泥石流預報方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于泥石流信息監測與預報技術領域，具體涉及一種能夠進行泥石流預報 的方法及預報系統。
【背景技術】
[0002] 泥石流一般發生在山區或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區，主要成因由暴雨或 強降雨引發山洪暴發，泥石與洪水混在一起形成的液固兩相流，且固體物質處于超飽和狀 態，在水流沖力和重力作用下造成了水、土、砂、石混雜著向前涌動。泥石流災害形成后其破 壞力大，淤積河道，阻塞江河，中斷交通，毀壞農田房屋，甚至摧毀城鎮，造成巨大損失。
[0003] 為了防止形成更大危害，目前已經建立了泥石流預警系統，通過監測手段在泥石 流開始發生后，向泥石流可能沖擊的地區發出警報，提醒民眾撤離，并能夠在第一時間通知 相關人員緊急投入搶險救災。但現有的預警系統只能在泥石流發生后才能發出警示信息， 而泥石流的沖擊速度極快，得到警示后當地人員往往沒有充足的時間進行緊急應對，因此 預警效果通常并不理想。當下，尚欠缺在泥石流災害發生前進行有效預報的相關系統和方 法。
【發明內容】
[0004] 為解決上述問題，本發明公開了一種泥石流預報方法及預報系統，能夠在泥石流 災害發生前發出警報信息。
[0005] 為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：
[0006] 本發明還提供了一種泥石流預報方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1，對泥石流監測現場進行鉆探，測量能夠產生位移的物源的表面積、深度，計 算物源體積，測量物源所在山體的坡度角和泥石流可能行進的瀉出坡面的傾斜角，對物源 進行取樣，實驗測定物源摩擦角；
[0008] 步驟2,在符合泥石流發生條件的監測現場設置硬件網絡監測系統，在坡面或坡頂 設置雨量傳感器，在物源內鉆縱橫網孔，所述網孔形成立體網格，每個孔洞內均埋設有次聲 波發生器和/或電磁波發生器；
[0009] 步驟3,泥石流監測現場數據采集和傳輸：
[0010] 雨量計實時實地記錄坡面內的雨強、雨量，以電信號形式遠程傳輸至軟件網絡判 定系統；
[0011] 次聲波發生器受坡面內物源位移壓迫后，將物源位移產生的次聲波放大后，進行 遠程傳輸，
[0012] 和/或
[0013] 電磁波發生器受坡面內物源位移壓迫后，壓電材料產生電量，產生電磁波，通過衛 星或通訊基站傳輸；
[0014] 步驟4,軟件網絡判定系統接收到泥石流監測現場傳輸的數據之后，進行計算，并 結合氣象預報數據中的未來降雨信息，并與警報閾值進行比較分析，當符合預報條件時則 通過預報系統發出預報信息。
[0015] 進一步的，所述步驟2中條件是指泥石流可能行進的瀉出坡面的傾斜角在3°? 22°之間，且坡度角大于最大穩定坡角，且物源達到一定的體積量。
[0016] 進一步的，所述步驟4中計算過程為分別根據各個網孔傳送出的次聲波信號和電 磁波信號強度進行計算，得出位移量。
[0017] 進一步的，所述步驟4中預報條件包括雨量條件和位移量條件中的至少一種，
[0018] 所述雨量條件為：總體雨量超過所述物源面積對應的物源體積在安全范圍內能夠 吸收的雨水總量上限閾值，并且氣象預報數據中的未來降雨量超過預先設定的閾值；
[0019] 所述位移量條件為：監測到物源位移的網孔數量超過預先設定的閾值。
[0020] 本發明還提供了一種能夠實現上述預報方法的泥石流預報系統，包括硬件網絡監 測系統、軟件網絡判定系統和預報系統，所述硬件網絡監測系統設置在泥石流監測環境坡 面上，包括雨量計、次聲波發生器和/或電磁波發生器，所述雨量計設置在坡面表面上，坡 面中設置有縱橫網孔，每個網孔內均埋設有次聲波發生器和/或電磁波發生器，次聲波發 生器能夠在物源位移時發出次聲波信號，電磁波發生器能夠在物源位移時發出電磁信號； 所述軟件網絡判定系統包括運算模塊、數值分析模塊、次聲波發生器和/或電磁波發生器， 運算模塊用于根據接收到的各個網孔內傳送出的次聲波信號和電磁波信號，分別進行計算 后得出位移量，數值分析模塊用于綜合泥石流監測現場傳送來的雨量數據、降雨預報數據 和位移量數據進行分析判斷，當達到泥石流預報條件后通過預報系統發出泥石流預報信 息。
[0021] 與現有技術相比，本發明提供了科學的泥石流預報系統和方法，有效綜合泥石流 監測現場的各項數據，能夠在泥石流發生之前發出預警信息，為附近人員爭取疏散時間，并 能提醒相關部門及早采取應對措施，避免泥石流造成重大損失。
【附圖說明】
[0022] 圖1為泥石流預報系統結構示意圖；
[0023] 圖2為泥石流監測現場網孔設置示意圖；
[0024] 圖3為泥石流監測現場示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 以下將結合具體實施例對本發明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述具體 實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。
[0026] 要實現泥石流的精確預報，必須要深入分析產生泥石流的必要和充分條件，這就 需要從泥石流的成因出發。泥石流成因是物源（特定流域內巖土體）由于巖土力學、水力 學的變化，積聚強大的勢能，從而導致該物源失穩位移。具體說來：地形地貌、溝澗、植被、 坡度、物源的體積量，這些表征是形成泥石流勢能積聚條件。本發明中的物源是指能夠位 移的泥土、砂石等物質，而不包括位置穩固的基巖。而物源發生位移后，也必須要具有能夠 讓物源產生大規模運動的環境，這樣的滾動環境須有一定的傾斜角坡度和滾動距離。更為 具體地說，泥石流的產生與所處位置的地理環境中物源所在山體的坡度以及物源位移后進 行滾動的瀉出坡面或溝壑的斜度密不可分，這也是泥石流產生的充分條件。此外，在一般 的自然條件下泥石流的發生還具備一個極其關鍵的必要條件：雨量。很顯然，在一般的自 然條件下（在本發明中不考慮突發意外一一如決堤導致的泥石流），要有足夠的雨量使物 源達到飽和層水壓梯度臨界值才會令物源失去平時的相對穩定狀態，在此基礎上，還需要 明確在未來的一段時間內還會發生一定時間的持續降水，否則即使物源中含水量已經飽 和，但降雨已經停止也不會發生泥石流，這就意味著物源現場的未來氣象數據也必須結合 到泥石流的成因之中。在實驗中我們發現，如果光憑當地環境坡度和雨量進行泥石流的預 報，準確率并不令人滿意，這就會造成不必要的人力物力浪費。經過多年來對泥石流發生 前后數據的監測，我們選取了其中相對容易測定和量化的參數進行采集，并和實際結果進 行比對之后發現，在具備上述充分和必要條件之外，更為關鍵的是，物源還需要確實產生一 定的位移。因此，還需要精確采集當地物源的位移數據并傳輸至后臺，結合前述必要和充 分條件進行綜合判斷后才能夠實現較為精確的泥石流預報。當滿足上述條件后，形成壓
【主權項】
1. 一種泥石流預報方法，其特征在于；包括如下步驟： 步驟1，對泥石流監測現場進行鉆探，測量能夠產生位移的物源的表面積、深度，計算物 源體積，測量物源所在山體的坡度角和泥石流可能行進的瀉出坡面的傾斜角，對物源進行 取樣，實驗測定物源摩擦角； 步驟2,在符合泥石流發生條件的監測現場設置硬件網絡監測系統，在坡面或坡頂設置 雨量傳感器，在物源內鉆縱橫網孔，所述網孔形成立體網格，每個孔洞內均埋設有次聲波發 生器和/或電磁波發生器； 步驟3,泥石流監測現場數據采集和傳輸： 雨量計實時實地記錄坡面內的雨強、雨量，W電信號形式遠程傳輸至軟件網絡判定系 統； 次聲波發生器受坡面內物源位移壓迫后，將物源位移產生的次聲波放大后，進行遠程 傳輸， 和/或 電磁波發生器受坡面內物源位移壓迫后，壓電材料產生電量，產生電磁波，通過衛星或 通訊基站傳輸； 步驟4,軟件網絡判定系統接收到泥石流監測現場傳輸的數據之后，進行計算，并結合 氣象預報數據中的未來降雨信息，并與警報闊值進行比較分析，當符合預報條件時則通過 預報系統發出預報信息。
2. 根據權利要求1所述的泥石流預報方法，其特征在于：所述步驟2中條件是指泥石 流可能行進的瀉出坡面的傾斜角在3°?22°之間，且坡度角大于最大穩定坡角，且物源 達到一定的體積量。
3. 根據權利要求1或2所述的泥石流預報方法，其特征在于：所述步驟4中計算過程 為分別根據各個網孔傳送出的次聲波信號和電磁波信號強度進行計算，得出位移量。
4. 根據權利要求1或2所述的泥石流預報方法，其特征在于：所述步驟4中預報條件 包括雨量條件和位移量條件中的至少一種， 所述雨量條件為；總體雨量超過所述物源面積對應的物源體積在安全范圍內能夠吸收 的雨水總量上限闊值，并且氣象預報數據中的未來降雨量超過預先設定的闊值； 所述位移量條件為；監測到物源位移的網孔數量超過預先設定的闊值。
5. -種泥石流預報系統，其特征在于：包括硬件網絡監測系統、軟件網絡判定系統和 預報系統，所述硬件網絡監測系統設置在泥石流監測環境坡面上，包括雨量計、次聲波發生 器和/或電磁波發生器，所述雨量計設置在坡面表面上，坡面中設置有縱橫網孔，每個網孔 內均埋設有次聲波發生器和/或電磁波發生器，次聲波發生器能夠在物源位移時發出次聲 波信號，電磁波發生器能夠在物源位移時發出電磁信號；所述軟件網絡判定系統包括運算 模塊、數值分析模塊、次聲波發生器和/或電磁波發生器，運算模塊用于根據接收到的各個 網孔內傳送出的次聲波信號和電磁波信號，分別進行計算后得出位移量，數值分析模塊用 于綜合泥石流監測現場傳送來的雨量數據、降雨預報數據和位移量數據進行分析判斷，當 達到泥石流預報條件后通過預報系統發出泥石流預報信息。
【專利摘要】本發明公開了一種泥石流預報系統及預報方法，包括硬件網絡監測系統、軟件網絡判定系統和預報系統，首先對泥石流監測現場進行鉆探和取樣，在符合泥石流發生條件的監測現場設置硬件網絡監測系統，通過雨量計實時實地記錄坡面內的雨強、雨量，通過網孔內的次聲波發生器和電磁波發生器在物源位移時發出信號，軟件網絡判定系統通過遠程通訊手段接收到泥石流監測現場傳輸的數據之后，計算位移量、結合氣象預報數據中的未來降雨信息，與警報閾值進行比較，當符合預報條件時則通過預報系統發出預報信息。本發明提供了科學的泥石流預報系統和方法，綜合泥石流監測現場各項數據，在泥石流發生之前發出預警信息，為附近人員爭取疏散時間，避免造成重大損失。
【IPC分類】G08B21-10, G08B31-00, G06F19-00
【公開號】CN104598737
【申請號】CN201510036831
【發明人】陳謙, 王亮亮, 戴佳琦
【申請人】水利部南京水利水文自動化研究所
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月23日