[发明专利]一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型有效
申请号: | 201910983156.9 | 申请日: | 2019-10-16 |
公开(公告)号: | CN110749944B | 公开(公告)日: | 2021-08-24 |
发明(设计)人: | 谢婉丽;杨惠 | 申请(专利权)人: | 西北大学 |
主分类号: | G01W1/14 | 分类号: | G01W1/14;G01N33/24;G06Q10/04 |
代理公司: | 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 | 代理人: | 汤东凤 |
地址: | 710069 陕西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 滑坡 预报 滞后 非线性 时间 模型 | ||
本发明公开了一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型,现阶段滑坡的预报重心偏向即时预报,但实际上浅层土壤含水率和地下水位也对滑坡的发生有一定的影响作用。该模型实现了同时分析地下水位、土壤浅层含水率随降雨量及时间变化的关系;表现了地下水位、土壤浅层含水率随降雨量及时间变化产生滞后效应和非线性效应,从而应用于滑坡的有效预报,完善目前滑坡监测预报系统。
技术领域
本发明涉及地质灾害监测预警领域,具体是一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型。
背景技术
滑坡灾害是秦巴山区区内最发育的地质灾害类型,具分布广,数量大,活动性强的特点。
秦巴山区滑坡按物质组成分为堆积层滑坡、黄土滑坡、岩质滑坡。堆积层滑坡滑体物质由第四系坡积物、残积物、粉土、粉质粘土及岩屑碎石组成,是秦巴山区分布最广、数量最多、发生频率最高的滑坡类型。该类滑坡形态明显、完整,滑面多位于堆积层与下覆基岩分界面处或堆积层内部,大多数处于初期蠕动变形阶段,诱发因素主要为暴雨或连阴雨,突发性强是其灾变的主要特点。
降水量对土壤含水率和地下水位的影响具有一定的滞后性和持续性,不仅与当天降水量有关,而且还可能受前一天乃至前几天的影响,为了更好的体现三者之间的关系,针对秦巴山区典型地质灾害点建立一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型。
目前滑坡的预报主要以即时预报为重心,但实际上滑坡的发生不仅与即时降雨量有关,也与累计降雨量对土壤含水率和地下水位的影响有关,本模型的建立有助于完善目前滑坡监测预报系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于目前滑坡监测预报技术的不足,在预报系统中并未考虑降雨量对土壤含水率、地下水位滞后及非线性效应。
为解决上述技术问题,本发明的目的是:通过此模型得出地下水位及土壤含水率的变化随着降雨量的增减产生的变化情况,讨论其滞后效应及非线性效应,完善滑坡监测预报系统。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种滑坡预报的滞后非线性时间预报模型,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。
作为本发明进一步的方案: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;
xij——自变量--即逐日变化的降雨量与分析的时间;
fj——自变量Xij基函数;
μk——滑坡体内水分蒸发、入渗等影响因素的函数;
βj、γk——函数中相应影响系数。
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