一种滑坡堰塞灾害链协同预警方法和系统技术方案

本发明专利技术提供的滑坡堰塞灾害链协同预警方法和系统，涉及灾害预警领域。该方法包括实时接收滑震信号和水位信号；根据滑震信号分析得出滑坡发生的时间和位置信息，并发出大型滑坡告警；根据滑坡与河道水系的空间关系，评估滑坡造成堵江的可能性；若滑坡存在造成堵江的可能性，则发出堵江二级预警，并结合水位信号，判断是否已发生堵江；若已堵江，则发出堵江一级预警，根据滑坡与河道水系的空间关系定位堵江点位；根据水位信号，评估滑坡堰塞回水和溃决洪水的危险性，发布对应等级的洪水预警。本发明专利技术通过及时、准确地识别滑坡堰塞的灾变环节及严重程度，主动发出滑坡堰塞阶段判别和预警信息，有助于自动判别滑坡堰塞灾变链的灾变过程。程。程。

【技术实现步骤摘要】
一种滑坡堰塞灾害链协同预警方法和系统


[0001]本专利技术涉及灾害预警领域，具体而言，涉及一种滑坡堰塞灾害链协同预警方法和系统。

技术介绍

[0002]滑坡堰塞灾害链一般指滑坡堵江堰塞及其链生的上游回水和下游溃决洪水事件，完整的灾害链过程包括滑坡
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堰塞
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回水
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溃决四个灾变环节。滑坡堰塞灾害链由点域的滑坡灾害演变为线域的河道水灾，影响范围延长、危害面积扩大，可能导致几公里或几十上百公里的区域遭受水灾；溃决时河道水位急剧增大，破坏力也随之急剧上升，可能导致沿河桥梁冲毁、路基崩坏、房屋倒塌。
[0003]由于灾害链的发生具有突发性，难以事先发现活动征兆，难以实施监测预警。近期发生的易贡滑坡堰塞湖、北川唐家山滑坡堰塞湖、白格滑坡堰塞湖、色东普滑坡堰塞湖等均是滑坡堵塞发生后才被当地人员发现，及至应急部门收到信息启动应急响应已过多时。如果能通过监测预警手段及时、准确地发现滑坡堵江，并对可能发生的堰塞湖洪水进行预警，将对滑坡堰塞灾害链的应急响应提供更多宝贵的时间。
[0004]现有的滑坡堰塞预警往往由堰塞点当地居民发现滑坡堵塞河道后再进行上报，或者由临近居民发现河道水位突然上升或下降后再进行上报。如若堰塞点发生在无人区或少人区，或者居民缺乏经验不能根据水位变化判定堰塞的发生，则可能由于不能及时发现堰塞而延误救援时机。
[0005]灾害链活动可大体分为前链事件和后链事件，突出特点是间歇性和放大性，即前链和后链存在间歇期，且后链往往规模更大、破坏力更强。由于前链事件具有隐蔽性，难以事先锁定活动区，后链事件虽然活动区明确，但复杂多变且可供处置的窗口期往往较短，一旦处置失效可能由于放大性而带来严重后果。从应急管理业务角度看，其主要目的是断链或者减轻后链的灾害损失。
[0006]受限于经费有限，不可能对所有易发区的每个坡面、沟道采取点域监测设施，但如果能够通过监测站网快速识别前链事件并定位活动区间，则有助于主动采取后链应对措施；对于后链事件，如果能通过监测站网及必要的补点监测判别灾变环境和灾变特征指标变化，则有利于精准决策和减灾。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的包括，例如，提供一种滑坡堰塞灾害链协同预警方法和系统，其通过及时、准确地识别滑坡堰塞的灾变环节及严重程度，主动发出滑坡堰塞阶段判别和预警信息，有助于自动判别滑坡堰塞灾变链的灾变过程，填补无人区滑坡堰塞灾害链协同预警技术的空白。
[0008]本专利技术的实施例可以这样实现：
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供一种滑坡堰塞灾害链协同预警方法，包括：
[0010]实时接收滑震信号和水位信号，其中，所述滑震信号指滑坡发生过程产生的低频震动信号，所述水位信号指河道水位变化时产生的传感信号；
[0011]根据所述滑震信号分析得出滑坡发生的时间和位置信息，并发出大型滑坡告警；
[0012]根据所述滑坡与河道水系的空间关系，判断所述滑坡造成堵江的可能性；若所述滑坡存在造成堵江的可能性，则发出堵江二级预警，并结合所述水位信号，判断是否已发生堵江；若判定已发生堵江，则发出堵江一级预警，并根据滑坡与河道水系的空间关系定位堵江点位；
[0013]根据所述水位信号，评估滑坡堰塞回水和溃决洪水的危险性，发布与滑坡堰塞回水和溃决洪水的危险性对应等级的洪水预警。
[0014]进一步地，在可选的实施例中，在所述实时接收滑震信号和水位信号的步骤中，所述滑震信号包括三组以上不同方位的低频震动信号，所述水位信号包括两组以上。
[0015]进一步地，在可选的实施例中，在所述根据所述滑震信号分析得出滑坡发生的时间和位置信息，并发出大型滑坡告警的步骤中，假定震动采集器Ei所记录的信号到达时刻Ti、采集器点位横坐标Xi、纵坐标Yi，求解震源位置(X，Y)和发震时间(T)，则存在V(Ti
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T)＝S((Xi
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X)，(Yi
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Y))，采用三组以上的震动采集器信号，通过数值迭代分析，确定震源位置(X，Y)以及发震时间(T)。
[0016]进一步地，在可选的实施例中，所述根据所述滑坡与河道水系的空间关系，判断所述滑坡造成堵江的可能性；若所述滑坡存在造成堵江的可能性，则发出堵江二级预警的步骤包括：
[0017]根据大型滑坡点位的横纵坐标和临近的地形等高线，内插得到滑坡点位的高程坐标Z；
[0018]假定大型滑坡的体积方量为V，根据体积与视摩擦系数的函数关系c＝c(V)换算得到视摩擦系数c；
[0019]识别滑坡点位下方沟床(或滑床)走向线，直至该走向线与河道线走向相交，将滑坡点D1与相交点D2间的走向线计为堵江路径t，读取D2点的坐标；
[0020]根据路径首尾点高差ΔH和路径长度ΔL,计算正切值c(t)＝tan(arcsin(ΔH/ΔL))；
[0021]根据c与c(t)的大小判断堵江可能性，当c小于c(t)时，滑坡体视摩擦系数偏小，冲出距离偏大，堵江可能性大；反之则堵江可能性小；
[0022]当堵江可能性大时，发出滑坡堵江堵江二级预警信息，开展滑坡堵江预警响应工作。
[0023]进一步地，在可选的实施例中，在所述结合所述水位信号，判断是否已发生堵江；若判定已发生堵江，则发出堵江一级预警，并根据滑坡与河道水系的空间关系定位堵江点位的步骤中，若水位传感器组中的下游传感器监测的水位下降且上游传感器监测的水位上升时，则判定所述水位传感器组之间发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警；
[0024]若水位传感器组监测水位均下降且上游传感器监测的水位先于下游传感器监测的水位下降，则判定所述水位传感器组的上游发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警；
[0025]若水位传感器组监测的水位均上升且下游传感器监测的水位先于上游传感器监测的水位上升，则判定所述水位传感器组的下游发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警。
[0026]进一步地，在可选的实施例中，所述若水位传感器组中的下游传感器监测的水位下降且上游传感器监测的水位上升时，则判定所述水位传感器组之间发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警的步骤中：
[0027]若预警中心监测到下游传感器监测的水位在单位监测时长内的下降幅度超过1.2倍波动幅度时，所述预警中心发布四级预警信息；
[0028]若预警中心监测到下游传感器监测的水位在单位监测时长内下降幅度超过1.5倍波动幅度时，所述预警中心发布三级预警信息；
[0029]若预警中心监测到下游传感器监测的水位在单位监测时长内下降幅度超过2倍波动幅度时，所述预警中心发布堵江二级预警信息；
[0030]若预警中心监测到下游传感器监测的水位下降至稳定水位且持续时间超过一个单位监测时长，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滑坡堰塞灾害链协同预警方法，其特征在于，包括：实时接收滑震信号和水位信号，其中，所述滑震信号指滑坡发生过程产生的低频震动信号，所述水位信号指河道水位变化时产生的传感信号；根据所述滑震信号分析得出滑坡发生的时间和位置信息，并发出大型滑坡告警；根据所述滑坡与河道水系的空间关系，评估所述滑坡造成堵江的可能性；若所述滑坡存在造成堵江的可能性，则发出堵江二级预警，并结合所述水位信号，判断是否已发生堵江；若判定已发生堵江，则发出堵江一级预警，并根据滑坡与河道水系的空间关系定位堵江点位；根据所述水位信号，评估滑坡堰塞回水和溃决洪水的危险性，发布与滑坡堰塞回水和溃决洪水的危险性对应等级的洪水预警。2.根据权利要求1所述的滑坡堰塞灾害链协同预警方法，其特征在于，在所述实时接收滑震信号和水位信号的步骤中，所述滑震信号包括三组以上不同方位的低频震动信号，所述水位信号包括两组以上。3.根据权利要求2所述的滑坡堰塞灾害链协同预警方法，其特征在于，在所述根据所述滑震信号分析得出滑坡发生的时间和位置信息，并发出大型滑坡告警的步骤中，假定震动采集器E
i
所记录的信号到达时刻T
i
、采集器点位横坐标X
i
、纵坐标Y
i
，求解震源位置(X，Y)和发震时间(T)，则存在V(T
i
‑
T)＝S((X
i
‑
X)，(Y
i
‑
Y))，采用三组以上的震动采集器信号，通过数值迭代分析，确定震源位置(X，Y)以及发震时间(T)。4.根据权利要求1所述的滑坡堰塞灾害链协同预警方法，其特征在于，所述根据所述滑坡与河道水系的空间关系，判断所述滑坡造成堵江的可能性；若所述滑坡存在造成堵江的可能性，则发出堵江二级预警的步骤包括：根据大型滑坡点位的横纵坐标和临近的地形等高线，内插得到滑坡点位的高程坐标Z；假定大型滑坡的体积方量为V，根据体积与视摩擦系数的函数关系c＝c(V)换算得到视摩擦系数c；识别滑坡点位下方沟床(或滑床)走向线，直至该走向线与河道线走向相交，将滑坡点D1与相交点D2间的走向线计为堵江路径t，读取D2点的坐标；根据路径首尾点高差ΔH和路径长度ΔL,计算正切值c(t)＝tan(arcsin(ΔH/ΔL))；根据c与c(t)的大小判断堵江可能性，当c小于c(t)时，滑坡体视摩擦系数偏小，冲出距离偏大，堵江可能性大；反之则堵江可能性小；当堵江可能性大时，发出滑坡堵江堵江二级预警信息，开展滑坡堵江预警响应工作。5.根据权利要求4所述的滑坡堰塞灾害链协同预警方法，其特征在于，在所述结合所述水位信号，判断是否已发生堵江；若判定已发生堵江，则发出堵江一级预警，并根据滑坡与河道水系的空间关系定位堵江点位的步骤中，若水位传感器组中的下游传感器监测的水位下降且上游传感器监测的水位上升时，则判定所述水位传感器组之间发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布堵江一级预警；若水位传感器组监测水位均下降且上游传感器监测的水位先于下游传感器监测的水位下降，则判定所述水位传感器组的上游发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警；若水位传感器组监测的水位均上升且下游传感器监测的水位先于上游传感器监测的
水位上升，则判定所述水位传感器组的下游发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警。6.根据权利要求5所述的滑坡堰塞灾害链协同预警方法，其特征在于，所述若水位传感器组中的下游传感器监测的水位下降且上游传感器监测的水位上升时，则判定所述水位传感器组之间发生堰塞，将所述滑坡路径t与河道的相交点D2作为堵江点位置，发布所述堵江一级预警的步骤中：若预警中心监测到下游传感器监测的水位在单位监测时长内的下降幅度超过1.2倍波动幅度时，所述预警中心发布四级预警信息；若预警中心监测到下游传感器监测的水位在单位监测时长内下降幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏志满，苏立君，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：发明
国别省市：