沟谷型泥石流的监测预警方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种沟谷型泥石流的监测预警方法和装置，该方法包括：根据主成分分析法，确定形成沟谷型泥石流的主控因素；根据相互作用关系矩阵，分析各个主控因素之间的相互作用关系；根据各个主控因素之间的相互作用关系，构建在上游段沟谷型泥石流起动的判据模型；基于此，结合实时监测数据，判断泥石流是否发生，若是，则进一步通过获取泥石流中游段泥位监测数据，动态计算其流速、流量等规模大小，对其实现全流域、全过程的监控与预警。本发明专利技术根据主控因素间相互作用关系建立泥石流起动的判据模型，动态获取泥石流运动参数，相对于现有技术中单阈值的预警方法，可以提高泥石流的预警准确率。

Monitoring and early warning method and device for gully type debris flow

The monitoring and early warning method and apparatus of the present invention relates to a gully debris flow, the method comprises: according to the method of principal component analysis, determine the main controlling factors of gully debris flow; according to the interaction between the matrix and the analysis of the interaction between various controlling factors; according to the interaction between various factors controlling the relationship. The construction criterion model starting in the upper section of the gully debris flow; based on this, combined with real-time monitoring data, to determine whether debris flow occurred, if further, by acquiring the debris flow in the middle reaches of the mud level monitoring data, the dynamic calculation of the flow rate, flow size, on the whole basin and the whole process of monitoring and early warning. According to the interaction between the main control factors between the criterion model to debris flow, obtaining debris flow movement parameters, compared with the early warning method of single threshold in the prior art, can improve the accuracy of early warning of debris flow.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉灾害预警
，尤其是涉及一种沟谷型泥石流的监测预警方法和装置。
技术介绍
沟谷型泥石流是指发育在沟谷中，且饱含大量泥、砂、石的固、液相颗粒流体，其形成机理是集中强降雨引发的大流量洪水强烈冲刷沟道，并起动沟床松散固体物质，是山区环境中常见的泥石流灾害类型之一。由于该类泥石流可携带大量块石，且具有运动速度快、暴发突然等特点，有着极强的冲击力与破坏力，往往造成巨大的人员伤亡与财产损失。2013年7月11日，汶川县七盘沟暴发特大型泥石流灾害，持续时间近1.5小时，造成8人遇难、6人失踪，沿途房屋、变电站、工矿企业及防治工程措施等遭到严重损毁，直接经济损失达4.15亿元。因此，有必要对泥石流进行监测预警，所谓的监测预警是指通过捕捉泥石流起动时的前兆信息，以及泥石流形成后沿沟床运动过程中的动态信息，进而发出警报并指导当地居民避让或疏散，以减少人员伤亡与经济损失。目前，泥石流监测预警最普遍的方法是以某一降雨量阈值来判定，但事实上泥石流的形成与发展是一个不断变化的过程，基于单阈值的预警，难以捕捉泥石流在孕育形成、运动流通、以及堆积淤埋各阶段的特征信息，难以实现泥石流全过程的监控与预警。此外，该预警方法是一种固定式的、拟静态化的初步预判，泥石流的动力特征与流体特征等监测数据并没有得到充分利用，还未在实时预警过程中动态获取泥石流流速、流量及冲击力等动力参数，更没有考虑到不同规模的泥石流造成的危险性差异情况。因此，该预警方法的准确率较低。
技术实现思路
针对以上缺陷，本专利技术提供一种沟谷型泥石流的监测预警方法很和装置，可以提高预警准确率。本专利技术提供的沟谷型泥石流的监测预警方法包括：根据主成分分析法，确定形成所述沟谷型泥石流的主控因素；根据相互作用关系矩阵，分析各个主控因素之间的相互作用关系；根据各个主控因素之间的相互作用关系，构建在上游段所述沟谷型泥石流起动的判据模型；获取在上游段对各个主控因素的实时监测数据，并根据所述判据模型判断在上游段是否有沟谷型泥石流起动，若是，则发出预警信号。可选的，所述方法还包括：在上游段有沟谷型泥石流起动时，获取中游段的泥位监测数据；根据所述泥位监测数据，计算所述泥石流冲出量和泥石流最大冲击力；根据所述泥石流冲出量和所述泥石流最大冲击力，确定泥石流库容安全冗余。可选的，所述方法还包括：利用数值模拟软件，确定在不同泥石流冲出量下的泥石流堆积范围；根据计算得到的所述泥石流冲出量，确定在下游段的泥石流堆积范围。可选的，所述根据所述泥位监测数据，计算所述泥石流冲出量，包括：根据所述泥位监测数据，计算泥石流的流速和流量；根据所述流速和流量，计算所述泥石流冲出量。可选的，采用下式计算泥石流的流速： V ( t ) = 1 n c ( h 0 - h t ) 2 / 3 I c 1 / 2 ]]>其中，V(t)为所述流速，nc为粘性泥石流沟床糙率，h0为泥石流起动前的泥位初始值，ht为泥石流在t时刻的泥位，Ic为泥石流水力坡度。可选的，所述根据所述泥位监测数据，计算所述泥石流最大冲击力，包括：根据所述流速，计算泥石流的动压力、冲击力和冲起高度；根据所述动压力、冲击力和冲起高度，计算所述泥石流最大冲击力。可选的，所述主控因素包括：纵比降、流域面积、岩性、小时降雨强度和/或累积降雨量。可选的，所述判据模型为：C＝R+a*I其中，I为小时降雨强度，R为累积降雨量，a为根据纵比降、流域面积、岩性所确定的系数，C为常数。本专利技术提供的沟谷型泥石流的监测预警装置，包括：因素确定模块，用于根据主成分分析法，确定形成所述沟谷型泥石流的主控因素；关系分析模块，用于根据相互作用关系矩阵，分析各个主控因素之间的相互作用关系；模型构建模块，用于根据各个主控因素之间的相互作用关系，构建在上游段所述沟谷型泥石流起动的判据模型；预警模块，用于获取在上游段对各个主控因素的实时监测数据，并根据所述判据模型判断在上游段是否有沟谷型泥石流起动，若是，则发出预警信号。可选的，所述装置还包括：数据获取模块，用于在上游段有沟谷型泥石流起动时，获取中游段的泥位监测数据；第一计算模块，用于根据所述泥位监测数据，计算所述泥石流冲出量和泥石流最大冲击力；第二计算模块，用于根据所述泥石流冲出量和所述泥石流最大冲击力，确定泥石流库容安全冗余。本专利技术提供的沟谷型泥石流的监测预警方法和装置，根据各个主控因素之间的相互作用关系建立在上游段是否有沟谷型泥石流起动的判据模型，可见考虑到了形成沟谷型泥石流的多个主控因素及各因素之间的相互作用关系，相对于现有技术中单阈值的预警方法，可以提高泥石流的预警准确率。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。图1示出了本专利技术一实施例中沟谷型泥石流的监测预警方法的流程示意图；图2示出了本专利技术另一实施例中沟谷型泥石流的监测预警方法的流程示意图；图3示出了本专利技术又一实施例中沟谷型泥石流的监测预警方法的流程示意图；图4示出了本专利技术又一实施例中判据模型的示意图。具体实施方式下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。本专利技术提供一种沟谷型泥石流的监测预警方法，如图1、2、3所示，该方法包括：S101、根据主成分分析法，确定形成所述沟谷型泥石流的主控因素；可理解的是，沟谷型泥石流的形成主要取决于三大条件：地形、地质与降水，其中地形条件包括纵比降、沟长、流域面积等，地质条件包括岩性、构造、风化等，降水条件包括前期降雨、累积降雨、降雨强度(小时雨强、10分钟雨强)等。据此，可以通过针对典型沟谷型泥石流开展现场调查，实测获取形成泥石流的各种控制因素的具体数据，利用主成分分析法即PCA，即可分析得到沟谷型泥石流形成的主控因素。通过主成分分析法得到的主控因素一般包括纵比降、流域面积、岩性、小时降雨强度和/或累积降雨量等。S102、根据相互作用关系矩阵，分析各个主控因素之间的相互作用关系；S103、根据各个主控因素之间的相互作用关系，构建在上游段所述沟谷型泥石流起动的判据模型；S104、获取在上游段对各个主控因素的实时监测数据，并根据所述判据模型判断在上游段是否有沟谷型泥石流起动，若是，则发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟谷型泥石流的监测预警方法，其特征在于，包括：根据主成分分析法，确定形成所述沟谷型泥石流的主控因素；根据相互作用关系矩阵，分析各个主控因素之间的相互作用关系；根据各个主控因素之间的相互作用关系，构建在上游段所述沟谷型泥石流起动的判据模型；获取在上游段对各个主控因素的实时监测数据，并根据所述判据模型判断在上游段是否有沟谷型泥石流起动，若是，则发出预警信号。

【技术特征摘要】
1.一种沟谷型泥石流的监测预警方法，其特征在于，包括：根据主成分分析法，确定形成所述沟谷型泥石流的主控因素；根据相互作用关系矩阵，分析各个主控因素之间的相互作用关系；根据各个主控因素之间的相互作用关系，构建在上游段所述沟谷型泥石流起动的判据模型；获取在上游段对各个主控因素的实时监测数据，并根据所述判据模型判断在上游段是否有沟谷型泥石流起动，若是，则发出预警信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在上游段有沟谷型泥石流起动时，获取中游段的泥位监测数据；根据所述泥位监测数据，计算所述泥石流冲出量和泥石流最大冲击力；根据所述泥石流冲出量和所述泥石流最大冲击力，确定泥石流库容安全冗余。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：利用数值模拟软件，确定在不同泥石流冲出量下的泥石流堆积范围；根据计算得到的所述泥石流冲出量，确定在下游段的泥石流堆积范围。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述泥位监测数据，计算所述泥石流冲出量，包括：根据所述泥位监测数据，计算泥石流的流速和流量；根据所述流速和流量，计算所述泥石流冲出量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用下式计算泥石流的流速： V ( t ) = 1 n c ( h 0 - h t ) 2 / 3 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄健，许强，巨能攀，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51