[发明专利]一种树木抗倒伏评价预警方法

说明书

一种树木抗倒伏评价预警方法，包括S1、监测系统安装；S2、确定非饱和土抗剪强度τ_f与含水率ω之间的关系；S3、计算当前含水率及风速下的参考树木的抗倒伏安全系数α_m；S4、阈值设置；S5、分析与预警。本发明可在恶劣天气条件下，对树木倒伏情况达到实时准确的监测，有效提高了树木维护的效率，避免了对所有传感器的监测数据进行同时采集所存在的数据计算量大等资源浪费问题。

技术领域

本发明涉及监测预警领域，尤其是一种树木抗倒伏评价预警方法。

背景技术

树木是大自然的艺术品，对于美化和保护城市环境有着极为重要的作用。树木在生长过程中，有时会因受到狂风暴雨等极端天气的影响而产生倒伏现象，树木倒伏通常很难在第一时间发现，目前，往往是在树木倒伏前采取修剪、培土、搭设支架等措施或是在树木倒伏后采用不同的扶植技术，尚未出现针对区域内树木倒伏程度进行评价和预警的方法。倒伏对树木的生命造成了严重的威胁，影响了城市生态建设和道路交通安全，引起了社会各界的广泛关注。视频监控的方式涉及区域广，计算存储量大，不易进行维护管理，而且无法提供准确的预警功能；日常的人工巡查消耗人力物力，效率低下。

由此可见，目前亟需一种低成本、操作简便、应用广泛的树木抗倒伏评价预警方法。在树木可能发生倒伏之前对其进行在线监测，不仅可以有效地减少树木倒伏数量，控制树木倒伏程度，还可以在第一时间对倒伏树木进行扶植，促进其恢复生长，减少经济损失，对自然生态保护具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可及时预报树木倒伏的发生，准确判断树木倒伏的程度且易于在区域化树林中应用和实施的树木抗倒伏评价预警方法。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案：一种树木抗倒伏评价预警方法，包括以下步骤：

S1、监测系统安装：所述监测系统包括监测模块、控制模块、土壤水分传感器及风速风向传感器；所述监测模块包括电源模块及MEMS加速度计模块；所述控制模块包括ARM处理器及与ARM处理器控制连接的采集模块、显示器及危险预警模块，所述监测模块、土壤水分传感器、风速风向传感器均通过无线收发模块与所述采集模块无线连接；设定监控区域；监测模块固定在监控区域的树木的树干上，控制模块设置于控制室中；

S2、确定非饱和土抗剪强度τ_f与含水率ω之间的关系：包括以下步骤：

a1、用取土器对监控区域内的树木根系处的土壤进行取样，并将取样的土壤采用不同含水率进行常规直剪试验，得到每一含水率下土样的粘聚力c以及内摩擦角；

a2、根据如下公式，得到每一含水率下的非饱和土抗剪强度τ_f：

其中c为土样的粘聚力，为土样的内摩擦角；

S3、计算当前含水率及风速下的参考树木的抗倒伏安全系数α_m：选取监控区域内最容易发生倒伏的树木作为参考树木m，在参考树木的周围安装土壤水分传感器和风速风向传感器；通过土壤水分传感器得到的当前含水率，通过风速风向传感器得到的风速数据，采用如下公式确定α_m：

其中，τ_f为当前含水率下的参考树木根系处的非饱和土抗剪强度，τ_s为参考树木在风弯矩作用下根系横截面所受最大剪应力；C_d为参考树木的树冠阻力系数；ρ为空气密度；v为风速；A₁为参考树木的树冠迎风面面积；A₂为参考树木根系的横截面面积；