滑坡時間中短期預報方法
【專利摘要】本發明涉及一種滑坡時間中短期預報方法，是利用計算機程序對滑坡的發生進行中短期預報，預估滑坡劇滑時間。以位移動態為參數，建立了滑坡時間中短期預報多項式模型，該模型結構簡單，可操作性強，模擬效果好，可以實現滑坡實時跟蹤預報。這種中短期預報是一種動態跟蹤預報，在預報過程中，每獲得一個新的觀測數據，就進行滑坡參數的處理，代入滑坡中短期預報系統進行預報，每個監測點均可得到確定解。也就是用滑坡最新的變化特征來進行預報，做到實時跟蹤預報，準確可靠，對中短期預報具有很強的適應性，解決了滑坡預報的效率低、可靠性較低以及計算復雜等問題，能更好地為防災減災服務。
【專利說明】滑坡時間中短期預報方法
【技術領域】:
[0001]本發明涉及一種滑坡地質災害預報方法，尤其是一次滑動型滑坡時間中短期預報。
【背景技術】:
[0002]滑坡時間預報以發生劇滑時間為目標，但并非所有滑坡都可以發生劇滑。概略的說，滑坡運動方式有三種:蠕動型、間歇蠕動型和一次滑動型。前兩者通常不會發生劇滑，或一次滑動距離較小，它們雖然也會對人類及其經濟活動產生程度不同的危害，但通常不會造成較大災害。本發明是針對一次滑動型滑坡的中短期預報。
[0003]滑坡時間預報，若從1969年日本學者齋藤(M.Saito)在第六屆蒙特利爾國際土力學與基礎工程會議發表論文算起，至今已有30年的歷史。近十幾年來，特別是開展環境保護和減輕自然災害十年活動以來，國內外許多學者已投入到這一研究領域，以期望減輕和防治滑坡災害。盡管目前國內外學者已提出了數十個滑坡預報的理論模型，但到目前為止還沒有一個滑坡是真正依靠定量預報成功的實例。目前所謂的“成功預報”，大多只是根據臨滑現象所作出的經驗判斷，采用定量預報模型對滑坡所作出的預報，幾乎無一例外地都是一些事后檢驗。從預報方法上看，主要有以下方面:
[0004]現象與經驗預報，主要以現象、經驗預報為主，即依據滑坡演變過程中所表現出來的一些變形破壞跡象、劇滑前的宏觀前兆現象推測判斷滑坡的劇滑時間。例如齋藤迪孝提出蠕變破壞三階段理論，并建立了加速蠕變預報模型(山田剛二，渡正亮，小島澄治.滑坡和斜坡崩塌及其防治.《滑坡和斜坡崩塌及其防治》翻譯組，譯.北京:科學出版社，1980，
3:20-254頁);Hock E.依據智利Chuquicamata礦滑坡的監測位移-時間曲線，提出了利用坡體變形曲線的形態和趨勢進行外延推求劇滑時間的外延法(伍法權，王年生.一種滑坡位移動力學預報探討.中國地質災害與防治學報.1996,7:269-270頁)。這些方法是定性預報和經驗預報為主導思想的定性方法，是滑坡前兆反映經驗積累的直觀預報，是在一定的人為條件下建立的經驗公式，缺乏理論依據，所求得的滑體蠕變劇滑時間屬于概算，可靠性較低。
[0005]位移-時間統計分析預報，結合概率論、灰色系統理論、數理統計論、模糊數學論等現代數學理論建立了多種滑坡預報模型，例如王思敬據坡體失穩前總變形量和位移速率提出的綜合預報法；王蘭生、陳明東依據灰色系統理論中的GM(1，I)模型，通過對滑體位移-時間曲線的擬合外推提出的灰色GM(1，I)模型(陳明東，王蘭生.邊坡變形破壞的灰色預測方法.見:第三次全國工程地質大會論文集)；晏同珍據滑體演變過程與生物孕育、發展、發生具有相似特征提出的Verhulst生物生長模型(陶干強，任鳳玉，王孝存.灰色理論Verhulst模型用于滑坡預測的研究，礦業研究與開發，2002，22(4):11-13);李天斌據坡體變形的位移量化曲線與Verhulst反函數曲線更具相似性提出的Verhulst反函數模型(王念秦，王永峰，羅東海，姚勇.中國滑坡預報研究綜述.地質評論.2008，54(3) =355-360頁);張悼元提出的黃金分割法(張悼元，黃潤秋.巖體失穩前系統的線性和非線性狀態及破壞時間預報的“黃金分割數”法.見:全國第三次工程地質大會論文集:成都科技大學出版社，1988.1233~1240);孫景恒提出的Pearl生長模型(孫景恒,李振明，蘇萬益.Pearl模型在邊坡失穩時間預報中的應用[J].中國地質災害與防治學報，1993.4(2):36-41)。該些方法主要是先進的數學理論與方法的應用，忽略了一些與滑坡密切相關的基本問題，如:監測資料的分析處理、監測時序的選擇，以及預報參數與坡體變形破壞、演變機制的聯系，因此預報可靠性受到了較大的影響。
[0006]非線性預報，以非線性科學、控制理論等最新方法為基礎，該類預報模型無確定的數學表達式，或無顯式的數學方程，模型維數及模型參數是動態變化的。例如秦四清以非線性動力學理論為基礎，提出了滑坡預報的非線性動力學模型。該模型以非線性動力學理論為基礎，體現了坡體非線性動力學特性，從監測時間序列中提取滑坡系統的演變信息，體現了坡體變形破壞機制，其物理意義明確。但存在函數大的具體表達形式未知、狀態變量及初始條件較難確定等不足；全域近似法模型該模型的計算比較復雜，尤其當嵌入維數很高或
者/很復雜時計算更加復雜。(殷偉國.碎石巖體強度評價及滑坡預報技術的研究.北方工業大學碩士論文.2008,5:38-43頁)[0007]物理參數測定預報，如聲反射參數，由于仍然處于研究階段，因此還未普遍采用。
[0008]宏觀判斷預報，是重要的防災減災方法，但科學認識局限。
【發明內容】
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[0009]本發明的目的就在針對上述現有技術的不足，提供一種滑坡時間中短期預報方法。
[0010]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0011]滑坡時間中短期預報方法，包括以下步驟:
[0012]a、滑坡參數處理，將滑坡變形監測數據錄入到data, txt文件中，第一列:天數；第二列:x位移(水平位移，cm);第二列:y位移(垂直位移，cm)；
[0013]b、數據擬合:將data, txt文件錄入滑坡時間中短期預報多項式模型；
[0014]C、數據選擇，包括X位移、Y位移或合位移；
[0015]d、數據文件中的數據項使用，包括使用全部數據項或僅使用前—個數據項；
[0016]e、保存計算結果；
[0017]f、模型選擇:A = P0 + P:t + P2t2
[0018]式中Ptl為初始位移，P1為初速度，2P2為加速度，A為位移量，t監測時間。
[0019]g、是否呈現加速狀態，是；
[0020]h、多項式模型:
【權利要求】
1.一種滑坡時間中短期預報方法，其特征在于該方法包括以下步驟: a、滑坡參數處理，將滑坡變形監測數據錄入到data,txt文件中，第一列:天數；第二列:x位移(水平位移，cm);第二列:y位移(垂直位移，cm)； b、數據擬合:將data,txt文件錄入滑坡時間中短期預報多項式模型； C、數據選擇，包括X位移、Y位移或合位移； d、數據文件中的數據項使用，包括使用全部數據項或僅使用前—個數據項； e、保存計算結果； f、模型選擇:A= P0 + Plt + P2t2 式中Ptl為初始位移，P1為初速度，2P2為加速度，△為位移量，t監測時間； g、是否呈現加速狀態，是； h、多項式模型:A=
【文檔編號】G06F19/00GK103605903SQ201310641322
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】佴磊, 李澤闖, 蘇占東, 呂巖, 徐燕, 沈世偉, 張敏, 徐麗娜, 王彤, 王宏飛, 毛文飛, 黃耀龍, 劉迪, 柴新 申請人:吉林大學