[發明專利]基于泥流參數監測的泥石流預警系統及其預警方法

在審

• 申請號: 201510490832.0
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN105069984A
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 謝婉麗;李東明;葛瑞華;劉穎瑩;郭倩怡;王家鼎;吳曉娟
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明針對黃土地區泥流的監測預警方法，具體涉及一種基于泥流參數監測的泥石流預警系統及其預警方法。

背景技術

延安地區黃土層厚且結構疏松，孔隙度大，柱狀節理發育，易被侵蝕剝離，加之區內暴雨集中且強度大，溝壑縱橫，溝坡陡峻，植被稀疏，為泥流的形成提供了有利條件。

持續降雨或者短時間內發生強降雨，疏松的黃土就會被雨水沖刷形成黃土泥流。黃土泥流作為泥石流的一種特殊類型，是黃土地區常見的一種地質災害。其以流體內固體物質中＜2mm的細顆粒占98％以上，粉沙以下粒級占80％以上，砂礫僅占有10％-20％，介于洪水與一般泥石流(水石流)之間的一種粘性流體。

黃土泥流是土壤侵蝕的一種特殊形式，是水土流失發展到極為嚴重階段的標志。泥流爆發突然，來勢兇猛而迅速，破壞力強，頻繁的泥流活動，不僅淤埋沖毀水庫塘壩、農田、灌渠，給黃河下游地區造成嚴重泥沙淤積，還危害城鎮、工礦、交通等，造成人身傷亡和財產損失，對黃土地區生態環境帶來嚴重破壞，影響到區域退化生態環境的恢復和可持續發展，對當地人民的生命財產安全造成一定的威脅。所以，針對黃土泥流起動做出預警尤為重要。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于泥流參數監測的泥石流預警系統及其預警方法，為黃土地區泥流預警系統的建立提供依據，為當地居民避災提供充足時間，將災害損失降到最低。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于泥流參數監測的泥石流預警系統，包括

電源，包括太陽能電池板，主蓄電瓶，副應急電池，用于給整個裝置提供能源；

雨量計，用于監測裝置所在流域的降雨量，并將檢測數據發送到CPU；

泥流流速計，泥流流量計，泥流比重計，用于監測地面黃土泥流的流速、黃土泥流流量所攜帶的泥土比例，并將檢測數據發送到CPU；

CPU，用于接收雨量計、泥流流速計，泥流流量計，泥流比重計所檢測到的數據，并通過運輸處理器進行數據處理，并將處理后的數據與預先確定的臨界閾值作比較，作出判斷。

報警器，包括指示燈和聲音報警兩部分，所述指示燈分別是黃燈，藍燈和紅燈，依次指示泥流易發生程度的加大，聲音報警份為三級報警，一級報警為電鈴，二級報警為蜂鳴，三級報警為警笛，從一級到三級為泥流的易發程度依次增加，黃燈亮時電鈴響起，藍燈亮時蜂鳴響起，紅燈亮時警笛響起。

其中，所述雨量計由承水器(漏斗)、儲水筒(外筒)、儲水瓶組成，并配有與其口徑成比例的專用量杯。

其中，所述泥流流量計采用法蘭式電磁流量計，在流量測量的過程中，流體流過探頭時，在流量測量裝置的前部產生一個壓力旋渦體的布局區，流量傳感器對流體方向及管的背向進行回流，使流體各點的壓力在管中平均分別引到傳感器；正背壓力之差即形成平均差Δp。

其中，所述泥流流速計采用流速測算儀HY.CSY-1型，通過有線方式與轉子式流速儀連接，直接顯示點流速。

其中，所述泥流比重計包括一根密閉的玻璃管，一端粗細均勻，內壁貼有刻度紙，刻度不均勻，上疏下密，另一頭稍膨大呈泡狀，泡里裝有小鉛粒或水銀，使玻璃管能在被檢測的液體中豎直的浸入到足夠的深度，并能穩定地浮在液體中。也就是當它受到任何搖動時，能自動地恢復成垂直的靜止位置。當比重計浮在液體中時，其本身的重力跟它排開的液體的重力相等。

為解決上述問題，本發明還提供了一種基于泥流參數監測的泥石流預警方法，包括如下步驟：

S1、將數據信號采集設備安裝在指定流域內，實時觀測日降雨量監測、泥流流量監測、泥流流速監測、泥流比重檢測，并將數據信號傳輸到數據信號接收設備；

S2、所述數據信號接收設備接收實時降雨量監測、泥流流量監測、泥流流速監測，泥流比重檢測數據并傳輸到數據信號運算處理器；

S3、數據信號運算器首先以預先輸入的指定流域的相關日降雨量、泥流流量、泥流流速、泥流比重長期觀測數據為基礎計算得到流域泥流警戒降雨量指標值、警戒泥流流量指標值、警戒泥流流速指標值、警戒泥流比重指標值，再將接收到的實時數據與所述警戒指標值進行比較判斷，若流域實時泥流參數值小于警戒指標值，便將實時數據送入數據信號存儲設備，若實值等于或大于警戒雨量指標值，便啟動預警設備。

其中，所述警戒指標值的計算方法為：以預先輸入的指定流域的相關日長期觀測數據為基礎，計算得到特征值，以所述特征值作為指定流域的泥石流警戒指標值。