基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明針對(duì)黃土地區(qū)泥流的監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，具體涉及一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002]延安地區(qū)黃土層厚且結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度大，柱狀節(jié)理發(fā)育，易被侵蝕剝離，加之區(qū)內(nèi)暴雨集中且強(qiáng)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。
[0003]持續(xù)降雨或者短時(shí)間內(nèi)發(fā)生強(qiáng)降雨，疏松的黃土就會(huì)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(qū)常見的一種地質(zhì)災(zāi)害。其以流體內(nèi)固體物質(zhì)中< 2mm的細(xì)顆粒占98 %以上，粉沙以下粒級(jí)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。
[0004]黃土泥流是土壤侵蝕的一種特殊形式，是水土流失發(fā)展到極為嚴(yán)重階段的標(biāo)志。泥流爆發(fā)突然，來勢(shì)兇猛而迅速，破壞力強(qiáng)，頻繁的泥流活動(dòng)，不僅淤埋沖毀水庫塘壩、農(nóng)田、灌渠，給黃河下游地區(qū)造成嚴(yán)重泥沙淤積，還危害城鎮(zhèn)、工礦、交通等，造成人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)黃土地區(qū)生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重破壞，影響到區(qū)域退化生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)和可持續(xù)發(fā)展，對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全造成一定的威脅。所以，針對(duì)黃土泥流起動(dòng)做出預(yù)警尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警系統(tǒng)及其預(yù)警方法，為黃土地區(qū)泥流預(yù)警系統(tǒng)的建立提供依據(jù)，為當(dāng)?shù)鼐用癖転?zāi)提供充足時(shí)間，將災(zāi)害損失降到最低。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括
[0008]電源，包括太陽能電池板，主蓄電瓶，副應(yīng)急電池，用于給整個(gè)裝置提供能源；
[0009]雨量計(jì)，用于監(jiān)測(cè)裝置所在流域的降雨量，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到CPU ;
[0010]泥流流速計(jì)，泥流流量計(jì)，泥流比重計(jì)，用于監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到CPU ;
[0011]CPU，用于接收雨量計(jì)、泥流流速計(jì)，泥流流量計(jì)，泥流比重計(jì)所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并通過運(yùn)輸處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)與預(yù)先確定的臨界閾值作比較，作出判斷。
[0012]報(bào)警器，包括指示燈和聲音報(bào)警兩部分，所述指示燈分別是黃燈，藍(lán)燈和紅燈，依次指示泥流易發(fā)生程度的加大，聲音報(bào)警份為三級(jí)報(bào)警，一級(jí)報(bào)警為電鈴，二級(jí)報(bào)警為蜂鳴，三級(jí)報(bào)警為警笛，從一級(jí)到三級(jí)為泥流的易發(fā)程度依次增加，黃燈亮?xí)r電鈴響起，藍(lán)燈亮?xí)r蜂鳴響起，紅燈亮?xí)r警笛響起。
[0013]其中，所述雨量計(jì)由承水器(漏斗)、儲(chǔ)水筒(外筒)、儲(chǔ)水瓶組成，并配有與其口徑成比例的專用量杯。
[0014]其中，所述泥流流量計(jì)采用法蘭式電磁流量計(jì)，在流量測(cè)量的過程中，流體流過探頭時(shí)，在流量測(cè)量裝置的前部產(chǎn)生一個(gè)壓力旋渦體的布局區(qū)，流量傳感器對(duì)流體方向及管的背向進(jìn)行回流，使流體各點(diǎn)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Δρ。
[0015]其中，所述泥流流速計(jì)采用流速測(cè)算儀HY.CSY-1型，通過有線方式與轉(zhuǎn)子式流速儀連接，直接顯示點(diǎn)流速。
[0016]其中，所述泥流比重計(jì)包括一根密閉的玻璃管，一端粗細(xì)均勻，內(nèi)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?；蛩y，使玻璃管能在被檢測(cè)的液體中豎直的浸入到足夠的深度，并能穩(wěn)定地浮在液體中。也就是當(dāng)它受到任何搖動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)地恢復(fù)成垂直的靜止位置。當(dāng)比重計(jì)浮在液體中時(shí)，其本身的重力跟它排開的液體的重力相等。
[0017]為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警方法，包括如下步驟:
[0018]S1、將數(shù)據(jù)信號(hào)采集設(shè)備安裝在指定流域內(nèi)，實(shí)時(shí)觀測(cè)日降雨量監(jiān)測(cè)、泥流流量監(jiān)測(cè)、泥流流速監(jiān)測(cè)、泥流比重檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信號(hào)接收設(shè)備；
[0019]S2、所述數(shù)據(jù)信號(hào)接收設(shè)備接收實(shí)時(shí)降雨量監(jiān)測(cè)、泥流流量監(jiān)測(cè)、泥流流速監(jiān)測(cè)，泥流比重檢測(cè)數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信號(hào)運(yùn)算處理器；
[0020]S3、數(shù)據(jù)信號(hào)運(yùn)算器首先以預(yù)先輸入的指定流域的相關(guān)日降雨量、泥流流量、泥流流速、泥流比重長期觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算得到流域泥流警戒降雨量指標(biāo)值、警戒泥流流量指標(biāo)值、警戒泥流流速指標(biāo)值、警戒泥流比重指標(biāo)值，再將接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與所述警戒指標(biāo)值進(jìn)行比較判斷，若流域?qū)崟r(shí)泥流參數(shù)值小于警戒指標(biāo)值，便將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)信號(hào)存儲(chǔ)設(shè)備，若實(shí)值等于或大于警戒雨量指標(biāo)值，便啟動(dòng)預(yù)警設(shè)備。
[0021]其中，所述警戒指標(biāo)值的計(jì)算方法為:以預(yù)先輸入的指定流域的相關(guān)日長期觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)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(biāo)值。
[0022]其中，所述警戒指標(biāo)值的計(jì)算方法為:所述相關(guān)日或觀測(cè)日觀測(cè)數(shù)據(jù)為長期或年經(jīng)驗(yàn)值結(jié)合黃土泥流啟動(dòng)試驗(yàn)獲得的數(shù)值。
[0023]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]根據(jù)歷史泥流數(shù)據(jù)結(jié)合黃土泥流啟動(dòng)試驗(yàn)建立相應(yīng)的模型，計(jì)算相應(yīng)的臨界閾值，各數(shù)據(jù)均通過計(jì)算得到，并非經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，具有一定的科學(xué)性；能夠有效提高泥石流預(yù)警的準(zhǔn)確性，原理可靠、易于操作、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性高，能夠重復(fù)使用，通過對(duì)相應(yīng)報(bào)警方法的研制，實(shí)現(xiàn)對(duì)即將發(fā)生泥流災(zāi)害的實(shí)時(shí)報(bào)警，為區(qū)內(nèi)人民安全提供有力保障，為地區(qū)泥流預(yù)警系統(tǒng)的研發(fā)提供依據(jù)。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置圖；
[0026]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警方法的監(jiān)測(cè)預(yù)警流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于泥流參數(shù)監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警系統(tǒng)，包括
[0029]電源1，包括太陽能電池板，主蓄電瓶，副應(yīng)急電池，用于給整個(gè)裝置提供能源；
[0030]雨量計(jì)3，用于監(jiān)測(cè)裝置所在流域的降雨量，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到CPU ;
[0031]泥流流速計(jì)2，泥流流量計(jì)4，泥流比重計(jì)5，用于監(jiān)測(cè)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(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到CPU ;
[0032]CPU，用于接收雨量計(jì)3、泥流流速計(jì)2，泥流流量計(jì)4，泥流比重計(jì)5所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，并通過運(yùn)輸處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)與預(yù)先確定的臨界閾值作比較，作出判斷。
[0033]報(bào)警器6，包括指示燈和聲音報(bào)警兩部分，所述指示燈分別是黃燈，藍(lán)燈和紅燈，依次指示泥流易發(fā)生程度的加大，聲音報(bào)警份為三級(jí)報(bào)警，一級(jí)報(bào)警為電鈴，二級(jí)報(bào)警為蜂鳴，三級(jí)報(bào)警為警笛，從一級(jí)到三級(jí)為泥流的易發(fā)程度依次增加，黃燈亮?xí)r電鈴響起，藍(lán)燈亮?xí)r蜂鳴響起，紅燈亮?xí)r警笛響起。
[0034]所述雨量計(jì)由承水器(漏斗)、儲(chǔ)水筒(外筒)、儲(chǔ)水瓶組成，并配有與其口徑成比例的專用量杯。所述泥流流量計(jì)采用法蘭式電磁流量計(jì)，在流量測(cè)量的過程