CN116469232A - 一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法及设备 - Google Patents

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CN116469232A CN202310248259.7A CN202310248259A CN116469232A CN 116469232 A CN116469232 A CN 116469232A CN 202310248259 A CN202310248259 A CN 202310248259A CN 116469232 A CN116469232 A CN 116469232A
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Abstract

本发明提出一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法及设备，该方法根据实际水位调度方案，结合地质条件、工程经验类比、数值计算及安全系数判别等分析，建立库水位骤降幅度与滑坡塑性区贯通率及安全系数关系，根据塑性区贯通率及规范要求库水位骤降滑坡设计安全系数确定临界降幅值，以确定库水位降幅预警值。本发明基于滑坡地质资料，全方面综合判断库水位骤降引起的滑坡防灾减灾，该体系概念明确，操作方便，适用面广，可适合于流域水库运行库岸滑坡防灾减灾应用。通过本发明，能够以环境友好和防灾减灾的导向，定期对滑坡安全性进行复核，更新库水位预警值，并发布库水位预警信号，形成基于库水位骤降的滑坡安全预警预报技术方法。

Description

一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法及设备
技术领域
本发明涉及滑坡灾害防治技术领域，尤其涉及一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法、装置、设备、存储介质。
背景技术
大型水电工程所处地质环境复杂，库坝区滑坡安全性是水电站安全建设及有效运行的关键。库区大量滑坡由库水位骤降引起，库水位变化会诱发滑坡变形失稳，建立库水位骤降的滑坡安全预警至关重要。
发明内容
本发明提供一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法、装置、设备、存储介质，旨在科学地进行库区滑坡的水位骤降预警，使库区滑坡的水位骤降预警更有合理性、科学性和安全性。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，包括：
构建库水位骤降预警模型，以确定库水位骤降预警阈值；其中，库水位骤降预警模型包括工程经验类比模块、数值计算塑性区贯通率判断模块和安全系数判别模块；
获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值；
采集实时的库水位骤降参数，与库水位骤降预警阈值进行对比，若库水位骤降参数中的至少一者大于库水位骤降预警阈值中的对应数据，则进行预警。
其中，水位骤降预警模型中，
工程经验类比模块用于对照工程地质条件相近的库岸滑坡，采用工程地质条件相近的库岸滑坡的库水位骤降阈值作为第一库水位骤降阈值；
数值计算塑性区贯通率判断模块用于对库岸进行稳定性计算，水位骤降幅度越大，塑性区贯通率越高，根据滑坡数值计算得到塑性区贯通率确定第二库水位骤降阈值；
安全系数判别模块采用极限平衡法，根据地质资料计算不同水位骤降幅度下滑坡的安全系数，将计算结果与相关规范要求库水位骤降的滑坡设计安全系数进行对比，确定第三库水位骤降阈值。
其中，库水位骤降预警历史数据包括当前日的前一日作为最后一日的日最大降幅、周最大总降幅及15日最大总降幅；基于库水位骤降预警历史数据确定的库水位骤降预警阈值包括当前日的前一日作为最后一日的日最大降幅阈值、周最大总降幅阈值及15日最大总降幅阈值。
其中，获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值的步骤中，包括步骤：
通过将库水位骤降预警历史数据输入库水位骤降预警模型，得到第一库水位骤降阈值、第二库水位骤降阈值和第三库水位骤降阈值；
对比第一库水位骤降阈值、第二库水位骤降阈值和第三库水位骤降阈值，选取其中的日最大降幅阈值、周最大总降幅阈值及15日最大总降幅阈值中的最小值，组合得到库水位骤降阈值。
其中，还包括步骤：
定时更新库水位骤降预警历史数据，并通过库水位骤降预警模型更新库水位骤降预警阈值。
其中，安全系数判别模块采用极限平衡法，规范要求滑坡设计安全系数，按滑坡所处的位置、滑坡重要性及产生的危害性确定滑坡类别及滑坡等级；库岸滑坡稳定性分析时分为持久工况、短暂工况及偶然工况，不同工况下滑坡设计安全系数不同，其中库水位骤降工况属于短暂工况；根据确定的滑坡类型、滑坡等级以及短暂工况下确定设计安全系数，并根据滑坡安全系数划分确定特定滑坡安全系数判据。
其中，规范要求确定设计安全系数根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)和《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T 5353-2006)规定进行设计。
本发明的第二个目的在于提出一种基于库水位骤降的滑坡安全预警装置，包括：
模型构建模块，用于构建库水位骤降预警模型，以确定库水位骤降预警阈值；其中，库水位骤降预警模型包括工程经验类比模块、数值计算塑性区贯通率判断模块和安全系数判别模块；
阈值计算模块，用于获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值；
预警模块，用于采集实时的库水位骤降参数，与库水位骤降预警阈值进行对比，若库水位骤降参数中的至少一者大于库水位骤降预警阈值中的对应数据，则进行预警。
本发明的第三个目的在于提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述技术方案的方法中的各步骤。
本发明的第四个目的在于提出存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行根据前述技术方案的方法中的各步骤。
区别于现有技术，本发明提供的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，根据实际水位调度方案，结合地质条件、工程经验类比、数值计算及安全系数判别等分析，建立库水位骤降幅度与滑坡塑性区贯通率及安全系数关系，根据塑性区贯通率及规范要求库水位骤降滑坡设计安全系数确定临界降幅值，以确定库水位降幅预警值。本发明基于滑坡地质资料，全方面综合判断库水位骤降引起的滑坡防灾减灾，该体系概念明确，操作方便，适用面广，可适合于流域水库运行库岸滑坡防灾减灾应用。通过本发明，能够以环境友好和防灾减灾的导向，定期对滑坡安全性进行复核，更新库水位预警值，并发布库水位预警信号，形成基于库水位骤降的滑坡安全预警预报技术方法。
附图说明
本发明的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明提供的一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法的逻辑示意图。
图3是本发明提供的一种基于库水位骤降的滑坡安全预警装置的结构示意图。
图4是本发明提供的一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1为本发明实施例所提供的一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，包括：
步骤S110：构建库水位骤降预警模型，以确定库水位骤降预警阈值；其中，库水位骤降预警模型包括工程经验类比模块、数值计算塑性区贯通率判断模块和安全系数判别模块。
水位骤降预警模型中，
工程经验类比模块用于对照工程地质条件相近的库岸滑坡，采用工程地质条件相近的库岸滑坡的库水位骤降阈值作为第一库水位骤降阈值；
数值计算塑性区贯通率判断模块用于对库岸进行稳定性计算，水位骤降幅度越大，塑性区贯通率越高，根据滑坡数值计算得到塑性区贯通率确定第二库水位骤降阈值；
安全系数判别模块采用极限平衡法，根据地质资料计算不同水位骤降幅度下滑坡的安全系数，将计算结果与相关规范要求库水位骤降的滑坡设计安全系数进行对比，确定第三库水位骤降阈值。
安全系数判别模块采用极限平衡法，规范要求滑坡设计安全系数，按滑坡所处的位置、滑坡重要性及产生的危害性确定滑坡类别及滑坡等级；库岸滑坡稳定性分析时分为持久工况、短暂工况及偶然工况，不同工况下滑坡设计安全系数不同，其中库水位骤降工况属于短暂工况；根据确定的滑坡类型、滑坡等级以及短暂工况下确定设计安全系数，并根据滑坡安全系数划分确定特定滑坡安全系数判据。
其中，规范要求确定设计安全系数根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)和《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T 5353-2006)规定进行设计。
库水位骤降预警历史数据包括当前日的前一日作为最后一日的日最大降幅、周最大总降幅及15日最大总降幅；基于库水位骤降预警历史数据确定的库水位骤降预警阈值包括当前日的前一日作为最后一日的日最大降幅阈值、周最大总降幅阈值及15日最大总降幅阈值。
步骤S120：获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值。
通过将库水位骤降预警历史数据输入库水位骤降预警模型，得到第一库水位骤降阈值、第二库水位骤降阈值和第三库水位骤降阈值；
对比第一库水位骤降阈值、第二库水位骤降阈值和第三库水位骤降阈值，选取其中的日最大降幅阈值、周最大总降幅阈值及15日最大总降幅阈值中的最小值，组合得到库水位骤降阈值。
步骤S130：采集实时的库水位骤降参数，与库水位骤降预警阈值进行对比，若库水位骤降参数中的至少一者大于库水位骤降预警阈值中的对应数据，则进行预警。
具体的，本发明基于库水位调度和规范要求，从日最大降幅、周最大总降幅及15日最大总降幅方面建立库水位预警体系，库水位预警体系中的日最大降幅、周最大总降幅及15日最大总降幅可根据数值计算的库水位降幅与安全系数的关系，继而得到临界降幅值。
如图2所示，本发明建立库水位骤降预警体系指标F＝{F1，F7，F15}，重点关注水库水位下降对库岸稳定性造成的影响，主要参数有日最大降幅F1、周最大总降幅F7及15日最大总降幅F15。
模型首先根据工程经验类比法，对照工程地质条件相近的库岸滑坡进行类比，大致确定库水位骤降预警体系指标Fa＝{Fa1，Fa7，Fa15}。
然后采用数值计算塑性区贯通率判断法，通过有限元、有限差分、离散元等方法对水库库岸进行稳定性计算，不同的库水位骤降幅度对应不同的塑性区贯通率存，水位骤降幅度越大，塑性区贯通率越高，根据滑坡数值计算得到塑性区贯通率确定库水位降幅值Fb＝{Fb1，Fb7，Fb15}。
采用安全系数判别法，采用极限平衡法，根据地质资料计算不同水位骤降幅度下滑坡的安全系数，将计算结果与相关规范要求库水位骤降的滑坡设计安全系数进行对比，得到水位临界降幅值Fc＝{Fc1，Fc7，Fc15}。
综合上述水位骤降预警体系指标Fa、Fb、Fc，选取Fa、Fb、Fc中三相指标值中的最小值，作为库水位骤降预警阈值F＝{F1，F7，F15}。
实时获取水库水位骤降参数f＝{f1，f7，f15}，日最大降幅f1、周最大总降幅f7及15日最大总降幅f15。若f三个参数任何一个大于F中对应的参数均发出预警。
需要说明的是，库水位骤降预警历史数据中，日最大降幅即为当前日前一日的日最大降幅，周最大总降幅是当前日前一日作为最后一日的一周的周最大总降幅，15日最大总降幅是当前日前一日作为最后一日的15日的15日最大总降幅。
而实时获取的库水位骤降参数中的日最大降幅f1是当前日的日最大降幅，周最大总降幅f7是当前日作为最后一日的一周的周最大总降幅，15日最大总降幅f15是当前日作为最后一日的15日的15日最大总降幅。
此外，还包括步骤：定时更新库水位骤降预警历史数据，并通过库水位骤降预警模型更新库水位骤降预警阈值。
不定期对滑坡安全进行复核，不断更新库岸地质情况及边界条件等采用步骤2对库水位骤降预警体系指标F＝{F1，F7，F15}进行动态调整。
如图3所示，本发明提出一种基于库水位骤降的滑坡安全预警装置300，包括：
模型构建模块310，用于构建库水位骤降预警模型，以确定库水位骤降预警阈值；其中，库水位骤降预警模型包括工程经验类比模块、数值计算塑性区贯通率判断模块和安全系数判别模块；
阈值计算模块320，用于获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值；
预警模块330，用于采集实时的库水位骤降参数，与库水位骤降预警阈值进行对比，若库水位骤降参数中的至少一者大于库水位骤降预警阈值中的对应数据，则进行预警。
为了实现实施例，本发明还提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前述技术方案的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法中的各步骤。
如图4所示，非临时性计算机可读存储介质包括指令的存储器810，接口830，指令可由根据基于库水位骤降的滑坡安全预警处理器820执行以完成方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
为了实现实施例，本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例的基于库水位骤降的滑坡安全预警。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其它方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其它方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其它可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其它合适的介质，因为可以例如通过对纸或其它介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其它合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在所述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现所述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。所述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
所述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，所述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对所述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，包括：
构建库水位骤降预警模型，以确定库水位骤降预警阈值；其中，所述库水位骤降预警模型包括工程经验类比模块、数值计算塑性区贯通率判断模块和安全系数判别模块；
获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入所述库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值；
采集实时的库水位骤降参数，与所述库水位骤降预警阈值进行对比，若库水位骤降参数中的至少一者大于所述库水位骤降预警阈值中的对应数据，则进行预警。
2.根据权利要求1所述的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，所述水位骤降预警模型中，
工程经验类比模块用于对照工程地质条件相近的库岸滑坡，采用工程地质条件相近的库岸滑坡的库水位骤降阈值作为第一库水位骤降阈值；
数值计算塑性区贯通率判断模块用于对库岸进行稳定性计算，水位骤降幅度越大，塑性区贯通率越高，根据滑坡数值计算得到塑性区贯通率确定第二库水位骤降阈值；
安全系数判别模块采用极限平衡法，根据地质资料计算不同水位骤降幅度下滑坡的安全系数，将计算结果与相关规范要求库水位骤降的滑坡设计安全系数进行对比，确定第三库水位骤降阈值。
3.根据权利要求2所述的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，所述库水位骤降预警历史数据包括当前日的前一日作为最后一日的日最大降幅、周最大总降幅及15日最大总降幅；基于所述库水位骤降预警历史数据确定的库水位骤降预警阈值包括当前日的前一日作为最后一日的日最大降幅阈值、周最大总降幅阈值及15日最大总降幅阈值。
4.根据权利要求3所述的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入所述库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值的步骤中，包括步骤：
通过将所述库水位骤降预警历史数据输入所述库水位骤降预警模型，得到第一库水位骤降阈值、第二库水位骤降阈值和第三库水位骤降阈值；
对比第一库水位骤降阈值、第二库水位骤降阈值和第三库水位骤降阈值，选取其中的日最大降幅阈值、周最大总降幅阈值及15日最大总降幅阈值中的最小值，组合得到库水位骤降阈值。
5.根据权利要求1所述的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，还包括步骤：
定时更新所述库水位骤降预警历史数据，并通过所述库水位骤降预警模型更新所述库水位骤降预警阈值。
6.根据权利要求1所述的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，所述安全系数判别模块采用极限平衡法，规范要求滑坡设计安全系数，按滑坡所处的位置、滑坡重要性及产生的危害性确定滑坡类别及滑坡等级；库岸滑坡稳定性分析时分为持久工况、短暂工况及偶然工况，不同工况下滑坡设计安全系数不同，其中库水位骤降工况属于短暂工况；根据确定的滑坡类型、滑坡等级以及短暂工况下确定设计安全系数，并根据滑坡安全系数划分确定特定滑坡安全系数判据。
7.根据权利要求6所述的基于库水位骤降的滑坡安全预警方法，其特征在于，规范要求确定设计安全系数根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016)和《水电水利工程边坡设计规范》(DL/T 5353-2006)规定进行设计。
8.一种基于库水位骤降的滑坡安全预警装置，其特征在于，包括：
模型构建模块，用于构建库水位骤降预警模型，以确定库水位骤降预警阈值；其中，所述库水位骤降预警模型包括工程经验类比模块、数值计算塑性区贯通率判断模块和安全系数判别模块；
阈值计算模块，用于获取设定时间间隔内的库水位骤降预警历史数据，输入所述库水位骤降预警模型，得到库水位骤降预警阈值；
预警模块，用于采集实时的库水位骤降参数，与所述库水位骤降预警阈值进行对比，若库水位骤降参数中的至少一者大于所述库水位骤降预警阈值中的对应数据，则进行预警。
9.一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的方法中的各步骤。
10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法中的各步骤。
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