[发明专利]生态灾害监测预报系统

摘要

本发明属于一种生态灾害监测预报系统，该监测预报系统包括：数据采集传输系统，与计算机数据预报处理系统连接，用于向计算机数据预报处理系统提供被监测物的时效数据；计算机数据预报处理系统，用蠕变时效预报方法对由数据采集传输系统提供被监测物的时效数据进行处理，输出处理结果。本发明能以足够的精度，准确地预测预报出滑坡和地震的发生时间、规模和发展趋势，基本达到防灾减灾目的。

主权项

1.一种生态灾害监测预报系统，其特征在于该监测预报系统包括：数据采集传输系统，与计算机数据预报处理系统连接，用于向计算机数据预报处理系统提供被监测物的时效数据；计算机数据预报处理系统，用蠕变时效预报方法对由数据采集传输系统提供被监测物的时效数据进行处理，输出处理结果；所述的蠕变时效预报方法是：(1)根据实际监测轨迹曲线，依曲线的二阶导数分为萌发流变、稳态蠕变和失稳蠕变三个时段，萌发流变时段，曲线二阶导数呈正值；稳态蠕变时段，二阶导数为负值，失稳蠕变时段.曲线二阶导数为正值，式中y为监测累计位移量，t为时间；建立相应于蠕变时效的二阶微分方程组。它们的解为：稳态时段：y=v0ξ(1-e-ξ(t-t0))]]>t≤t_p③失稳时段：y=1βT[1(a-1)A]1a-1[1tf-t]βT]]>t≥t_p④式中：βT=2-aa-1]]>当t＝t_f时，y→∞，故而失稳时段是非线性的，式中：v₀，t₀分别为稳态初始形变率和起始时间；ξ=Eη]]>为材料的粘-弹性滞后系数；E，η分别为岩土材料弹性模量和粘性系数；A，α分别为失稳时段的时效系数和指数；导出等速蠕变率和失稳破坏时间t_f之积应为tf·ϵ·a-1=1(a-1)(2-a)A]]>⑥由实际稳态时段监测点(t_i，y_i)i＝1，2，3；决定该时段v₀，t₀和ξ，失稳时段监测点取为(t_z，y_z)(t_q，y_q)的赋值，决定A，α，也就是说由跟踪监测点赋值反馈出蠕变体综合受力状态和岩土材料的物性参量ξ；最后依共轭点连续性得出如下非线性超越函数代数方程组，即预测报方程组：F(tp-t1Twj,Twjtf-tp,y2y1,y3y1)=0]]>⑦G(tz-tptf-tp,tq-tptf-tp,yzyp,yqyp)=0]]>⑧式中y₁，y₂，y₃分别为稳态时段等时差监测周期的形变量赋值；y_z，y_q为失稳时段跟踪性的失稳形变量赋值，相应的时间赋值为t_z，t_q，其时间间隔不受制约；T_wj＝t₃-t₂＝t₂-t₁为监测点选取的时间间隔，称为监测周期；t_p-稳态转向失稳时段共轭点时间；t_f-失稳剧滑预测时间；该代数方程组存在着唯一实数根t_p，t_f；共轭点(t_p，y_p)实数根唯一存在，显然，它验证锁定二阶微分方程组是耦合的；t_f与蠕变量绝对值无关，仅决定于监测点赋值相对形变量之比这是可预测性的必然结果；(2)从监测零点开始，取短监测周期T_wj，连续跟踪三个监测点，其形变量y_i始终满足如下不等式：y3y1≥2y2y1-1;]]>y3y1≤(y2y1)2]]>则滑坡处于初始萌发流变时段，当流变量幅值很小时，难以进入稳态蠕变，不会产生剧滑；当y3y1≤2y2y1-1]]>时，滑体进入稳态蠕变，保持跟踪性监测，直至轨迹曲线二阶导数变号为止，即转向失稳蠕变，但若受到周边构造面挤压受阻或降雨终止，跟踪监测点形变量则随之降低，则滑坡处于间歇状态；滑坡体进入稳态并转向失稳蠕变状态，固定稳态监测点赋值(t_i，y_i)i＝1，2，3；在失稳时段前后选取(t_z，y_z)(t_q，y_q)输入含有预测报方程组的计算机数字程序求解，若有实数根t_f，即为当时周边环境和气候条件下，预报剧滑时间t_f，再连续跟踪性监测，t_f保持不变，或者只因测量读数误差而有所波动，倘若降雨量加大，便加速失稳时间，这样可直接跟踪失稳时段选取三个监测点，代入⑧式，单变量t_f求实数根，亦可求出失稳剧滑时间；(3)滑坡时间预报阶段的划分和预报精度从⑦⑧式预测方程组可知，预报剧滑时间t_f精度受控于监测周期T_wj和跟踪监测点赋值y_i读数的有效位数，滑坡剧滑时间t_f的精度是可控的，将滑坡时间预报年限划分为长期预报、中期预报和短期临滑预报，以确保准滑预报无误。