[發明專利]山洪災害險情動態預警方法、精細化分級監測預警方法

有效

• 申請號: 201711425579.6
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108133578B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 嚴炎;崔鵬;郭曉軍;鄒強
• 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: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G08B25/00;G06Q10/06;G06F17/11
• 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;許軼

1.山洪災害險情動態預警方法，用以在山洪災害發生后監測險情動態過程，實現分級預警；其特征在于：

首先進行流域調查，流域調查中，確定山洪溝道內流通區、危險區范圍，在流通區布置監測斷面M；現場調查確定監測斷面M所在處坡降I_C、監測斷面M寬度B、監測斷面M處水力半徑R、監測斷面M處坡降I、監測斷面M過流能力Q₀、監測斷面M至山洪溝道危險區的距離L、山洪溝床糙率系數n_C，危險區內承災體分布及各承災體有效高度H_C；通過GIS軟件進行流域內各斷面的基本地形地貌參數調查，提取流域內DEM數據，根據DEM數據確定計算柵格數量、各柵格位置坐標、各柵格面積；

其次安裝監測系統，監測系統包括以無線通信聯接的控制中心與監測傳感器，監測傳感器安裝在監測斷面M處，包括流速傳感器、雨量傳感器、監測斷面M上方的超聲波水位傳感器；

然后依如下步驟實施：

山洪發生時，監測傳感器實時采集并向控制中心發送山洪流深監測值h；

步驟D1、模擬山洪沿程運動過程

采用二維潛水波方程進行數值模擬，得到山洪沿程運動方程；其中，運動平衡動量方程依式1、式2，質量守恒方程依式3：

式中，g—重力加速度常數，

S_fx、S_fy—溝道摩擦坡降，

S_ox、S_oy—溝道縱坡降，

t—山洪持續時間，單位s，根據現有技術確定，

u—山洪在x方向的平均流動速度，單位m/s，流速傳感器實時監測確定，

h—山洪流深監測值，單位m，超聲波水位傳感器實時監測確定，

v—山洪在y方向的平均流動速度，單位m/s，流速傳感器實時監測確定，

i—一次降雨強度，單位mm/h，雨量傳感器實時監測確定，

根據山洪沿程運動方程確定監測斷面M處最大潰壩演進流量Q_t、監測斷面M處淹沒寬度B′；

步驟D2、確定山洪最終淹沒區域A、區域A內各柵格淹沒深度D_fi

依式4、式5計算山洪最終淹沒區域A、區域A內各柵格淹沒深度D_fi

A＝n_c(Q_t-Q₀)/R^2/3I^2/3 式4

D_fi＝n_c(Q_t-Q₀)/R^2/3I^2/3B′ 式5

式中，A—山洪最終淹沒區域，單位m²，

D_fi—山洪最終淹沒區域A內各柵格淹沒深度，單位m，

n_C—山洪溝床糙率系數，流域調查確定，

Q₀—監測斷面M過流能力，單位m³/s，流域調查確定，

Q_t—監測斷面M處最大潰壩演進流量，單位m³/s，步驟D1數值模擬計算確定，

R—監測斷面M處水力半徑，m，流域調查確定，

I—監測斷面M處坡降，單位°，流域調查確定，

B′—監測斷面M處淹沒寬度，單位m，步驟D1數值模擬計算確定；

根據山洪最終淹沒區域A確定流域中山洪最終不會淹沒的區域A′；

步驟D3、確定山洪最終淹沒區域A內各承災體危險程度

依式6計算山洪最終淹沒區域A內各承災體危險等級C_D

式中，C_D—承災體危險等級，

D_fi—山洪最終淹沒區域A內各柵格淹沒深度，單位m，步驟D2確定，

H_C—承災體有效高度，單位m，流域調查確定，

根據C_D判斷各承災體危險程度：若0<C_D≤0.3，判斷承災體處于低危險性，0.3<C_D≤0.7，判斷承災體處于中危險性，若0.7<C_D≤1，判斷承災體處于高危險性，若C_D＞1，判斷承災體已被山洪淹沒；

步驟D4、確定災害警示信息

確定災害警示信息，包括疏散時間t′、承災體危險等級C_D、潛在危害區域、逃生路線，具體：

依式7計算疏散時間t′，

t′＝L/V_c 式7

式中，t′—疏散時間，單位s，

L—監測斷面M至山洪溝道危險區的距離，單位m，流域調查確定，

V_c—監測斷面M處的山洪平均流速，單位m/s，流速傳感器實時監測確定，

潛在危害區域是山洪最終淹沒區域A，由步驟D1數值模擬計算確定，

逃生路線是從最終淹沒區域A內各承災體至山洪最終不會淹沒的區域A′的最短路徑，采用深度優先搜索方法確定；

步驟D5、發送災害警示信息

向流域內人群發送災害警示信息。