[發明專利]一種泥石流力學參數監測系統及泥石流預警系統

有效

• 申請號: 201410342566.2
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104111091A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 崔鵬;嚴炎;郭曉軍;葛永剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G06F19/00;G08B21/10
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆

技術領域

本發明涉及一種泥石流監測系統與泥石流預警系統，特別是涉及一種以泥石流力學參數為監測值、臨界條件的泥石流監測系統與泥石流預警系統，屬于災害監測、泥石流防治工程領域。

背景技術

泥石流災害預警是在泥石流即將發生或者已經發生尚未到達危險區的之前，發出預警信息，為人員疏散撤離贏得時間，減免人員傷亡。其核心是泥石流起動、形成、運動等方面的科學監測方法，以及對災害發生臨界條件的合理確定。

泥石流發生監測與預警一直是泥石流災害防治領域的重要，目前的技術方法主要包括三大類型：第一類是通過CCD傳感器(照相或錄像)對泥石流溝道進行監測，直觀判斷泥石流是否發生，以及發生的規模等。該方法基于GPRS技術的圖像抓拍傳感器只能定時拍攝泥石流發生區域照片，提供泥石流是否發生的影像，很難給出定量的預警報信息，且往往在雨夜難以保障正常運行，難以獲取信息，易造成災害漏報；第二類是以降雨作為控制參數的監測預警方法，主要通過雨量計測得實時降雨數據，再利用災害發生事件與降雨參數(主要是降雨量與降雨歷時)統計分析建立的模型，進行預警。這類方法需要較大的樣本才能保證預報的精度，加之泥石流流域地質和地貌條件的區域差異，不同區域的降雨歷時一強度曲線具有較大差異，很難在建模樣本區域以外應用，其推廣和應用受到較大限制；第三類是以土壤水分作為控制參數的監測預警方法，主要通過土壤水分(包括土體含水量、土體孔隙水壓力等)與土體強度的關系，判斷泥石流發生。這類方法只是考慮了泥石流形成過程中的土體破壞這一個環節，沒有考慮破壞土體與地表水耦合形成泥石流的過程，因此不能回答災害預警最關心的類似“土體破壞能否形成泥石流？”的一系列問題。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術的不足，提供一種泥石流力學參數的監測系統，該系統能夠對泥石流流深、流速、峰值流量、重度等特征指標進行監測。并同時提供一種基于泥石流動力學參數監測與條件判別實現的泥石流預警系統。

為實現上述目的，本發明首先提供一種泥石流力學參數監測系統，其技術方案如下：

一種泥石流力學參數監測系統，在泥石流溝道流通區布置監測斷面D，實時監測斷面D上的泥石流平均流速V_C與泥石流重度γ_C，其特征在于：依如下步驟實施：

步驟S1、布置監測斷面D

確定泥石流溝道內流通區、危險區范圍，在流通區布置監測斷面D；

步驟S2、調查確定本底參數

現場調查確定監測斷面D所在處坡降I_C、監測斷面D寬度B、泥石流溝床糙率n_C、外阻力系數m、下游溝道最大安全排泄流量Q_p，監測斷面D至泥石流溝道危險區的距離L；

步驟S3、安裝監測系統

安裝監測系統，所述監測系統包括以無線通信聯接的控制中心與監測傳感器，

所述監測傳感器安裝在監測斷面D處，包括埋設在監測斷面D溝床內的總應力傳感器與監測斷面D上方的超聲波泥位傳感器，所述總應力傳感器與超聲波泥位傳感器在同一豎直軸上；

步驟S4、泥石流力學參數監測

步驟S41、泥石流發生時，監測傳感器實時采集并向控制中心發送泥石流流深監測值h與總應力監測值P；

步驟S42、控制中心依式1計算監測斷面D上的泥石流重度γ_C：

γc=Pgh·cos(arctanIc)]]>????式1

式中，h-泥石流流深監測值，m，步驟S41確定

I_C-監測斷面D所在處坡降，步驟S2確定

n_C-泥石流溝床糙率，步驟S2確定

P-總應力監測值，kpa，步驟S41確定

g-重力加速度常量；

步驟S43、控制中心根據泥石流重度γ_C判斷泥石流類型：

若1.0＜γ_c＜1.3，判斷為高含沙水流