一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法
2023-07-16 03:39:16 1
專利名稱：一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法
技術領域：
本發明屬於地質滑坡測定技術領域，涉及一種確定滑坡位移與降雨量關聯性及其滯後性關係的定量評價方法，特別是一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，通過測定降雨量來定量分析和評價地質滑坡位移，實現地質滑坡位移的監控預警。
背景技術：
據不完全統計，降雨型滑坡約佔滑坡總數的70%，而95%的地質滑坡發生於雨季，降雨與滑坡之間的作用規律與機理是複雜且多方面的，且是滑坡位移加速和失穩的一個關鍵誘發因素。傳統相關研究大都以監測到的降雨及滑坡位移數據為基礎，對兩者的散點圖進行回歸擬合分析，建立擬合曲線的方程研究兩者之間相關規律，並進一步運用數理統計方法進行預測預報，這種方法的不足主要體現在以下兩點一是在進行擬合分析時需事先人為假定函數關係，對於複雜的非線性相關關係很難準確確定其函數關係，所以容易造成測定誤差；二是離散圖為不包含時間因素的一種靜態相關關係，不能很好地反映和評價包含時間因素的動態過程關係；這種方法受人為因素影響較大，且對滑坡位移與降雨的滯後關係僅停留在對規律總結的定性描述，具體實施中尚未有定量測定方法。賀可強的論文「新灘斜坡差異滑移規律的灰色系統分析」(河北地質學院學報，1991年)中提出運用「關聯度」分析方法對新灘斜坡差異滑移規律進行時空分析，但未涉及降雨序列研究與應用，更沒有對滑坡位移與降雨序列的關係進行任何分析與評價。因此，尋求設計一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，建立和確定地質滑坡與降雨之間的關聯性與滯後性定量評價參數與方法，實現對該類滑坡的監控預警與防治，具有良好的社會效益和經濟價值。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，通過定量評價地質滑坡與降雨之間的關聯性與滯後性，實現地質滑坡位移的監控預警，防止地質滑坡等災害的發生。為了實現上述目的，本發明涉及的利用降雨量測定地質滑坡位移的方法具體包括滑坡區降雨量及滑坡位移數據的監測、降雨量及滑坡位移監測數據的預處理、滑坡位移與降雨量關聯性分析計算、滑坡位移與降雨量滯後性分析計算和評價預測五個步驟( I)滑坡區降雨量及滑坡位移數據的監測先在待測目標滑坡處的後緣引張拉裂區、前緣剪出區或中部變形較大區選定監測點並設立監測基樁，在距離監測點500-2000m處的周邊穩定區域設置基準點，然後安裝降雨監測系統和位移監測系統，在基準點處利用位移監測系統定期監測並記錄監測基樁的滑坡位移數據或位移速率；利用降雨監測系統等時等周期在選定的待測目標滑坡處的區域開展降雨量的監測並記錄監測的降雨量數據；(2)降雨量及滑坡位移監測數據的預處理將監測的降雨量數據和滑坡位移數據，按照監測周期分類預處理，錄入Excel表格，並分別繪製降雨量-時間曲線和滑坡位移-時間曲線；
(3)滑坡位移與降雨量關聯性分析計算具體包括五個分步驟①、利用步驟(2)中的降雨量數據和滑坡位移數據建立降雨量母序列與滑坡位移子序列、將各序列進行無量綱歸一化處理、求取矩陣的差異信息、求解表示母序列和子序列相關性的關聯繫數、求出所有關聯繫數的平均值即最終的關聯度；(4)滑坡位移與降雨量滯後性分析計算保持降雨時間序列不變，以定量的時間間隔逐一後移位移時間序列，並依次計算後移後的降雨量與滑坡位移時間序列關聯度值，關聯度極大值出現所對應的時間即為滑坡位移滯後時間；(5)評價預測根據步驟(3)中所得的關聯度數值判斷降雨量對滑坡位移的影響程度和關聯性，關聯度數值越大說明滑坡位移與降雨量關聯性越大；根據步驟(4)中所得滯後時間判斷滑坡位移與降雨量的滯後關係，確定滑坡滯後降雨發生的時間，並列印或顯 示，實現地質滑坡的監控預警。本實施例涉及的降雨監測系統選擇市售的全自動水文監測系統，位移監測系統選擇市售的滑坡位移無線監測系統；步驟(3)中涉及的滑坡位移與降雨量關聯性分析計算具體包括以下步驟①建立降雨量母序列與滑坡位移子序列，以月為監測時間單位，將滑坡某年η=Γ 2個月份的降雨量監測數據作為母序列將不同滑坡i上的不同監測點j的
位移量監測數據作為子序列■{Xf )}進行關聯分析，若共計k個滑坡，則i=l，2，3-k;若滑坡i上共布設了 Pi個測點，則j = I, 2，3，
權利要求
1.一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，其特徵在於具體包括滑坡區降雨量及滑坡位移數據的監測、降雨量及滑坡位移監測數據的預處理、滑坡位移與降雨量關聯性分析計算、滑坡位移與降雨量滯後性分析計算和評價預測五個步驟 (1)滑坡區降雨量及滑坡位移數據的監測先在待測目標滑坡處的後緣引張拉裂區、前緣剪出區或中部變形較大區選定監測點並設立監測基樁，在距離監測點500-2000m處的周邊穩定區域設置基準點，然後安裝降雨監測系統和位移監測系統，在基準點處利用位移監測系統定期監測並記錄監測基樁的滑坡位移數據或位移速率；利用降雨監測系統等時等周期在選定的待測目標滑坡處的區域開展降雨量的監測並記錄監測的降雨量數據； (2)降雨量及滑坡位移監測數據的預處理將監測的降雨量數據和滑坡位移數據，按照監測周期分類預處理，錄入Excel表格，並分別繪製降雨量-時間曲線和滑坡位移-時間曲線. (3)滑坡位移與降雨量關聯性分析計算具體包括五個分步驟①、利用步驟(2)中的降雨量數據和滑坡位移數據建立降雨量母序列與滑坡位移子序列、將各序列進行無量綱歸一化處理、求取矩陣的差異信息、求解表示母序列和子序列相關性的關聯繫數、求出所有關聯繫數的平均值即最終的關聯度； (4)滑坡位移與降雨量滯後性分析計算保持降雨時間序列不變，以定量的時間間隔逐一後移位移時間序列，並依次計算後移後的降雨量與滑坡位移時間序列關聯度值，關聯度極大值出現所對應的時間即為滑坡位移滯後時間； (5)評價預測根據步驟(3)中所得的關聯度數值判斷降雨量對滑坡位移的影響程度和關聯性，關聯度數值越大說明滑坡位移與降雨量關聯性越大；根據步驟(4)中所得滯後時間判斷滑坡位移與降雨量的滯後關係，確定滑坡滯後降雨發生的時間，並列印或顯示，實現地質滑坡的監控預警。
2.根據權利要求1所述的利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，其特徵在於所述降雨監測系統選擇市售的全自動水文監測系統，位移監測系統選擇市售的滑坡位移無線監測系統；步驟(3)中涉及的滑坡位移與降雨量關聯性分析計算具體包括以下步驟 ①建立降雨量母序列與滑坡位移子序列，以月為監測時間單位，將滑坡某年12個月份的降雨量監測數據作為母序列將不同滑坡i上的不同監測點j的位移量監測數據作為子序列{if (n)l進行關聯分析，若共計k個滑坡，則i=l，2，3…k;若滑坡i上共布設了 Pi個測點，則j = I, 2，3,
3.根據權利要求1所述的利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，其特徵在於所述步驟(4)中涉及的滑坡位移與降雨量滯後性分析計算，設定滯後時間間隔為一個月，當滯後一個月時，將滑坡某年12個月份的降雨量監測數據作為母序列固定不變，與各月份降雨量對應的子序列位移量序列依次推移一個月份，因此子序列中第一個月滑坡位移為原位移序列的第二個數據，第12個月滑坡位移為下一年的首月滑坡位移數據，則當滯後M個月時，同理將位移序列依次推移M個月(M=f 12)，關聯序列如下
全文摘要
本發明屬於地質滑坡測定技術領域，涉及一種利用降雨量測定地質滑坡位移的方法，具體包括滑坡區降雨量及滑坡位移數據的監測、降雨量及滑坡位移監測數據的預處理、滑坡位移與降雨量關聯性分析計算、滑坡位移與降雨量滯後性分析計算和評價預測五個步驟，其中滑坡位移與降雨量關聯性分析計算具體包括①建立降雨量母序列與滑坡位移子序列；②將各序列進行無量綱歸一化處理；③求取矩陣的差異信息；④求解表示母序列和子序列相關性的關聯繫數；⑤求出所有關聯繫數的平均值即最終的關聯度；其實現方法簡單，設計原理可靠，計算分析準確，利用計算機系統進行運算，速度快、準確性高，成本低，監控預警效果好，效益明顯，監控效率高。
文檔編號G01W1/14GK103017709SQ20121055963
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優先權日2012年12月20日
發明者賀可強, 羅會來, 孫林娜, 趙民 申請人:青島理工大學