[发明专利]一种大型水库库岸滑坡涌浪灾害预警装置及方法

说明书

本发明提供一种大型水库库岸滑坡涌浪灾害预警装置及预警方法，包括视频预警器和水位标尺，水位标尺用于测量水位，视频预警器用于监测水位标尺上水位变化，视频预警器包括监控立杆、定位模块和通信模块，监控立杆上设有视频摄像头，还设有计算机模块，计算机模块与定位模块、通信模块和视频摄像头电连接，灵活性好，可靠性高。还具有滑坡涌浪灾害远程预警功能，滑坡入江河段产生涌浪后1‑2分钟内后，计算机模块与定位模块、通信模块计算的数据和涌浪预警信息发送，可有临灾前的紧急撤离时间，保证了临灾紧急撤离时间，有效保证了临灾撤离的及时性。

技术领域

本发明涉及涌浪灾害预警领域，尤其是涉及一种大型水库库岸滑坡涌浪灾害预警装置及预警方法。

背景技术

我国西南山区地形落差大，水能资源丰富，开发建设了多座大型水电站，形成了许多高坝大库。由于西南山区地质环境复杂，地质构造运动强烈，滑坡、崩塌等山地地质灾害多发易发，若库区岸坡发生快速失稳破坏，大量岩土体快速入江后可形成浪高达数十米甚至上百米的涌浪，涌浪沿江传播距离可达数公里至数十公里，传播途中可掀翻沿途的船只，损毁沿岸基础设施，将岸边活动人员卷入江中造成人员伤亡，甚至可能翻过大坝摧毁下游沿岸的城集镇。因此，对涌浪灾害进行提前预警，可减小财产损失，降低人员伤亡，具有重大的社会实际意义。

涌浪灾害的成因是库岸滑坡，目前，滑坡的预测预警仍然是一个世界性的难题，尽管科学家提出了诸多滑坡预测预警的方法，但成功预警并实施紧急搬迁避让的案例多是依靠群测群防发现滑坡变形迹象再通过专家判断的方式进行决策的，通过自动化监测仪器发现变形异常并预警成功的案例较少，仅在部分地质条件简单、规模不大、基础勘察数据丰富、监测仪器埋设较多、研究程度较高的滑坡体有过报道。在岸线长达上百公里的高坝大库中，很难对全部库岸均进行详细的地质调查和监测工作，部分高位岸坡人力极难到达，滑坡隐患很难及时发现，因此，通过滑坡预警进而对涌浪灾害预警的方法在大型水库中难以进行推广应用。而专门针对涌浪灾害的预警装置及方法鲜见报道，难以满足当前灾害风险防控需要。

水库库岸滑坡涌浪灾害最大的特点是水位在短时间发生较大变化，通过监测沿程库水位的变化可发现涌浪灾害发生的位置和规模，进而可发布预警信号。因此，涌浪预警的关键在于快速、准确、连续的获得水库水位变化信息。

目前，测量水库水位通常采用压力式水位计或雷达水位计，压力式水位计的原理是通过传感器所受水压大小计算传感器所在位置距离水面的距离，传感器需要固定埋设在水库死水位以下一定距离，水下情况复杂，仪器检修操作不便，当水下岸坡失稳，仪器位置发生变化，则可能造成读数错误。雷达水位计的测量原理是从水面以上岸边设立的雷达水位传感天线发射雷达脉冲并接收水面反射脉冲，根据发射到接收信号的时间计算出河道到水面的距离。通常雷达天线需要从岸边架设测量立杆并在横向延伸至水面上的横杆上垂直于水面布设，而对于高坝大库，正常蓄水位至死水位之间的水位变幅带可达数十米，布设雷达水位计所需要的横杆长度过长，安装难度大、立杆结构稳定性难以保证，雷达水位计的量程有限，难以满足高坝大库水位测量的要求，中国专利CN211696584“一种水位预警监测装置”、中国专利CN212007423“一种水库水位检测装置”均存在此类问题。中国专利CN111623853“一种测量水库水位的激光测量装置及其测量方法”采用在水库水面布设水位计靶盘，在库岸的控制塔上布设红外测距跟踪头的方式测量水库水位，水面靶盘通过固定锚固定在水库水面上，容易影响航运安全；在涌浪发生时，水位骤涨可能淹没靶盘，将靶盘拖离原始位置，造成无法连续读取数据，难以应用于水库滑坡涌浪的应急预警。中国专利CN112652148A系统包括涌浪感应单元、涌浪识别单元和涌浪预警单元，所述涌浪感应单元的水位传感器设置在桩基上，所述桩基分别设于滑坡上游、滑坡下游和滑坡对岸，所述涌浪感应单元用于监测感应桩基所在位置的涌浪高度信息，所述涌浪识别单元用于接收涌浪感应单元传输的涌浪高度信息、判别灾害性涌浪并计算分析得到涌浪预警信息，所述涌浪预警单元用于接收涌浪识别单元传输的涌浪预警信息并进行预警。水位传感器计量方法较为模糊，容易形成误测，导致最终的效果较差。

发明内容