泥石流监测预警实验研究.docx

泥石流监测预警实验研究 绪论 课题来源及意义 我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一。复杂的地质条件、频繁的构造活动，以及东部季风气候带来的充沛降雨，使得崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷等灾害在我国分布广泛。特别是近年来受极端天气、地震、工程建设等因素影响，地质灾害多发频发，给人民群众生命财产造成严重损失[1]。泥石流是一种常见的地质灾害，大都形成于山区之中。是一种由于暴雨、暴雪或其它自然灾害引发的含有大量泥水沙石的特殊洪流[2]。泥石流具有形成迅速，破坏力强，危害大等特点。 世界上泥石流易发生区域分布得非常广泛，七大洲中除了南极洲没有受到过泥石流的侵蚀之外，其它各洲都曾经发生过泥石流。特别是北纬中纬度附近更是世界上发生泥石流最频繁的区域，大量的山脉分布在其中，包括著名的喜马拉雅山脉、环太平洋山脉等。其次，拉丁美洲、非洲以及大洋洲的一些山区也属于泥石流的高发地带[3]。泥石流对人类造成危害已经成为了一个世界性问题。 2010 年发生的地质灾害大多数是滑坡、崩塌和泥石流，分别为 22329 起、5575起和 1988 起，占 73%、18%和 6.5%；地面塌陷、地裂缝、地面沉降等也有发生，分别为 499 起、238 起和 41 起。其中，2010 年 6 月 28 日 14 时左右，受持续强降雨影响，贵州省关岭县岗乌镇大寨村发生特大山体滑坡，导致大寨村遭受灭顶之灾，42 人死亡、57 人失踪。2010 年 8 月 8 日 0 时 12 分，甘肃省舟曲县城区及上游村庄遭受特大山洪泥石流灾害，造成 1501 人死亡、264 人失踪[4]。 相对地质灾害多发的2010 年而言，2011 年的地质灾害境况有所缓解，但是仍然对人民群众生命财产造成严重损失。2011 年 7 月全国共发生地质灾害 1223 起，其中造成人员伤亡的地质灾害 17 起，40 人死亡或失踪，另有 25 人受伤；直接经济损失 9.62 亿元[5]。2011 年 8 月全国共发生地质灾害 648 起，其中造成人员伤亡的地质灾害 22 起，17 人死亡或失踪，另有 20 人受伤；直接经济损失 2.5 亿元[6]。本世纪前期气候变化和地震均趋于活跃期，强降雨和地震引发的滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝灾害将加剧，未来 5-10 年仍是地质灾害的高发期[7]。 地质灾害防护和治理工作已经引起政府的高度重视。因此对泥石流进行预警是对保护人民人身和财产安全具有重要的意义。随着传感器、通讯、计算机和卫星导航定位和地理信息系统等技术的不断发展和专家学者对地质灾害事故机理、影响要素和预测理论的不断深入研究，使得对可能会发生地质灾害的区域进行的实时监测、远程监测和预警成为可能吗，监测网络信息化已经成为必然的趋势。 本课题来源于：三河市腾华科技有限公司基于物联网技术和卫星导航定位技术的地质灾害实时监测预警系统的研发产品。从事泥石流的监测预警，使用多种传感器来监测雨量、位移、加速度等；使用了WSN将监测信息实时发送给监测后台。本产品是集供电、监测、传输一体化产品，如果研发完成将直接安装泥石流多发地带进行监测预警。 课题的目的 国外研究现状 随着人们防范灾害意识的提高，对自然灾害的研究已经广泛开展，尤其是对监测预警系统的研究已经成为一个热点领域[11]。20 世纪 60 年代国外就已经开始对各类自然灾害进行资料的收集和统计，进而尝试预测和预报。其中许多发达国家对地质灾害的研究已经非常先进，并且对于灾害信息的采集与处理更是做了很多的改善工作。 美国一直致力于建立能够覆盖全国的地质灾害监测预警系统，所以在对监测系统的研究中投入了大量的人力和财力[12]。上个世纪 70 年代，美国建立了地质调查局，经过几十年的发展，现已成为世界一流的地灾防治研究机构，主要以研究泥石流等常见灾害为主，在实践应用中不断寻找规律和突破口[13]。为了更深入的了解地质灾害的形成机理和运动过程，及时有效的做出科学准确的预警，其先后在各个州省建设了灾害观测站。对不同观测站设立不同的研究目标，实时监测参数的变化状况，而且部分监测数据会对广大研究工作者开放，通过登录他们的网址就可以查到相关信息。近年来，美国又在华盛顿州建立了基于降雨监测和雷达监测的地质灾害监测网络，其中滑坡、泥石流地质灾害的监测预警系统是主要的组成部分[14]。用到的监测设备包括接触式和非接触式，例如渗水压力传感器、地声传感器、雨量计等[15]。 日本对自然灾害的研究起步相对较晚，但是投入了大量的资金和人力，发展迅速，已处于世界的领先水平。日本的滑坡泥石流实时监测系统包括监测传感网和预警信息发布系统。监测传感网由雨量计、地面及地下的传感器和视频监测系统组成；预警信息发布系统则根据临界雨量判据和预测模型，实现