泥石流是山区常发生的一种地质灾害。北京山区人口密度大,泥石流灾害较为频繁,严重威胁当地居民和到访游客的人身与财产安全。针对南窖小流域的泥石流预测预警研究,可为小流域提供有针对性的预测预警信息。论文以北京市房山区南窖小流域为研究对象,在野外地质调查基础上,研究南窖小流域沟谷发育特征,统计并估算流域内松散物源储量。选取评价泥石流危险性的指标,采用层次分析法、熵值法和基于博弈论的组合赋权法分别获得指标的主观、客观和组合权重值。再由万有引力搜索算法优化的模糊C均值聚类方法,获得小流域内7个沟谷(包括6条一级支沟及主沟形成区段)的泥石流危险性分级结果。借助GIS工具对南窖小流域进行危险性分区、易损性分区以及风险性分区。将野外地质描述、泥石流特征评判、流域内7个沟谷的泥石流危险性评价和全流域的泥石流风险性分区作为南窖小流域泥石流中长期预测信息。针对自然界复杂的降雨情况提出“一个降雨过程”概念。利用改进的前期有效降雨公式计算前期有效降雨量。在分析历史降雨数据和泥石流灾害资料的基础上,构建泥石流降雨总量临界线,可实现每分钟不间断的连续预警。通过布置在小流域内的各类监测设备所组成的无线传感器网络,实时获取小流域内的降雨量、典型物源的含水率和孔隙水压力、泥石流次声信号、泥位信息、泥石流视频影像等数据。采用递进式泥石流分级预警系统,从以气象恶化提醒为主的短期预警,到以泥石流降雨总量临界线为核心,辅助设备为补充的临灾预警,实现了递进式的泥石流分级预警目标,为居民和游客的安全撤离争取宝贵时间。论文共分8章,第1章为绪论,介绍了选题依据、研究意义、总结国内外研究现状、并介绍论文内容、技术路线及主要创新点。第2章从地形地貌、地层岩性、地质构造、地震、气象水文和植被条件六个方面介绍了南窖小流域发育地质背景。第3章详细介绍了南窖小流域沟谷地质特征。第4章介绍了南窖小流域泥石流特征评判及运动特征。第5章介绍了南窖小流域内7个沟谷的危险性评价和全流域的泥石流风险性分区。第6章介绍了泥石流短临预警的构建,包括短期预警和临灾预警。提出“一个降雨过程”概念,构建了泥石流降雨总量临界线。第7章介绍了泥石流短临预警的实施,提出递进式泥石流分级预警思路及预警的解除。第8章为结论,总结了论文所有内容。