[发明专利]一种泥石流力学参数监测系统及泥石流预警系统

摘要

本发明公开了一种泥石流力学参数监测系统及泥石流预警系统。针对现有技术中在泥石流发生预警中存在的缺陷，本发明首先提供了一种泥石流力学参数的监测系统。该系统利用监测断面D上获取的总应力监测值P与泥石流流深监测值h，实时计算监测泥石流重度γ_C与泥石流平均流速V_C。优化设计中，系统根据流深监测值h与流深变化值Δh调整监控数据变频采集、发送。本发明还提供一种泥石流预警系统，根据泥石流峰值流量特征实现泥石流危险性的分级预警，并确定泥石流发生预期时间。本发明泥石流力学参数监测系统能够对泥石流流深、流速、峰值流量、重度等特征指标进行实时及变频监测、发送。本发明泥石流预警系统能够实现泥石流力学参数特征分析及泥石流发生预警。

主权项

一种泥石流力学参数监测系统，在泥石流沟道流通区布置监测断面D，实时监测断面D上的泥石流平均流速V_C与泥石流重度γ_C，其特征在于：依如下步骤实施： 步骤S1、布置监测断面D 确定泥石流沟道内流通区、危险区范围，在流通区布置监测断面D； 步骤S2、调查确定本底参数 现场调查确定监测断面D所在处坡降I_C、监测断面D宽度B、泥石流沟床糙率n_C、外阻力系数m、下游沟道最大安全排泄流量，监测断面D至泥石流沟道危险区的距离L； 步骤S3、安装监测系统 安装监测系统，所述监测系统包括以无线通信联接的控制中心与监测传感器， 所述监测传感器安装在监测断面D处，包括埋设在监测断面D沟床内的总应力传感器(1)与监测断面D上方的超声波泥位传感器(2)，所述总应力传感器(1)与超声波泥位传感器(2)在同一竖直轴上； 步骤S4、泥石流力学参数监测 步骤S41、泥石流发生时，监测传感器实时采集并向控制中心发送泥石流流深监测值h与总应力监测值P； 步骤S42、控制中心依式1计算监测断面D上的泥石流重度γ_C： 式1式中，h‑泥石流流深监测值，m，步骤S41确定 I_C‑监测断面D所在处坡降，步骤S2确定 n_C‑泥石流沟床糙率，步骤S2确定 P‑总应力监测值，kpa，步骤S41确定 g‑重力加速度常量； 步骤S43、控制中心根据泥石流重度γ_C判断泥石流类型： 若1.0＜γ_c＜1.3，判断为高含沙水流 若1.3≤γ_c＜1.6，判断为稀性泥石流 若1.6≤γ_c＜1.9，判断为过渡性泥石流 若γ_c≥1.9，判断为粘性泥石流； 步骤S44、控制中心依式计算监测断面D上的泥石流平均流速V_C：若为高含沙水流，依式2计算，若为稀性泥石流，依式3计算，若为过渡性泥石流或粘性泥石流，依式4计算： 式2式3V_C＝(H_C^2/3×I_C^1/2)/n_c     式4 式中，n‑曼宁系数，取值0.05 R_h‑水力半径，m，依式5计算确定 I_C‑监测断面D所在处坡降，步骤S2确定 m‑外阻力系数，步骤S2确定 γ_H‑泥石流固体物质比重，取值2.65t·m^‑3Φ‑泥石流修正系数，依式6计算确定 R‑泥石流水力半径，m，由泥石流流深监测值h代替 H_C‑为泥位深度，m，由泥石流流深监测值h代替 n_C‑泥石流沟床糙率，步骤S2确定 式5φ＝(γ_c‑1)/(γ_H‑γ_c)         式6 式中，h‑泥石流流深监测值，m，步骤S41确定 B‑监测断面D宽度，m，步骤S2确定 γ_C‑监测断面D上的泥石流重度，g·cm^‑1，步骤S42确定。