滑坡时间中短期预报方法
【专利摘要】本发明涉及一种滑坡时间中短期预报方法，是利用计算机程序对滑坡的发生进行中短期预报，预估滑坡剧滑时间。以位移动态为参数，建立了滑坡时间中短期预报多项式模型，该模型结构简单，可操作性强，模拟效果好，可以实现滑坡实时跟踪预报。这种中短期预报是一种动态跟踪预报，在预报过程中，每获得一个新的观测数据，就进行滑坡参数的处理，代入滑坡中短期预报系统进行预报，每个监测点均可得到确定解。也就是用滑坡最新的变化特征来进行预报，做到实时跟踪预报，准确可靠，对中短期预报具有很强的适应性，解决了滑坡预报的效率低、可靠性较低以及计算复杂等问题，能更好地为防灾减灾服务。
【专利说明】滑坡时间中短期预报方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种滑坡地质灾害预报方法，尤其是一次滑动型滑坡时间中短期预报。
【背景技术】:
[0002]滑坡时间预报以发生剧滑时间为目标，但并非所有滑坡都可以发生剧滑。概略的说，滑坡运动方式有三种:蠕动型、间歇蠕动型和一次滑动型。前两者通常不会发生剧滑，或一次滑动距离较小，它们虽然也会对人类及其经济活动产生程度不同的危害，但通常不会造成较大灾害。本发明是针对一次滑动型滑坡的中短期预报。
[0003]滑坡时间预报，若从1969年日本学者斋藤(M.Saito)在第六届蒙特利尔国际土力学与基础工程会议发表论文算起，至今已有30年的历史。近十几年来，特别是开展环境保护和减轻自然灾害十年活动以来，国内外许多学者已投入到这一研究领域，以期望减轻和防治滑坡灾害。尽管目前国内外学者已提出了数十个滑坡预报的理论模型，但到目前为止还没有一个滑坡是真正依靠定量预报成功的实例。目前所谓的“成功预报”，大多只是根据临滑现象所作出的经验判断，采用定量预报模型对滑坡所作出的预报，几乎无一例外地都是一些事后检验。从预报方法上看，主要有以下方面:
[0004]现象与经验预报，主要以现象、经验预报为主，即依据滑坡演变过程中所表现出来的一些变形破坏迹象、剧滑前的宏观前兆现象推测判断滑坡的剧滑时间。例如斋藤迪孝提出蠕变破坏三阶段理论，并建立了加速蠕变预报模型(山田刚二，渡正亮，小岛澄治.滑坡和斜坡崩塌及其防治.《滑坡和斜坡崩塌及其防治》翻译组，译.北京:科学出版社，1980，
3:20-254页);Hock E.依据智利Chuquicamata矿滑坡的监测位移-时间曲线，提出了利用坡体变形曲线的形态和趋势进行外延推求剧滑时间的外延法(伍法权，王年生.一种滑坡位移动力学预报探讨.中国地质灾害与防治学报.1996,7:269-270页)。这些方法是定性预报和经验预报为主导思想的定性方法，是滑坡前兆反映经验积累的直观预报，是在一定的人为条件下建立的经验公式，缺乏理论依据，所求得的滑体蠕变剧滑时间属于概算，可靠性较低。
[0005]位移-时间统计分析预报，结合概率论、灰色系统理论、数理统计论、模糊数学论等现代数学理论建立了多种滑坡预报模型，例如王思敬据坡体失稳前总变形量和位移速率提出的综合预报法；王兰生、陈明东依据灰色系统理论中的GM(1，I)模型，通过对滑体位移-时间曲线的拟合外推提出的灰色GM(1，I)模型(陈明东，王兰生.边坡变形破坏的灰色预测方法.见:第三次全国工程地质大会论文集)；晏同珍据滑体演变过程与生物孕育、发展、发生具有相似特征提出的Verhulst生物生长模型(陶干强，任凤玉，王孝存.灰色理论Verhulst模型用于滑坡预测的研究，矿业研究与开发，2002，22(4):11-13);李天斌据坡体变形的位移量化曲线与Verhulst反函数曲线更具相似性提出的Verhulst反函数模型(王念秦，王永峰，罗东海，姚勇.中国滑坡预报研究综述.地质评论.2008，54(3) =355-360页);张悼元提出的黄金分割法(张悼元，黄润秋.岩体失稳前系统的线性和非线性状态及破坏时间预报的“黄金分割数”法.见:全国第三次工程地质大会论文集:成都科技大学出版社，1988.1233~1240);孙景恒提出的Pearl生长模型(孙景恒,李振明，苏万益.Pearl模型在边坡失稳时间预报中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，1993.4(2):36-41)。该些方法主要是先进的数学理论与方法的应用，忽略了一些与滑坡密切相关的基本问题，如:监测资料的分析处理、监测时序的选择，以及预报参数与坡体变形破坏、演变机制的联系，因此预报可靠性受到了较大的影响。
[0006]非线性预报，以非线性科学、控制理论等最新方法为基础，该类预报模型无确定的数学表达式，或无显式的数学方程，模型维数及模型参数是动态变化的。例如秦四清以非线性动力学理论为基础，提出了滑坡预报的非线性动力学模型。该模型以非线性动力学理论为基础，体现了坡体非线性动力学特性，从监测时间序列中提取滑坡系统的演变信息，体现了坡体变形破坏机制，其物理意义明确。但存在函数大的具体表达形式未知、状态变量及初始条件较难确定等不足；全域近似法模型该模型的计算比较复杂，尤其当嵌入维数很高或
者/很复杂时计算更加复杂。(殷伟国.碎石岩体强度评价及滑坡预报技术的研究.北方工业大学硕士论文.2008,5:38-43页)[0007]物理参数测定预报，如声反射参数，由于仍然处于研究阶段，因此还未普遍采用。
[0008]宏观判断预报，是重要的防灾减灾方法，但科学认识局限。
【发明内容】
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[0009]本发明的目的就在针对上述现有技术的不足，提供一种滑坡时间中短期预报方法。
[0010]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0011]滑坡时间中短期预报方法，包括以下步骤:
[0012]a、滑坡参数处理，将滑坡变形监测数据录入到data, txt文件中，第一列:天数；第二列:x位移(水平位移，cm);第二列:y位移(垂直位移，cm)；
[0013]b、数据拟合:将data, txt文件录入滑坡时间中短期预报多项式模型；
[0014]C、数据选择，包括X位移、Y位移或合位移；
[0015]d、数据文件中的数据项使用，包括使用全部数据项或仅使用前—个数据项；
[0016]e、保存计算结果；
[0017]f、模型选择:A = P0 + P:t + P2t2
[0018]式中Ptl为初始位移，P1为初速度，2P2为加速度，A为位移量，t监测时间。
[0019]g、是否呈现加速状态，是；
[0020]h、多项式模型:
【权利要求】
1.一种滑坡时间中短期预报方法，其特征在于该方法包括以下步骤: a、滑坡参数处理，将滑坡变形监测数据录入到data,txt文件中，第一列:天数；第二列:x位移(水平位移，cm);第二列:y位移(垂直位移，cm)； b、数据拟合:将data,txt文件录入滑坡时间中短期预报多项式模型； C、数据选择，包括X位移、Y位移或合位移； d、数据文件中的数据项使用，包括使用全部数据项或仅使用前—个数据项； e、保存计算结果； f、模型选择:A= P0 + Plt + P2t2 式中Ptl为初始位移，P1为初速度，2P2为加速度，△为位移量，t监测时间； g、是否呈现加速状态，是； h、多项式模型:A=
【文档编号】G06F19/00GK103605903SQ201310641322
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】佴磊, 李泽闯, 苏占东, 吕岩, 徐燕, 沈世伟, 张敏, 徐丽娜, 王彤, 王宏飞, 毛文飞, 黄耀龙, 刘迪, 柴新 申请人:吉林大学