预警信息。
根据本发明的实施例，所述单位监测时长的计算公式为：T＝L/V,其中L为水位传感器点位以上的沟道长度，单位为m；V为水位传感器点位的流速，单位为m/s。
根据本发明的实施例，所述S3步骤具体为：若所述预警中心监测到所述水位传感器在所述单位监测时长内的水位下降超过1.2倍所述平均波动幅度时，所述预警中心发布四级预警信息；若所述预警中心监测到所述水位传感器在所述单位监测时长内的水位下降幅度超过1.5倍所述平均波动幅度时，所述预警中心发布三级预警信息；若所述预警中心监测到所述水位传感器在在所述单位监测时长内监测到的水位下降幅度超过2倍所述平均波动幅度后，所述预警中心发布二级预警信息；以及若所述预警中心发布二级预警信息后，所述预警中心监测到所述水位传感器的水位降至稳定水位时所述预警中心发布一级预警信息。
根据本发明的实施例，所述稳定水位为水位陡降后形成的新的水位状态，包含新的水位高度和新的波动幅度。
根据本发明的实施例，所述预警中心发布四级预警信息后缩短水位传感器的数据采集周期，使采集周期低于0.5倍的所述单位监测时长。
根据本发明的实施例，所述预警中心发布所述预警信息后，所述预警中心结合所述水位传感器的位置与所述预警信息生成提前量基数，所述提前量基数为所述水位传感器的设置位置与所述泥石流危害区之间的泥石流运动时长t1加根据所述预警信息判断出的滑坡堵塞至堵溃的时长t2。
根据本发明的实施例，所述t2与所述预警信息的等级成反比关系。
根据本发明的实施例，所述预警中心发布四级预警时，所述预警中心提示启动业务响应，预警中心人员进入应急状态，加强现场巡查，将所述单位监测时长缩短至少一半；所述预警中心发布三级预警时，所述预警中心启动疏散准备，加强现场巡查，缩短采集周期至所述单位监测时长的一半以下；所述预警中心发布二级或一级预警时，所述预警中心启动应急疏散预案，组织现场人员疏散至安全地点；所述预警中心解除预警时，所述预警中心评估灾后用地适宜性，开展善后工作。
根据本发明的实施例，所述S2步骤中计算所述沟道的平均水位与平均波动幅度包括所述预警中心解算所述平均水位与所述平均波动幅度以及所述水位传感器解算所述平均水位与所述平均波动幅度。
通过采用上述技术方案，本发明主要有如下几点技术效果：
1.根据监测到的单位监测时长内水位骤降信号进行堵溃型泥石流预警，相比以往根据溃决后的水位上涨信号进行预警的做法，能够将堵塞至溃决的时间纳入预警提前量，具有更长的预警提前量，有助于保障灾害区的居民有序疏散；
2.水位传感器可设置在离危害区更近、通信信号更强的位置，提高信息传输的可靠性；
3.根据水位的不同突变程度进行不同等级的预警或解除预警，提高预警响应对策的针对性；
4.根据监测到的水位突变信息，加密监测水位，能够为预警分析提供更为精细和可靠的水位数据。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的基于水位突变的泥石流预警方法的示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式。
请参照图1，本发明公开了一种基于水位突变的泥石流预警方法，其包括以下步骤：
S1.在沟道上设置水位传感器，所述水位传感器设置在泥石流危害区的上游，预警中心对所述水位传感器设置单位监测时长；
S2.所述水位传感器将数据传输至所述预警中心，所述预警中心获取所述水位传感器的数据，计算所述沟道的平均水位与平均波动幅度；
S3.当所述预警中心监测到所述水位传感器监测的水位数据下降超过所述平均波动幅度时，所述预警中心发布预警信息；以及
S4.当所述预警中心监测到所述水位传感器监测的水位数据下降后突然大幅上升而后下降至稳定水位时，且稳定水位至少持续两个所述单位监测时长时，所述预警中心解除所述预警信息。
本实施例中的S1步骤中将水位传感器设置在泥石流危害区的上游，水位传感器的具体设置位置与预警中心设置的单位监测时长以及设置位置的水流速度有关。具体地，本实施例中的单位监测时长的计算公式为T＝L/V,其中L为水位传感器点位以上的沟道长度，单位为m；V为水位传感器点位的流速，单位为m/s。因此，监测人员确定水位传感器的位置时，通常先获取河道中的水流速度，根据不同的河道情况(是否容易发生泥石流)来确定具体的单位监测时长从而确定水位传感器的具体设置位置。通过设置单位监测时长，水位传感器能够实时监测河道中的水位情况与水位突变情况，从而能够及时针对水位异常发出预警信息，及时疏散危害区中的群众以及物资。
本实施例中S2步骤中，对预警信号的解算方法不做限定，解算方法可以是预警信号在水位传感器端进行解算，或水位传感器将水位数据传输至预警中心后在预警中心解算预警信号，具体根据每个沟道的情况因地制宜。在此对S2步骤中计算沟道的平均水位与平均波动幅度的具体方式不做限定，可以对所有单位监测时长中监测出的水位与波动幅度信息进行算术平均计算出平均水位与平均波动幅度或采用其他计算方法得出。
S3步骤中的具体判断方法为：若预警中心监测到水位传感器在单位监测时长内的水位下降幅度超过1.2倍平均波动幅度时，预警中心发布四级预警信息；若预警中心监测到水位传感器在单位监测时长内的水位下降幅度超过1.5倍平均波动幅度时，预警中心发布三级预警信息；若预警中心监测到水位传感器在在单位监测时长内监测到的水位下降幅度超过2倍平均波动幅度后，预警中心发布二级预警信息；以及若预警中心发布二级预警信息后，预警中心监测到水位传感器的水位降至稳定水位时预警中心发布一级预警信息。其中，稳定水位是指水位陡降后形成的新的稳定的水位状态，稳定水位包括了新的水位高度和新的波动幅度。
本实施例中的平均波动幅度为沟道上的水位在未发生泥石流的情况下的水位平均波动幅度，其与每个沟道的具体情况相关，例如降雨量等参数，水位传感器根据监测数据对平均波动幅度进行计算，计算出一个平均波动幅度区间以区分发生泥石流灾害与未发生泥石流灾害。当水位传感器检测的水位在单位监测时长内的水位下降超过1.2倍平均波动幅度时，说明堵塞可能已经发生，因此预警中心发布四级预警信息。当水位传感器在单位监测时长内的水位下降幅度超过1.5倍的平均波动幅度时，说明堵塞的可能性明显增强，因此预警中心发布三级预警信息，泥石流危害区需尽快进行疏散与其他工作。当水位传感器在单位监测时长内监测到的水位下降幅度超过2倍平均波动幅度后，说明堵塞完成程度较高，溃决危险性进一步上升，预警中心发布二级预警信息。当监测到水位下降至某个稳定水位时，说明堵塞已完成，堵溃型泥石流已具备发生条件，预警中心发布一级预警信息。在此需要说明的是，预警中心发布预警信息的等级是根据水位传感器在单位监测时长内的水位下降幅度发出的，预警信息的发布并不存在先后顺序而是完全参照水位传感器在单个监测时长内的监测情况发出。即，若堵塞的强度很大且发生时间短，水位传感器在单位监测时长内的水位下降直接超过2倍平均波动幅度，此时预警中心直接发出一级预警信息；若堵塞的强度适中且发生时间长，预警中心也可按照四级预警信息至一级预警信息的顺序发出预警信息。
堵溃型泥石流发生后，沟道内的水位的变化频率相较于平时显著提升，若还保持原有的数据采集周期，水位传感器会错过很多重要的变化信息，从而对泥石流的强度产生误判。因此为了能够及时监测出沟道的水位信息，本实施例中在预警中心发布四级预警信息后，缩短水位传感器的数据采集周期，使采集周期低于0.5倍的单位监测时长，缩短水位传感器两次数据采集之间的间隔，水位传感器更加密集的采集水位信息能够避免水位传感器遗漏重要的水位变化信息。预警中心发布预警信息后，预警中心结合水位传感器的位置与预警信息生成提前量基数以计算疏散时间，提前量基数为水位传感器的设置位置与泥石流危害区之间的泥石流运动时长t1加根据所述预警信息判断出的滑坡堵塞至堵溃的时长t2，t2与所述预警信息的等级成反比关系，通过增加预警信息的等级判断滑坡堵塞至堵溃的时长t2，预警中心能够准确计算出从堵溃型泥石流发生后的疏散时间，从而合理安排疏散策略。预警信息的等级与堵溃危险性成反比。。
预警中心根据不同的预警信息做出不同的响应，本实施例中预警中心发布四级预警时，预警中心提示启动业务响应，预警中心人员进入应急状态，加强现场巡查，缩短采集周期至所述单位监测时长的一半以下；预警中心发布三级预警时，预警中心启动疏散准备，加强现场巡查，缩短单位监测时长；预警中心发布二级或一级预警时，预警中心启动应急疏散预案，组织现场人员疏散至安全地点。当预警中心解除预警时，预警中心评估灾后用地适宜性并开展后续工作。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种基于水位突变的泥石流预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在沟道上设置水位传感器，所述水位传感器设置在泥石流危害区的上游，预警中心对所述水位传感器设置单位监测时长；
S2.所述水位传感器将数据传输至所述预警中心，所述预警中心获取所述水位传感器的数据，计算所述沟道的平均水位与平均波动幅度；
S3.当所述预警中心监测到所述水位传感器监测的水位数据下降超过所述平均波动幅度时，所述预警中心发布预警信息；以及
S4.当所述预警中心监测到所述水位传感器监测的水位数据下降后突然大幅上升而后下降至稳定水位时，且稳定水位至少持续两个所述单位监测时长时，所述预警中心解除所述预警信息；
所述单位监测时长的计算公式为：
T＝L/V,其中L为水位传感器点位以上的沟道长度，单位为m；V为水位传感器点位的流速，单位为m/s；
所述S3步骤具体为：
若所述预警中心监测到所述水位传感器在所述单位监测时长内的水位下降超过1.2倍所述平均波动幅度时，所述预警中心发布四级预警信息；
若所述预警中心监测到所述水位传感器在所述单位监测时长内的水位下降幅度超过1.5倍所述平均波动幅度时，所述预警中心发布三级预警信息；
若所述预警中心监测到所述水位传感器在在所述单位监测时长内监测到的水位下降幅度超过2倍所述平均波动幅度后，所述预警中心发布二级预警信息；以及
若所述预警中心发布二级预警信息后，所述预警中心监测到所述水位传感器的水位降至稳定水位时所述预警中心发布一级预警信息。
2.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：
所述稳定水位为水位陡降后形成的新的水位状态，包含新的水位高度和新的波动幅度。
3.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：
所述预警中心发布四级预警信息后缩短水位传感器的数据采集周期，使采集周期低于0.5倍的所述单位监测时长。
4.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：
所述预警中心发布所述预警信息后，所述预警中心结合所述水位传感器的位置与所述预警信息生成提前量基数，所述提前量基数为所述水位传感器的设置位置与所述泥石流危害区之间的泥石流运动时长t1加根据所述预警信息判断出的滑坡堵塞至堵溃的时长t2。
5.根据权利要求4所述的预警方法，其特征在于：
所述t2与所述预警信息的等级成反比关系。
6.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：
所述预警中心发布四级预警时，所述预警中心提示启动业务响应，预警中心人员进入应急状态，加强现场巡查，缩短采集周期至所述单位监测时长的一半以下；
所述预警中心发布三级预警时，所述预警中心启动疏散准备，加强现场巡查，缩短所述单位监测时长；
所述预警中心发布二级或一级预警时，所述预警中心启动应急疏散预案，组织现场人员疏散至安全地点；
所述预警中心解除预警时，所述预警中心评估灾后用地适宜性，开展善后工作。
7.根据权利要求1所述的预警方法，其特征在于：
所述S2步骤中计算所述沟道的平均水位与平均波动幅度包括所述预警中心解算所述平均水位与所述平均波动幅度以及所述水位传感器解算所述平均水位与所述平均波动幅度。
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