一种滑坡灾害综合预警分析方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911389338.X
(22)申请日 2019.12.30
(71)申请人 湖南北斗微芯产业发展有限公司
地址 410205 湖南省长沙市高新开发区岳
麓西大道588号芯城科技园2栋2201、
2202室
(72)发明人 杨世忠　
(51)Int.Cl.
G06F 17/18(2006.01)
G06Q 50/26(2012.01)
(54)发明名称
一种滑坡灾害综合预警分析方法
(57)摘要
本发明公开了一种滑坡灾害综合预警分析
方法。

该滑坡预警分析模型综合考虑滑坡隐患点
外部环境、内在岩土属性状态，分析外在的滑坡
位移变化情况，验证滑坡所处阶段与状态，使滑
坡外部影响、内在性质与外在表现联系在一起，
多重保证滑坡状态分析的准确性；同时对滑坡将
引发的危害做出评价，提高了预警信息的可靠
性、丰富性。

在对监测点的位移状态的分析上，采
用速度统计量、加速度统计量、绝对位移、绝对速
度四因子，
做到准确掌控滑坡点位移状态。

权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 111241474 A 2020.06.05
C N 111241474
A
1.一种滑坡灾害综合预警分析建模方法，其特征在于：所述预警分析模型分为三个组成部分，分别为滑坡稳定性分析部分、滑坡危害性分析部分、滑坡位移状态评估部分。

2.如权利1所述的预警分析建模方法，其特征在于将滑坡稳定性分析部分分为载荷稳定性分析与结构稳定性分析；结构稳定性包括地形地貌、地层岩性、水文地质条件、工程地质条件四个一级风险因子，滑坡坡度、滑坡坡度、岩土性质、地层厚度、滑坡规模、土壤含水、滑坡周边水系、房屋建筑共8个二级风险因子；载荷稳定性包括雨量、人类工程活动与地震三个一级风险因子，地震强度、人类工程活动强度、预测降雨量、当前降雨量、有效降雨量6个二级风险因子。

3.如权利1要求所述的滑坡危害性分析模型，其特征在于将滑坡危害性分为滑坡周边抗灾能力与周边财产价值两个一级风险因子，人口结构、防治措施、威胁人口数、受灾面积、受灾土地类型5个二级风险因子。

4.如权利1要求所述的滑坡位移状态，其特征在于将滑坡位移状态分为速度统计量、加速度统计量、绝对位移、绝对速度4个因子。

5.一种坡灾害综合预警分析位移描述方法，其特征在于，将滑坡点位移状态描述为速度统计量、加速度统计量、绝对位移、绝对速度4个因子。

6.如权利1所述的速度统计量、加速度统计量，其特征在于速度统计方法引入了监测精度与符号计算方法。

权　利　要　求　书1/1页CN 111241474 A
一种滑坡灾害综合预警分析方法
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种滑坡监测预警方法，具体涉及一种滑坡灾害综合预警分析方法。

背景技术
[0002]滑坡作为地质灾害的一种, 将极大的损害人的生命与财产。

对可能发生危险的滑坡进行监测分析将减少灾害损失。

对滑坡的监测分析的重要因素是对滑坡状态进行预警分析，也是滑坡时间预报的核心。

[0003]对于滑坡的监测按手段划分，可分为人工监测、简易监测、专业监测三大类。

人工观测定期对滑坡体进行调查，主要调查内容为滑坡体的宏观变形（如隆起、断裂等）、滑坡体周边有关的异常现象（如地声、地下水等），该方法直观性、适应性强、可信度高，是群测群防的主要内容；简易监测是除人工观测外还是用了一定的简易设备，如在裂缝处张贴简易贴纸或是在滑坡处插入木杆；专业监测则是针对滑坡测项上专业监测仪器，做24小时连续的监测，如GNSS位移监测，雨量监测等，此方法因其准确性、连续性等优势，在全国广泛使用，起到了良好效果。

[0004]目前，国内外对滑坡的监测分析主要在专业监测各监测数值的分析上，但对各监测量之间的层次关系并不关注，如忽略了GNSS设备监测位移与雨量计雨量之间的关系，经常基于某一数据的突然变化进行误报，或是对两类数据的小变化漏报，给群策群防员与地灾专员工作带来很大压力，使其长时加班与取现场验证险情，人工成本高，效率低。

同时，对滑坡最常用的位移数据的分析存在难以准确描述位移状态的情况，因而影响了分析的准确性。

发明内容
[0005]综上考虑，由于现有滑坡监测中，对监测数据的分析停留在单项分析预警，对数据描述存在偏差或缺失，预警的合理性与准确度上存在局限性，分析未做到模块化。

本发明要解决的问题在于，提出了一种预警模型，该模型对监测数据、踏勘数据的组织合理，可更准确把握隐患点状态，同时在模型中提出了一种位移状态的描述方法，提高了对位移状态的识别。

[0006]为实现上述目的，本发明是通过如下的基数方案来实现的：一种一种滑坡灾害综合预警分析方法，其步骤包括：（1）建立隐患点稳定性分析模块、滑坡危害性评估模块、滑坡隐患点位移状态评估模块。

（2）根据历史记录监测数据与经验，设置滑坡监测预警临界阈值。

（3）基于所建模型确定预警等级。

（4）发布预警结果，提醒相关人员做好防灾、避灾准备。

[0007]所述步骤（1）中，稳定性评估模块分为结构稳定性模块与载荷稳定性模块。

结构稳定性评价隐患点本身状态，在其模块的组成中，使用了地形地貌、地层岩性、水文地质条件、工程地质条件四个一级风险因子，在各一级因子下又分多个二级风险因子。

载荷稳定性评价外界环境对滑坡点的影响，在其模块中使用了地震、人类工程活动、雨量三个一级风险因
子，同样在一级因子下又分多个二级风险因子。

危害性评估模块评价可能发生的灾害对周边居民或人民财产造成的危害与该点居民对隐患的防治程度，包括抗灾能力与受损价值两个一级风险因子。

隐患点位移状态评估模块对监测的位移状态进行评价，由点到面，从而获得滑坡面上位移状态，其中位移状态描述方法即在此模块中，在本模块中，但对位移状态的描述分为速度统计量、加速度统计量、绝对位移、绝对速度四个因子，此四个因子将全面描述当前位移状态。

[0008]所述的步骤(3)中的预警等级分为四等为：一般 (IV级)、较重(III级)、严重(II 级)、特别严重(I级)四个级别，并分别采用蓝色、黄色、橙色和红色加以识别。

[0009]本发明所采用的方法能够达到以下有益效果：
本发明的滑坡预警分析模型综合考虑滑坡隐患点外部环境、内在岩土属性状态，分析外在的滑坡位移变化情况，验证滑坡所处阶段与状态，使滑坡外部影响、内在性质与外在表现联系在一起，多重保证滑坡状态分析的准确性；同时对滑坡将引发的危害做出评价，提高了预警信息的可靠性、丰富性。

在对监测点的位移状态的分析上，采用速度统计量、加速度统计量、绝对位移、绝对速度四因子，做到准确掌控滑坡点位移状态。

附图说明
[0010]图1为本发明的预警分析模型整体框架图。

[0011]图2为本发明的滑坡稳定性分析分析模块组成图。

[0012]图3为本发明的结构稳定性分析模块组成图。

[0013]图4为本发明的载荷稳定性模块组成图。

[0014]图5为滑坡危害性评价模块组成图。

[0015]图6为滑坡位移分析模块组成图。

具体实施方式
[0016]为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书的技术方案，下面将结合本说明书的附图，对本说明书中的技术方案进行清楚、完整地描述。

[0017]步骤一为建立对滑坡点分模块进行分析。

[0018]图1为预警分析模型整体框架图，其组成为滑坡稳定性分析模块、滑坡危害性分析模块、滑坡位移状态评估模块。

[0019]图2为滑坡稳定性分析分析模块，其由载荷稳定性分析模块与结构稳定性分析模块组成。

[0020]图3为结构稳定性分析模块组成，分为地形地貌、地层岩性、水文地质条件、工程地质条件四个一级风险因子，在地形地貌风险因子下有滑坡坡度、滑坡坡度二级风险因子；在地层岩性因子下有滑坡点岩土性质、地层厚度、滑坡规模等二级风险因子；在水文地质因子中有土壤含水、滑坡周边水系等二级风险因子；在工程地质条件因子中有房屋建筑等因子此因子主要评价滑坡点治理效果。

[0021]图4为载荷稳定性模块，地质灾害的产生常由外部环境的诱导，如雨量、人类工程活动与地震等。

外部环境中，地震破坏性最强，地震时与震后常引发地质灾害产生；人类工程活动强度通过现场勘查，可给出定性评价；灾害发生最常见的诱发因子为雨量，监测时也
将隐患点雨量作为重点进行监测，雨量的影响按作用周期可分为预测降雨量、当前降雨量、有效降雨量；预测降雨量表示未来降雨变化，对其的分析可提前获知即将到来的外部载荷大小；当前降雨量表示载荷冲刷对隐患点影响；有效降雨量表示历史降雨量对隐患点影响，体现为土壤湿度、内摩擦力，有效降雨因子计算公式为：
式中:Pa为有效降雨量(mm),Ri 为前第i 天降雨量(mm)。

取监测隐患点区域历史日降雨数据，利用上述公式求得每天有效降雨量，继而计算出各年最大有效降雨量，根据隐患点地区的年最大有效降雨量频率计算, 作出累积频率曲线。

随着有效降雨量增加, 其累积频率在减小, 但边坡失稳的频率在增加。

:当累积频率为80 %时, 称为注意雨量线;当累积频率为40 %时, 称为警戒雨量线;当累积频率为10 %时, 称为罕见雨量线。

这三个雨量线, 可将区域边坡降雨灾害危险状态分为四个预警级别：当有效降雨量小于注意雨量线值时, 为无危险；其余三个级别根据雨量线值大小以不同颜色表示预警级别的大小，预警级别越高，表示边坡降雨灾害愈易发生。

[0022]图5为滑坡危害性评价模块，地质灾害的主要目的是减少人员、财产的损失，因而，对隐患点的评估需考虑到此可能发生的地质灾害对人员、财产的危害性，同时也需考虑灾害周边对灾害发生时的反应能力。

对地灾危害性的评价包括价值与抗灾能力；价值包括威胁人口数、受灾面积、土地类型，抗灾能力包括人口结构、防范措施。

[0023]图6为滑坡位移分析模块，其对位移的描述有速度统计量、加速度统计俩个、绝对位移、绝对速度。

位移的监测方式有GNSS监测、裂缝监测、测斜仪监测等，对以上监测方式的描述均可使用如下方法进行计算。

[0024]①速度统计量
取预警观测窗口内数据，得到位移序列x，x长度为δ，x差分，得预警观测窗口速度序列x_diff，以位移监测的精度为阈值thr，对x_diff序列进行统计，其统计规则为：
其中sg函数定义为
阈值thr定义为设备解算每小时差的最大值。

[0025]②加速度统计量
以计算时刻为准，取预警观测窗口内数据，得到位移序列x，x长度为δ，x二阶差分，得预警观测窗口加速度序列x_diff_a，对x_diff_a序列进行统计，其统计规则为：
其中，sn函数定义为。

[0026]③绝对位移
绝对位移值即为当前时刻位移值相对初始时刻位移值之差。

[0027]④绝对速度
当天位移速度值为当前时刻位移与昨天同一时刻位移之差。

[0028]步骤二，基于专家经验、现场探勘与历史数据分析，设置合理的基于模型的分级阈值。

[0029]步骤三，在各模块分析时，采用基于阈值分割的层次分析方法计算出各模块等级。

模型最终预警等级计算的逻辑为三个模型的叠加，稳定性模型结果与危害性模型结果的组合逻辑为Lt=max(L1+L2-2,1)，同时等级阈值设为1,3,5，即若Lt=1,则组合结果为1，若Lt<3则组合结果2，若Lt<5则组合结果为3，若Lt>5组合结果为4,；其组合结果与位移分析模块的结果Ld为L=max(Lt,Ld)。

如此，将使预警分析结果合理。

图1
图2
图3
图4
图5
图6。