[發明專利]公路環境災變可視監控治理一體化技術

無效

• 申請號: 200710003596.0
• 申請日: 2007-02-12
• 公開（公告）號: CN101075338A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 肖盛燮
• 申請（專利權）人: 肖盛燮
• 主分類號: G06Q50/00
• 分類號: G06Q50/00;G06T17/50;G08C17/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及公路交通與環境生態領域，具體涉及公路環境災變的可視、監控及治理一體化技術。

背景技術

我國是世界上發生地質災害最為嚴重的國家之一，全國僅崩塌、滑坡災害危險點就多達百萬處以上，每年還會新增幾萬至十幾萬的危險點。歷年來，地質災害造成每年人員傷亡數以千計，經濟損失達百億元。這些災害來勢洶涌，首當其沖是公路交通與環境生態深受其害。因為，公路沿線狀分布，跨越不同地域，與生態環境密不可分。在我國西部地區，尤其西南山地及庫區，不可避免的高填深挖或水位劇變，自然生態穩定環境受到改變，加之洪水襲擊、地震激蕩，加劇了滑坡、崩塌、泥石流災害的形成，嚴重危及生態環境和交通運輸生命線，給人民財產和經濟建設帶來重大損失。

發明內容

本發明的目的，在于克服現有技術中之空白和不足，提供一種可將交通建設與生態環境保護有機融合于一體的公路環境災變可視監控治理一體化技術。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明以西南山地公路交通環境生態災損監控為依托背景，基于無線遙測臺網監控手段，通過能量傳輸嵌套模型實施可視動態演繹，揭示災損狀態規律及破壞力度，為防治災害、保護生態、維護交通安全拓展新一代產業成果，主要技術方案如下：

以災變鏈式理論的“鏈式效應”為導向，鑒于災變過程具有延續性的特征，因此，攻關目標著眼點放在“四個標志”上：即從源頭是否成災的“災變標志”、崩滑體滑與不滑啟動的“滑移標志”、災害破壞力度大小的“破壞標志”以及治理效果跟蹤的“可靠標志”。

“四個標志”將災變及治理過程劃分為“三個階段”。

(1)從源頭起因到啟動警示的階段判識，為第一階段；

(2)從啟動滑移到災害破壞規律指標顯示，含理論模型構建組及可視動態演繹，為第二階段；

(3)從災害破壞到災后治理及其效果跟蹤，含結構防災技術，為第三階段。

本發明的關鍵技術如下：

1.不同尺度災害參數耦合：通過調研、搜集典型災害類型資料，進行理論研究，以掌握在不同尺度災害環境條件下災害的啟動條件，對災害發育程度的識別和預警提供依據；通過神經網絡、模糊、層次分析法等非線性手段，提供變尺度災情參數耦合的啟動條件確切范圍指標，并通過系統便捷反映不同尺度環境因素耦合與啟動參數的不同條件和效果，并為后續研究提供啟動參數和協助災后追溯提供條件。

首先對影響災害因素的不同尺度進行特征描述與度量，然后研究了單一因素對滑坡災變的影響，明確了單因素指標對源頭災害的影響。

不同尺度環境因素對災變過程的耦合效應是災害形成突變的重要環節，通過滑坡災害的參數耦合指標的量化，為滑坡等災害的災前與啟動條件和判別提供了參考依據。

總結出地質災害聯合作用鏈式規律，揭示災害從孕育—發展—發生的演繹過程，為采用適當的斷鏈措施提供了理論依據。

2.耦合參數運行系統

耦合參數運行系統是本子題的技術關鍵，通過參數分類、分級度量，以及內部機理研究，結合非線性預測、專家系統和滑坡基礎資料數據庫，編制程序進行耦合參數運行系統開發。基于庫區大量滑坡統計參數數據庫，建立滑坡環境影響因素同耦合參數間的映射關系，為啟動滑移提供了警示判據。共包括三大模塊，分別為“數據輸入及耦合模塊”、“查詢模塊”和“報表輸出模塊”。

3.構建滑坡的時間和空間預測模型

構建了二維和三維滑坡的空間預測模型，建立了以突變論為基礎的滑坡穩定系數計算方法。并和傳統的極限平衡分析方法比較，確定了快速滑坡和慢速滑坡的判別條件。

根據滑體在滑移過程的能量傳輸規律，得到滑體滑移各階段的速度及能量計算公式，為災情可視化及工程設防提供理論依據。考慮滑面介質的流變特性結合滑坡監測資料，利用開爾文流變模型，建立了滑坡的時間預測模型，由監測數據擬合出位移和時間的關系式，將該表達式代入尖點突變理論的分叉集方程，得到了預測滑坡突滑時間的計算公式。

4.構建危巖失穩力學模型

建立了危巖失穩的判據。考慮落石形狀對落石運動軌跡的影響，為了更符合實際將落石近似為橢圓形，得到了落石運動軌跡及運動速度計算公式。

將危巖按受力破壞形式分為剪切破壞和拉伸破壞，將復雜受力情況下的危巖簡化為純剪切裂紋板和單軸拉伸裂紋板。根據裂紋線場原理得到了裂紋線上塑性區與荷載之間的關系及危巖失穩的判據。

根據落石碰撞前后落石對接觸點的動量矩守恒，將落石運動分為自由落體、碰撞、拋體運動、滾動和滑動等不同階段分別計算。