基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警方法与流程

本发明涉及河道安全监测与灾害预警，尤其涉及一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警方法。

背景技术：

1、河道崩岸是由于水流冲刷、水位涨落等复合水动力条件持续作用，导致岸坡土体结构发生渐进破坏并最终失稳的物理演变过程。对岸坡内部土体力学状态进行连续在线监测与演化趋势推演，能够实时量化土体应力的累积特征与加速变形状态，对于提前识别局部或整体岸坡的失稳前兆、评估崩塌风险演进周期具有重要的工程技术意义。

2、当前针对河道崩岸的在线监测方法，通常依赖于布置在岸坡内部的传感器实时回传应力或位移数据，在对时间序列进行常规平滑处理后，直接利用绝对变化量来进行风险预警。在实际应用中，复杂的感潮河段会给土体带来强烈的周期性水力载荷，这些多源外部激励直接叠加在监测信号上。现有的数据处理流程多采用单一的滤波器或固定时间窗求均值的方式来压制物理杂波，将计算得到的变化速率数值与依赖专家经验设定的绝对静态数值门限进行直接比对，以此作为触发预警动作的唯一判定逻辑。

3、上述常规处理手段难以有效解耦宽频带环境噪声与周期性水文荷载的耦合干扰，导致提取的土体力学演化趋势存在较为严重的基线漂移。同时，面对不同地质条件和非单调的应力波动信号，单一的静态阈值触发机制往往会出现较高的误触发频次与警报状态跳变。因此，有必要研究一种能够提升复杂水文环境扰动下数据处理鲁棒性与风险状态判别稳定性的预警方法。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请提供一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警方法，以期解决现有技术的上述问题。

2、根据本申请的一个方面，提供一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警方法，包括：

3、获取崩岸风险岸段土体内部的原始在线监测应力数据；

4、对原始在线监测应力数据进行异常脉冲清洗与低通滤波平滑处理，得到削弱高频干扰的平滑应力数据；

5、基于潮汐谐波模型计算并分离平滑应力数据中的潮汐应力分量，提取出去除潮汐响应干扰的残余趋势应力序列；

6、基于残余趋势应力序列，在连续滑动窗口内提取用于表征岸坡破坏演化的多维趋势特征参数；

7、利用多维趋势特征参数与预设的崩岸风险阈值进行多指标综合比对，并结合预警等级触发与解除逻辑，输出对应的崩岸风险分级预警结果。

8、根据本申请的另一个方面，还提供一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警系统，包括：

9、至少一个处理器；以及，与至少一个所述处理器通信连接的存储器；

10、其中，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令用于被所述处理器执行以实现本申请所提出的一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警方法。

11、基于上述技术方案，本发明剥离了利用土体应力变化进行崩岸识别过程中的周期性水文干扰，提高了非显著演化趋势提取的可靠性与预警等级判别的抗扰动能力。

1.一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对原始在线监测应力数据进行异常脉冲清洗，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，低通滤波平滑处理，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，潮汐谐波模型通过以下步骤预先构建：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于潮汐谐波模型计算并分离平滑应力数据中的潮汐应力分量，提取出去除潮汐响应干扰的残余趋势应力序列，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多维趋势特征参数包括用于反映应力累积演化量的一阶演化特征参数，以及用于反映应力加速蠕变状态的二阶运动学特征参数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，提取一阶演化特征参数，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取崩岸风险岸段土体内部的原始在线监测应力数据，具体通过布设于崩岸风险岸段的应力应变测量设备进行联合实时采集，以获取反映岸坡土体内部有效应力的在线监测应力数据。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取原始在线监测应力数据的过程中，若发生数据通信中断造成数据缺失，则执行分级缺失处理策略：

10.一种基于土体应力响应分级演化特征的潮汐河道崩岸预警系统，其特征在于，包括：