一种单体管道滑坡灾害的预警方法与流程

本发明涉及管道滑坡灾害的预警
技术领域：
，更具体的说是涉及一种单体管道滑坡灾害的预警方法。
背景技术：
：滑坡是指在一定的自然条件与地质条件下，组成斜坡的部分岩土体，在以重力为主的作用下，沿斜坡内部一定的软弱面(或软弱带)发生剪切而产生的整体下滑破坏，单体管道滑坡灾害是指对管道输送系统安全和运营环境造成危害的滑坡灾害。滑坡灾害对穿越的管道危害巨大，常常导致管道挤压变形，造成输送介质泄露，造成周围环境污染，更严重的甚至导致爆炸，影响周围群众生命财产安全。对于滑坡灾害通常可以通过自动化监测手段监测滑坡的形变，对滑坡的风险提前预警。传统的滑坡预警技术与方法通常是人为设定单一监测数据作为预警指标，例如以24小时累计降雨量作为预警指标，而忽略了其他因素的影响，导致大量的错报误报情况发生。技术实现要素：本发明旨在提供一种单体管道滑坡灾害的预警方法，本发明综合考虑了灾害本体形变(滑坡形变)、受体(管道受力)、外界诱发因素(降雨)的影响，通过构建基于滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z的三维预警矩阵模型，实现对单体管道滑坡灾害风险的预警，使得预警结果更符合实际，大大提高了管道滑坡灾害的预警精度。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种单体管道滑坡灾害的预警方法，包括以下步骤：a.调查滑坡灾害发育特征，根据调查情况，布设自动化监测装置，包括：①在滑坡区潜在变形最大处布设用于监测滑坡形变的深部位移和地表位移的管道滑坡形变自动化监测装置；②在管道穿越滑坡区潜在受力最大处布设用于监测管道受力情况的管道应变自动化监测装置；③在滑坡区附近无遮盖的稳定区域布设用于监测区域降雨情况的降雨自动化监测装置；b.步骤a中布设的自动化监测装置将现场监测数据通过gprs或者北斗短报文实时传回至管道地质灾害监测预警平台数据库中，传回的监测数据共包括：管道滑坡形变自动化监测装置测得的单体管道滑坡形变数据：滑坡地表位移量b、滑坡深部位移量s；管道应变自动化监测装置测得的管道应变数据：管道应变值ε；降雨自动化监测装置测得的降雨数据:雨强i与持续时间t；c.通过步骤b中传回的监测数据构建基于滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z的三维预警矩阵模型，将预警等级划分为三级：关注级：蓝色预警；警示级：黄色预警；警报级：红色预警，实现对管道滑坡灾害风险的预警。进一步的，所述三维预警矩阵模型的构建方法为：根据监测对象的不同，将预警指标划分为三部分：滑坡形变指标x：滑坡地表位移量b、滑坡深部位移量s；外界诱发指标y：雨强i与持续时间t；管道的力学指标z：管道应变值ε。将各指标划分为三个等级：其中，所述蓝色级中滑坡形变指标x的标准为：xblue＜x≤xorange(xblue为滑坡形变指标达到蓝色级的分界值，xorange为滑坡形变指标达到黄色级的分界值)；外界诱发指标y的标准为：yblue＜y≤yorange(yblue为外界诱发指标达到蓝色级的分界值；yorange为外界诱发指标达到黄色级的分界值)；管道的力学指标z的标准为：zblue＜z≤zorange(zblue为管道的力学指标达到蓝色级的分界值；zorange为管道的力学指标达到黄色级的分界值)；所述黄色级中滑坡形变指标x的标准为：xorange＜x≤xred(xred为滑坡形变指标达到红色级的分界值)；外界诱发指标y的标准为：yorange＜y≤yred(yred为外界诱发指标达到红色级的分界值)；管道的力学指标z的标准为：zorange＜z≤zred(zred为管道的力学指标达到红色级的分界值)；所述红色级中滑坡形变指标x的标准为：x＞xred；外界诱发指标y的标准为：y＞yred；管道的力学指标z的标准为：z＞zred。最终，根据三个预警指标：滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z构建的预警矩阵，实现管道滑坡灾害的预警级别的确定。进一步的，所述滑坡形变指标x由滑坡地表位移量b或滑坡深部位移量s或滑坡地表位移曲线的切线角αb或滑坡深部位移曲线的切线角αs综合确定；四个指标中取最高指标判定级别作为滑坡形变指标x的级别：其中，滑坡形变指标x级别划分标准中，蓝色级：4mm≤b＜8mm或2mm≤s＜4mm或40°＜αb≤45°或40°＜αs≤45°；黄色级：8mm≤b＜12mm或4mm≤s＜6mm或45°＜αb≤80°或45°＜αs≤80°；红色级：b≥12mm或s≥6mm或αb＞80°或αs＞80°。进一步的，所述外界诱发指标y的确定方法为：利用极限平衡分析法计算得到滑坡稳定性系数，分析降雨过程中稳定性系数的动态变化规律，建立滑坡的降雨指标分级；具体操作：1)通过滑坡踏勘与调绘，获取滑坡典型剖面；2)利用有限元分析软件模拟分析不同雨强条件下滑坡稳定性系数k，反演出稳定性系数接近或处于不同稳定状态下的时刻对应雨强的持续时间；3)采用不同的雨强，重复2)的操作，分析得到持续时间t-雨强i曲线；同时，给定不同的临界稳定状态条件，便可得到不同稳定性系数条件下对应的持续时间t-雨强i曲线；外界诱发指标y就是根据监测的降雨情况，将持续时间t-雨强i组成的点对(t,i)带入以上持续时间t-雨强i曲线，分析该条件下滑坡处于何种稳定性系数状态，依此判别外界诱发指标y的级别:蓝色级：点对(t,i)位于k＝1.05拟合曲线之下；黄色级：点对(t,i)位于k＝1.05、k＝1拟合曲线之间；红色级：点对(t,i)位于k＝1拟合曲线之上。进一步的，所述管道的力学指标z的确定方法为：根据监测的管道应变值ε超过管材许用应变值[ε]的百分比以及管道应变曲线的切线角αε两个指标综合确定，两指标中取最高指标判定级别作为管道的力学指标z的级别；管道的力学指标z级别划分标准中，蓝色级：管体附加应变超过管材许用应变值[ε]的30％或40°＜αε≤45°；黄色级：管体附加应变超过管材许用应变值[ε]的60％或45°＜αε≤80°；红色级：管体附加应变超过管材许用应变值[ε]的90％或αε＞80°。进一步的，所述步骤a中:所述管道滑坡形变自动化监测装置为用于地表位移量监测的地表位移监测站和用于深部位移量监测的深部位移监测站；所述管道应变自动化监测装置为管道应变监测站；降雨自动化监测装置为雨量监测站。本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明突破了传统人为设定单一指标的预警技术方法，综合考虑了滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z的影响，通过构建基于滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z的三维预警矩阵模型，实现对单体管道滑坡风险的预警，使得预警结果更符合实际，大大提高了管道滑坡灾害的预警精度。附图说明图1是本发明的一种单体管道滑坡灾害的预警方法的流程图；图2是本发明的一种单体管道滑坡灾害的预警系统的总体架构图；图3-a是实施例1中滑坡体深部位移监测站布设示意图；图3-b是实施例1中滑坡体地表位移监测站布设示意图；图3-c是实施例1中管道应变监测站布设示意图；图3-d是实施例1中雨量监测站布设示意图；图4是实施例1中某滑坡的降雨持续时间t-雨强i曲线、滑坡稳定性系数k之间的关系图；图5-a是实施例1中管道三维预警矩阵模型图(整体)；图5-b是实施例1中管道三维预警矩阵模型图(zblue＜z≤zorange)；图5-c是实施例1中管道三维预警矩阵模型图(zorange＜z≤zred)；图5-d是实施例1中管道三维预警矩阵模型图(z＞zred)。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。实施例1:如图1所示，一种单体管道滑坡灾害的预警方法，包括以下步骤：a.调查滑坡灾害发育特征，开展管道滑坡灾害野外踏勘，进行管道滑坡灾害的调查与测绘，调绘内容包括：滑坡范围、规模、地形条件、变形特征、地质条件、与管道的位置关系等；根据滑坡灾害调绘成果，开展自动化监测站布设设计，主要包括：①在滑坡区潜在变形最大处布设用于监测滑坡形变的深部位移和地表位移的管道滑坡形变自动化监测装置，如图3-a、图3-b所示；②在管道穿越滑坡区潜在受力最大处布设用于监测管道受力情况的管道应变自动化监测装置，如图3-c；③在滑坡区附近无遮盖的稳定区域布设用于监测区域降雨情况的降雨自动化监测装置，如图3-d。根据自动化监测站布设设计，开展监测站现场施工与设备调试。b.步骤a中布设的自动化监测装置将现场监测数据通过gprs或者北斗短报文(gprs作为主信道、北斗短报文作为备用信道)实时传回至管道地质灾害监测预警平台数据库中，传回的监测数据共包括：管道滑坡形变自动化监测装置测得的单体管道滑坡形变数据：滑坡地表位移量b、滑坡深部位移量s；管道应变自动化监测装置测得的管道应变数据：管道应变值ε；降雨自动化监测装置测得的降雨数据；雨强i与持续时间t；c.通过步骤b中传回的监测数据构建基于滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z的三维预警矩阵模型，将预警等级划分为三级：关注级：蓝色预警；警示级：黄色预警；警报级：红色预警；实现对管道滑坡灾害风险的预警。通过预警模型算法，分析灾害发展变化趋势，实现滑坡灾害预警信息的及时发布。所述步骤a中:所述的管道滑坡形变自动化监测装置为用于地表位移量监测的地表位移监测站和用于深部位移量监测的深部位移监测站；所述的管道应变自动化监测装置为管道应变监测站；所述的降雨自动化监测装置为雨量监测站。所述三维预警矩阵模型的构建方法为：根据监测对象的不同，将预警指标划分为三部分：滑坡形变指标x：滑坡地表位移量b、滑坡深部位移量s；外界诱发指标y：雨强i与持续时间t；管道的力学指标z：管道应变值ε；将各指标划分为三级(参见表1)。表1预警指标级别划分指标分级滑坡形变指标x外界诱发指标y管道的力学指标z蓝色级xblue＜x≤xorangeyblue＜y≤yorangezblue＜z≤zorange黄色级xorange＜x≤xredyorange＜y≤yredzorange＜z≤zred红色级x＞xredy＞yredz＞zreda.滑坡形变指标x所述滑坡形变指标x由滑坡地表位移量b或滑坡深部位移量s或滑坡地表位移曲线的切线角αb或滑坡深部位移曲线的切线角αs综合确定；四个指标中取最高指标判定级别作为滑坡形变指标x的级别(参见表2)。表2滑坡形变指标x级别划分标准b.外界诱发指标y所述外界诱发指标y的确定方法为：利用极限平衡分析法计算得到滑坡稳定性系数，分析降雨过程中稳定性系数的动态变化规律，建立滑坡的降雨指标分级；具体操作：1)通过滑坡踏勘与调绘，获取滑坡典型剖面；2)利用有限元分析软件模拟分析不同雨强条件下滑坡稳定性系数k，反演出稳定性系数接近或处于不同稳定状态下的时刻对应雨强的持续时间；3)采用不同的雨强，重复2)的操作，分析得到持续时间t-雨强i曲线；同时，给定不同的临界稳定状态条件，此例取稳定性系数k＝1，k＝1.05，便可得到k＝1，k＝1.05条件下对应的持续时间t-雨强i曲线，如图4所示。外界诱发指标y就是根据监测降雨情况，将持续时间t-雨强i组成的点对(t,i)带入以上持续时间t-雨强i曲线，分析该条件下滑坡处于何种稳定性系数状态，依此判别外界诱发指标y的级别(参见表3)。表3外界诱发指标y级别划分标准指标分级持续时间t-雨强i组成的点对(t,i)蓝色级点对(t,i)位于k＝1.05拟合曲线之下黄色级点对(t,i)位于k＝1.05、k＝1拟合曲线之间红色级点对(t,i)位于k＝1拟合曲线之上c.管道的力学指标z所述管道的力学指标z的确定方法为：根据监测的管道应变值ε超过管材许用应变值[ε]的百分比以及管道应变曲线的切线角αε两个指标综合确定，两指标中取最高指标判定级别作为管道的力学指标z的级别(参见表4)。表4管道的力学指标z级别划分标准指标分级管道应变值ε管道应变曲线的切线角αε蓝色级管道应变值ε超过管材许用应变值[ε]的30％40°＜αε≤45°黄色级管道应变值ε超过管材许用应变值[ε]的60％45°<αε≤80°红色级管道应变值ε超过管材许用应变值[ε]的90％αε＞80°(2)预警预报模型构建基于滑坡形变指标x、外界诱发指标y、管道的力学指标z的三维预警矩阵模型，如图5-a。通过矩阵判别预警等级：a.管道的力学指标：zblue＜z≤zorange当管道的力学指标介于zblue＜z≤zorange之间时，管道受力达到了关注级，此时的预警等级综合考虑外界诱发指标、滑坡形变指标，预警等级模型参见图5-b。b.管道的力学指标：zorange＜z≤zred当管道的力学指标介于zorange＜z≤zred之间时，管道受力达到了警示级，此时的预警等级综合考虑外界诱发指标、滑坡形变指标，预警等级模型参见图5-c。c.管道的力学指标：z＞zred当管道的力学指标介于z＞zred之间时，管道受力达到了警报级，此时的预警等级综合考虑外界诱发指标、滑坡形变指标，预警等级模型参见图5-d。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12