專利名稱：一種利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地質(zhì)滑坡測定技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種確定滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性及其滯后性關(guān)系的定量評價(jià)方法，特別是一種利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，通過測定降雨量來定量分析和評價(jià)地質(zhì)滑坡位移，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)滑坡位移的監(jiān)控預(yù)警。
背景技術(shù)：
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，降雨型滑坡約占滑坡總數(shù)的70%，而95%的地質(zhì)滑坡發(fā)生于雨季，降雨與滑坡之間的作用規(guī)律與機(jī)理是復(fù)雜且多方面的，且是滑坡位移加速和失穩(wěn)的一個(gè)關(guān)鍵誘發(fā)因素。傳統(tǒng)相關(guān)研究大都以監(jiān)測到的降雨及滑坡位移數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對兩者的散點(diǎn)圖進(jìn)行回歸擬合分析，建立擬合曲線的方程研究兩者之間相關(guān)規(guī)律，并進(jìn)一步運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)，這種方法的不足主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)一是在進(jìn)行擬合分析時(shí)需事先人為假定函數(shù)關(guān)系，對于復(fù)雜的非線性相關(guān)關(guān)系很難準(zhǔn)確確定其函數(shù)關(guān)系，所以容易造成測定誤差；二是離散圖為不包含時(shí)間因素的一種靜態(tài)相關(guān)關(guān)系，不能很好地反映和評價(jià)包含時(shí)間因素的動(dòng)態(tài)過程關(guān)系；這種方法受人為因素影響較大，且對滑坡位移與降雨的滯后關(guān)系僅停留在對規(guī)律總結(jié)的定性描述，具體實(shí)施中尚未有定量測定方法。賀可強(qiáng)的論文“新灘斜坡差異滑移規(guī)律的灰色系統(tǒng)分析”(河北地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991年)中提出運(yùn)用“關(guān)聯(lián)度”分析方法對新灘斜坡差異滑移規(guī)律進(jìn)行時(shí)空分析，但未涉及降雨序列研究與應(yīng)用，更沒有對滑坡位移與降雨序列的關(guān)系進(jìn)行任何分析與評價(jià)。因此，尋求設(shè)計(jì)一種利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，建立和確定地質(zhì)滑坡與降雨之間的關(guān)聯(lián)性與滯后性定量評價(jià)參數(shù)與方法，實(shí)現(xiàn)對該類滑坡的監(jiān)控預(yù)警與防治，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，通過定量評價(jià)地質(zhì)滑坡與降雨之間的關(guān)聯(lián)性與滯后性，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)滑坡位移的監(jiān)控預(yù)警，防止地質(zhì)滑坡等災(zāi)害的發(fā)生。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法具體包括滑坡區(qū)降雨量及滑坡位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測、降雨量及滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理、滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)算、滑坡位移與降雨量滯后性分析計(jì)算和評價(jià)預(yù)測五個(gè)步驟( I)滑坡區(qū)降雨量及滑坡位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測先在待測目標(biāo)滑坡處的后緣引張拉裂區(qū)、前緣剪出區(qū)或中部變形較大區(qū)選定監(jiān)測點(diǎn)并設(shè)立監(jiān)測基樁，在距離監(jiān)測點(diǎn)500-2000m處的周邊穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，然后安裝降雨監(jiān)測系統(tǒng)和位移監(jiān)測系統(tǒng)，在基準(zhǔn)點(diǎn)處利用位移監(jiān)測系統(tǒng)定期監(jiān)測并記錄監(jiān)測基樁的滑坡位移數(shù)據(jù)或位移速率；利用降雨監(jiān)測系統(tǒng)等時(shí)等周期在選定的待測目標(biāo)滑坡處的區(qū)域開展降雨量的監(jiān)測并記錄監(jiān)測的降雨量數(shù)據(jù)；(2)降雨量及滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理將監(jiān)測的降雨量數(shù)據(jù)和滑坡位移數(shù)據(jù)，按照監(jiān)測周期分類預(yù)處理，錄入Excel表格，并分別繪制降雨量-時(shí)間曲線和滑坡位移-時(shí)間曲線；
(3)滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)算具體包括五個(gè)分步驟①、利用步驟(2)中的降雨量數(shù)據(jù)和滑坡位移數(shù)據(jù)建立降雨量母序列與滑坡位移子序列、將各序列進(jìn)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(guān)性的關(guān)聯(lián)系數(shù)、求出所有關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值即最終的關(guān)聯(lián)度；(4)滑坡位移與降雨量滯后性分析計(jì)算保持降雨時(shí)間序列不變，以定量的時(shí)間間隔逐一后移位移時(shí)間序列，并依次計(jì)算后移后的降雨量與滑坡位移時(shí)間序列關(guān)聯(lián)度值，關(guān)聯(lián)度極大值出現(xiàn)所對應(yīng)的時(shí)間即為滑坡位移滯后時(shí)間；(5)評價(jià)預(yù)測根據(jù)步驟(3)中所得的關(guān)聯(lián)度數(shù)值判斷降雨量對滑坡位移的影響程度和關(guān)聯(lián)性，關(guān)聯(lián)度數(shù)值越大說明滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性越大；根據(jù)步驟(4)中所得滯后時(shí)間判斷滑坡位移與降雨量的滯后關(guān)系，確定滑坡滯后降雨發(fā)生的時(shí)間，并打印或顯 示，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)滑坡的監(jiān)控預(yù)警。本實(shí)施例涉及的降雨監(jiān)測系統(tǒng)選擇市售的全自動(dòng)水文監(jiān)測系統(tǒng)，位移監(jiān)測系統(tǒng)選擇市售的滑坡位移無線監(jiān)測系統(tǒng)；步驟(3)中涉及的滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)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(jiān)測時(shí)間單位，將滑坡某年η=Γ 2個(gè)月份的降雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)作為母序列將不同滑坡i上的不同監(jiān)測點(diǎn)j的
位移量監(jiān)測數(shù)據(jù)作為子序列■{Xf )}進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，若共計(jì)k個(gè)滑坡，則i=l，2，3-k;若滑坡i上共布設(shè)了 Pi個(gè)測點(diǎn)，則j = I, 2，3，
權(quán)利要求
1.一種利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，其特征在于具體包括滑坡區(qū)降雨量及滑坡位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測、降雨量及滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理、滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)算、滑坡位移與降雨量滯后性分析計(jì)算和評價(jià)預(yù)測五個(gè)步驟 (1)滑坡區(qū)降雨量及滑坡位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測先在待測目標(biāo)滑坡處的后緣引張拉裂區(qū)、前緣剪出區(qū)或中部變形較大區(qū)選定監(jiān)測點(diǎn)并設(shè)立監(jiān)測基樁，在距離監(jiān)測點(diǎn)500-2000m處的周邊穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，然后安裝降雨監(jiān)測系統(tǒng)和位移監(jiān)測系統(tǒng)，在基準(zhǔn)點(diǎn)處利用位移監(jiān)測系統(tǒng)定期監(jiān)測并記錄監(jiān)測基樁的滑坡位移數(shù)據(jù)或位移速率；利用降雨監(jiān)測系統(tǒng)等時(shí)等周期在選定的待測目標(biāo)滑坡處的區(qū)域開展降雨量的監(jiān)測并記錄監(jiān)測的降雨量數(shù)據(jù)； (2)降雨量及滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理將監(jiān)測的降雨量數(shù)據(jù)和滑坡位移數(shù)據(jù)，按照監(jiān)測周期分類預(yù)處理，錄入Excel表格，并分別繪制降雨量-時(shí)間曲線和滑坡位移-時(shí)間曲線. (3)滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)算具體包括五個(gè)分步驟①、利用步驟(2)中的降雨量數(shù)據(jù)和滑坡位移數(shù)據(jù)建立降雨量母序列與滑坡位移子序列、將各序列進(jìn)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(guān)性的關(guān)聯(lián)系數(shù)、求出所有關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值即最終的關(guān)聯(lián)度； (4)滑坡位移與降雨量滯后性分析計(jì)算保持降雨時(shí)間序列不變，以定量的時(shí)間間隔逐一后移位移時(shí)間序列，并依次計(jì)算后移后的降雨量與滑坡位移時(shí)間序列關(guān)聯(lián)度值，關(guān)聯(lián)度極大值出現(xiàn)所對應(yīng)的時(shí)間即為滑坡位移滯后時(shí)間； (5)評價(jià)預(yù)測根據(jù)步驟(3)中所得的關(guān)聯(lián)度數(shù)值判斷降雨量對滑坡位移的影響程度和關(guān)聯(lián)性，關(guān)聯(lián)度數(shù)值越大說明滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性越大；根據(jù)步驟(4)中所得滯后時(shí)間判斷滑坡位移與降雨量的滯后關(guān)系，確定滑坡滯后降雨發(fā)生的時(shí)間，并打印或顯示，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)滑坡的監(jiān)控預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，其特征在于所述降雨監(jiān)測系統(tǒng)選擇市售的全自動(dòng)水文監(jiān)測系統(tǒng)，位移監(jiān)測系統(tǒng)選擇市售的滑坡位移無線監(jiān)測系統(tǒng)；步驟(3)中涉及的滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)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(jiān)測時(shí)間單位，將滑坡某年12個(gè)月份的降雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)作為母序列將不同滑坡i上的不同監(jiān)測點(diǎn)j的位移量監(jiān)測數(shù)據(jù)作為子序列{if (n)l進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，若共計(jì)k個(gè)滑坡，則i=l，2，3…k;若滑坡i上共布設(shè)了 Pi個(gè)測點(diǎn)，則j = I, 2，3,
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，其特征在于所述步驟(4)中涉及的滑坡位移與降雨量滯后性分析計(jì)算，設(shè)定滯后時(shí)間間隔為一個(gè)月，當(dāng)滯后一個(gè)月時(shí)，將滑坡某年12個(gè)月份的降雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)作為母序列固定不變，與各月份降雨量對應(yīng)的子序列位移量序列依次推移一個(gè)月份，因此子序列中第一個(gè)月滑坡位移為原位移序列的第二個(gè)數(shù)據(jù)，第12個(gè)月滑坡位移為下一年的首月滑坡位移數(shù)據(jù)，則當(dāng)滯后M個(gè)月時(shí)，同理將位移序列依次推移M個(gè)月(M=f 12)，關(guān)聯(lián)序列如下
全文摘要
本發(fā)明屬于地質(zhì)滑坡測定技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用降雨量測定地質(zhì)滑坡位移的方法，具體包括滑坡區(qū)降雨量及滑坡位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測、降雨量及滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的預(yù)處理、滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)算、滑坡位移與降雨量滯后性分析計(jì)算和評價(jià)預(yù)測五個(gè)步驟，其中滑坡位移與降雨量關(guān)聯(lián)性分析計(jì)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(jìn)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(guān)性的關(guān)聯(lián)系數(shù)；⑤求出所有關(guān)聯(lián)系數(shù)的平均值即最終的關(guān)聯(lián)度；其實(shí)現(xiàn)方法簡單，設(shè)計(jì)原理可靠，計(jì)算分析準(zhǔn)確，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算，速度快、準(zhǔn)確性高，成本低，監(jiān)控預(yù)警效果好，效益明顯，監(jiān)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(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者賀可強(qiáng), 羅會來, 孫林娜, 趙民 申請人:青島理工大學(xué)