一种管道高后果区泥石流预警方法及存储介质与流程

1.本发明涉及泥石流预警技术领域，尤其涉及一种管道高后果区泥石流预警方法及存储介质。


背景技术：

2.油气长输管道一般具有长距离输送、沿山地等危险环境敷设、埋深较浅、采用薄壳钢管等特征，因此易受到地质灾害影响。加之输送易燃易爆介质，具有较高的安全风险隐患。油气长输管道地质灾害类型丰富，包括滑坡、崩塌、泥石流等等。其中，泥石流灾害是非常大型的地质灾害。它受地理环境和雨水等因素的影响，一旦发生会对管道及居民区造成毁灭性伤害，因此对其预警显得尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种管道高后果区泥石流预警方法及存储介质，本方法通过对实际的泥石流数据进行采集分析，建立预警模型，结合预警分级机制发出相应的预警信息。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.第一方面，本发明提供一种管道高后果区泥石流预警方法，包括：
6.s1：分析泥石流的发育条件及发育特征，研究引发泥石流的影响因素；
7.s2：对引发泥石流的影响因素进行筛选，确认雨强为最主要的影响因素；
8.s3：以雨强为建模变量进行建模，形成预警模型；
9.s4：将相应地区的雨强输入预警模型进行计算，并依据地质灾害气象预警分级判断计算结果的预警级别，并发出对应级别的预警。
10.进一步地，所述s1具体包括：
11.分析泥石流的流域特征，研究引起泥石流灾害的影响因素与泥石流在形成、发生和发展过程之间的关系，通过定性和定量的方法评判泥石流的易发程度。
12.进一步地，所述引发泥石流的影响因素包括：雨强、土体强度、土壤含水率和沟口堵塞度。
13.进一步地，所述s3具体包括：利用实时雨强和雨强响应模型，构建预警模型，具体如下：
14.所述s3具体包括：利用实时雨强和雨强响应模型，构建预警模型，具体如下：
15.p(x)＝k1·
x
·
10
(c+d-1)
+k2·
x
·
10
(2c+2d-1)
ꢀꢀꢀ
(1)
16.[0017][0018]
其中，式(1)为雨强响应模型，式(2)是推导公式，式(3)是修正公式，x为实时雨强，a1-a24为系数，a、b分别为雨强拟合系数和小时时效拟合系数，rn(x)为余项；
[0019]
通过式(2)、式(3)对式(1)进行修正，得到：
[0020]
p＝(a0+
…
+a
24
)
·
x
·
10
a+b-1
+/δ
·
x
·
10
2a+2b-1
ꢀꢀꢀ
(4)
[0021][0022]
利用python计算得到：a0+
…
+a
24
＝0.00192；δ＝0.00875；a＝0.35；b＝0.96；
[0023]
将计算出的结果代入到雨强响应模型中，得到预警模型：
[0024]
p(x)＝0.00192
·
x
·
10
a+b-1
+0.00875
·
x
·
10
2a+2b-1
；
ꢀꢀꢀ
(6)
[0025]
式(6)中，p(x)表示预警模型的安全系数。
[0026]
进一步地，所述s4具体包括：
[0027]
依据国土资源部和中国气象局制定的地质灾害气象预警分级，结合预警模型的安全系数，将泥石流灾害预警按照可能发生的概率大小排序分为注意、警示、警戒和警报四个预警等级，并把这四个预警等级分别以蓝色、黄色、橙色、红色予以标识；
[0028]
计算相应地区预警模型的安全系数，将计算出的安全系数与预警等级进行匹配，并发出与之匹配的预警等级的预警信号。
[0029]
第二方面，本发明还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述第一方面所述的方法。
[0030]
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
[0031]
本发明通过数学建模的方式对泥石流进行分析，可以有效地实现对泥石流的预警。
附图说明
[0032]
图1是本发明实施例提供的一种管道高后果区泥石流预警方法的流程示意图。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图对本发明做进一步描述。
[0034]
如图1所示，本实施例提供一种管道高后果区泥石流预警方法，具体如下：
[0035]
s1：分析泥石流的发育条件及发育特征，研究引发泥石流的影响因素。
[0036]
具体的，在本实施例中，s1具体包括：
[0037]
分析泥石流的流域特征，研究引起泥石流灾害的影响因素与泥石流在形成、发生和发展过程之间的关系，通过定性和定量的方法评判泥石流的易发程度。
[0038]
其中，影响因素大致为物源条件、地形地貌条件和水源条件，具体包括雨强、土体强度、土壤含水率和沟口堵塞度等。
[0039]
s2：对引发泥石流的影响因素进行筛选，确认雨强为最主要的影响因素。
[0040]
在本步骤中，通过随机森林算法对雨强、土体强度、土壤含水率和沟口堵塞度的重
要度进行排序，其中，最重要的为雨强，其次是土壤含水率和土体强度，不重要的是沟口堵塞度。
[0041]
s3：以雨强为建模变量进行建模，形成预警模型。
[0042]
由于针对于某一具体环境，雨强和土体强度、土壤含水率具有强相关性，而泥石流的发生几乎都是伴随着强降雨，并且在目前的文献中，大多数采用抗灾度评价联合雨强分布建立预警模型，所以，本步骤也选择雨强作为建模变量。
[0043]
建模步骤如下：
[0044]
利用实时雨强和雨强响应模型，构建预警模型，具体如下：
[0045]
p(x)＝k1·
x
·
10
(c+d-1)
+k2·
x
·
10
(2c+2d-1)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0046][0047][0048]
其中，式(1)为雨强响应模型，式(2)是推导公式，式(3)是修正公式，x为实时雨强，a1-a24为系数，a、b分别为雨强拟合系数和小时时效拟合系数，rn(x)为余项；
[0049]
通过式(2)、式(3)对式(1)进行修正，得到：
[0050]
p＝(a0+
…
+a
24
)
·
x
·
10
a+b-1
+/δ
·
x
·
10
2a+2b-1
ꢀꢀꢀ
(4)
[0051][0052]
利用python计算得到：a0+
…
+a
24
＝0.00192；δ＝0.00875；a＝0.35；b＝0.96；
[0053]
将计算出的结果代入到雨强响应模型中，得到预警模型：
[0054]
p(x)＝0.00192
·
x
·
10
a+b-1
+0.00875
·
x
·
10
2a+2b-1
：
ꢀꢀꢀ
(6)
[0055]
式(6)中，p(x)表示预警模型的安全系数。
[0056]
s4：将相应地区的雨强输入预警模型进行计算，并依据地质灾害气象预警分级判断计算结果的预警级别，并发出对应级别的预警。
[0057]
具体的，在本步骤中，依据国土资源部和中国气象局制定的地质灾害气象预警分级，结合预警模型的安全系数，将泥石流灾害预警按照可能发生的概率大小排序分为注意、警示、警戒和警报四个预警等级，并把这四个预警等级分别以蓝色、黄色、橙色、红色予以标识；如表1所示：
[0058]
表1预警等级
[0059]
判别依据无预警蓝色预警黄色预警橙色预警红色预警p值范围＜3.73.7-9.269.26-14.0714.07-27.7＞27.7
[0060]
计算相应地区预警模型的安全系数p，判断p值所在的范围，确定该p值对应的预警等级，然后发出对应预警等级的预警信号。
[0061]
本实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行本实施例提供的一种管道高后果区泥石流预警方法。
[0062]
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

技术特征：
1.一种管道高后果区泥石流预警方法，其特征在于，包括：s1：分析泥石流的发育条件及发育特征，研究引发泥石流的影响因素；s2：对引发泥石流的影响因素进行筛选，确认雨强为最主要的影响因素；s3：以雨强为建模变量进行建模，形成预警模型；s4：将相应地区的雨强输入预警模型进行计算，并依据地质灾害气象预警分级判断计算结果的预警级别，并发出对应级别的预警。2.根据权利要求1所述的一种管道高后果区泥石流预警方法，其特征在于，所述s1具体包括：分析泥石流的流域特征，研究引起泥石流灾害的影响因素与泥石流在形成、发生和发展过程之间的关系，通过定性和定量的方法评判泥石流的易发程度。3.根据权利要求1所述的一种管道高后果区泥石流预警方法，其特征在于，所述引发泥石流的影响因素包括：雨强、土体强度、土壤含水率和沟口堵塞度。4.根据权利要求1所述的一种管道高后果区泥石流预警方法，其特征在于，所述s3具体包括：利用实时雨强和雨强响应模型，构建预警模型，具体如下：p(x)＝k1·
x
·
10
(c+d-1)
+k2·
x
·
10
(2c+2d-1)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)其中，式(1)为雨强响应模型，式(2)是推导公式，式(3)是修正公式，x为实时雨强，a1-a24为系数，a、b分别为雨强拟合系数和小时时效拟合系数，rn(x)为余项；通过式(2)、式(3)对式(1)进行修正，得到：p＝(a0+
…
+a
24
)
·
x
·
10
a+b-1
+δ
·
x
·
10
2a+2b-1
ꢀꢀꢀꢀ
(4)利用python计算得到：a0+
…
+a
24
＝0.00192；δ＝0.00875；a＝0.35；b＝0.96；将计算出的结果代入到雨强响应模型中，得到预警模型：p(x)＝0.00192
·
x
·
10
a+b-1
+0.00875
·
x
·
10
2a+2b-1
；
ꢀꢀꢀꢀ
(6)式(6)中，p(x)表示预警模型的安全系数。5.根据权利要求4所述的一种管道高后果区泥石流预警方法，其特征在于，所述s4具体包括：依据国土资源部和中国气象局制定的地质灾害气象预警分级，结合预警模型的安全系数，将泥石流灾害预警按照可能发生的概率大小排序分为注意、警示、警戒和警报四个预警等级，并把这四个预警等级分别以蓝色、黄色、橙色、红色予以标识；计算相应地区预警模型的安全系数，将计算出的安全系数与预警等级进行匹配，并发出与之匹配的预警等级的预警信号。6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令在
计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-5任一所述的方法。

技术总结
本发明涉及泥石流预警技术领域，公开了一种管道高后果区泥石流预警方法及存储介质。本方法包括：S1：分析泥石流的发育条件及发育特征，研究引发泥石流的影响因素；S2：对引发泥石流的影响因素进行筛选，确认雨强为最主要的影响因素；S3：以雨强为建模变量进行建模，形成预警模型；S4：将相应地区的雨强输入预警模型进行计算，并依据地质灾害气象预警分级判断计算结果的预警级别，并发出对应级别的预警。本发明通过数学建模的方式对泥石流进行分析，可以有效地实现对泥石流的预警。有效地实现对泥石流的预警。有效地实现对泥石流的预警。


技术研发人员：胡耀义 曲京 汤晓勇 王鸿捷 孔祥焕 刘雅琪 彭刘丽 马艳琳 李刚 程树 安源 冯琦 李佳 杜侠玲 张玉明 赵华莱
受保护的技术使用者：中国石油工程建设有限公司 中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：2021.12.07
技术公布日：2023/6/12