[发明专利]一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型

权利要求书

1.一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型，其特征在于，包括下列步骤：

步骤一：基于滑坡发生与降雨量的滞后性、持续性的非线性关系，将降雨量、时间建立矩阵组数据，与浅层土壤含水率及地下水位数据同时导入计算软件，得出降雨量-时间-地下水位、降雨量-时间-土壤含水率三维曲面模型图；

步骤二：基于三维曲面模型图，利用交叉基函数得到分布滞后非线性基本模型，将滞后时间添加到基本模型中，建立滞后效应关系式，最终建立滑坡预报的滞后非线性时间预报模型；

步骤三：将该模型应用在实际的滑坡监测预警系统中，同时评估地下水位、土壤含水率的滞后效应和非线性效应，在降雨量较大的时间段内可对地质灾害未来24h之内的变化进行预测；所述步骤二中利用交叉基函数得到的分布滞后非线性基本模型为：

式中：g——链接函数族；

F(Y)——地下水位与土壤含水率因变量函数；

∝(rainfall，time)——降雨量与时间矩阵；

x_ij——自变量--即逐日变化的降雨量与分析的时间；

f_j——自变量X_ij基函数；

μ_k——滑坡体内水分蒸发、入渗等影响因素的函数；

β_j、γ_k——函数中相应影响系数。

2.根据权利要求1所述的一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型，其特征在于，所述步骤二中将滞后时间添加到基本模型中的方法为：以地下水的变化为例，将自变量和因变量的降雨量-地下水位关系用函数v(x)表示，时间-地下水位关系用u(l)表示，将两个函数合并即可得到双维度的降雨量-时间-地下水关系函数v,u(x,l)，在计算分析过程中将此函数简化表达为δ_i(x,l)。

3.根据权利要求1所述的一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型，其特征在于，所述步骤二中建立的滞后效应关系式为：

式中：θ——滞后系数

L——最大滞后时间，最大滞后时间≤24h

χ——逐日变化的降雨量

l——分析的时间

δ_i(x，l)为v·u(x，l)函数的简化，此关系式将滞后效应考虑在内，意为分析地下水位随降雨量及时间的变化，将降雨入渗滑坡体的过程考虑在内，从而判断从哪天开始地下水位才发生改变，得出其滞后时间， 同理，可得出地下浅层土壤含水率的滞后效应变化函数。

4.根据权利要求1所述的一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型，其特征在于，所述步骤二中最终建立的分布滞后非线性模型通过交叉基函数将滞后时间添加到降雨量-地下水位、降雨量-土壤含水率函数关系中，实现同时表现因变量随自变量产生滞后效应的分布过程。

5.根据权利要求1所述的一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型，其特征在于，所述步骤三中通过该模型能够同时评估降雨量影响地下水位、土壤含水率的滞后效应和非线性效应。

6.根据权利要求1所述的一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型，其特征在于，所述步骤三中该模型在实际的监测预警系统中应用时，模型根据采集的数据分析得到实时的滞后关系，在降雨量较大的时间段内对地质灾害点未来24h之内的变化进行预测，从而达到精准预测有效预防的目的，确保地质灾害威胁区人员生命及财产安全。