泥石流危险性评价的支持向量机模型相关问题研究

泥石流是一种危害性极大的山区自然灾害,其危险性评价的意义在防灾减灾预案中尤为重要。论文结合近十年来支持向量机方法在泥石流危险性评价中的应用情况,重点探讨泥石流不同评价指标的选取、影响支持向量机性能的参数确定、泥石流数据的不均衡性等对评价结果的影响以及泥石流评价模型的可推广性问题。首先,引入粗糙集理论,对选定的泥石流评价指标进行属性约简,筛选出影响泥石流评价结果的核心指标;其次,比较使用较广泛的网格搜索算法、遗传算法和粒子群优化算法3种方法确定的支持向量机的惩罚指标和核函数参数对评价效果的影响;最后,通过对泥石流单沟的不同评价指标和危险等级的实测数据进行训练和测试,建立泥石流危险性评价的改进支持向量机模型,研究泥石流数据的不均衡性对危险性评价结果的影响,并将建立的模型应用于不同区域的泥石流危险性评价中进行推广性验证。研究结果表明支持向量机模型能够应用于泥石流危险度评价中,但其评价精度的高低、泛化能力的强弱与评价指标的选择、支持向量机性能参数的确定、泥石流数据的均衡性紧密相关,在实际应用中应该加强与支持向量机模型相关问题的研究,才能建立具有较好适用性的泥石流危险性评价模型。     

基于模糊层次分析法的泥石流危险度评价

泥石流危险度评价的准确性不仅是影响未来灾害学整体综合评价的要素之一,也是社会经济发展的要求之一。本文对甘肃省莲麓水电站评估区内8条泥石流沟,采用模糊层次分析法建立了泥石流危险度评价模型,从分析形成泥石流的物质、地形地貌、气候、土地使用情况和地质构造等方面,选取12个评价因子,定量的进行泥石流危险度评价。评价结果与实际吻合,表明模糊层次分析法用于泥石流沟危险度评价是科学可行的。     

泥石流危险性评价:模糊c均值聚类-支持向量机法

泥石流是一种能够造成灾难性后果的严重自然灾害,准确可靠的泥石流危险性评价对于其预警及防治工作来说至关重要。泥石流的危险性评价方法有很多,模糊c均值聚类（FCM）方法是其中一种应用广泛的分类方法;相比其他方法而言,其无需主观确定边界,并且能以各级隶属度矩阵为输出结果,方便应用。支持向量机（SVM）是基于结构风险最小化为目标的机器学习理论,以支持向量为算法支撑,具有一定的鲁棒性,并且适合在小样本条件下进行分类。本文选用FCM和SVM联合的方法,开展泥石流危险性的评价;对北京房山区南窖沟泥石流危险性进行分析,并对比其他评价方法所得结果,证明本文提出的评价方法具有较好的效果。     

泥石流危险度评价的神经网络法

泥石流危险度的评价计算，对于泥石流治理及减灾防灾对策的确定具有重要意义，影响泥石流危险度的因素复杂且具有胡机和模糊特性，而神经网络的性能特征使其能适用于解决非线性的泥石流危险度评价问题，本建立了相应的评价泥石流危险度的神经网络模型，并利用具体的实例对网络进行训练和测试，计算分析表明，网络模型对于评价泥石流危险度有较好的适用性。     

区域泥石流危险度评价研究进展

评述了自20世纪80年代末我国开展泥石流危险度评价研究以来,两个主要不同时期的区域泥石流危险度评价方法及其发展过程.详述了我国现行的区域泥石流危险度评价技术及其改进的评价因子转换赋值新方法.现行的区域泥石流危险度评价方法于1995年提出,是以不同的行政区划为基本单元来进行的.评价因子包括主要因子泥石流分布密度,次要因子岩石风化程度系数、断裂带密度、≥25°坡地面积百分比、洪灾发生频率、月降雨量变差系数、年雨量平均≥25mm大雨日数和坡度≥25°坡耕地面积百分比.区域泥石流危险度表达为以上8个因子极差变换后的赋值与其相应的权重乘积之和.这一评价公式,加强了主要因子的作用.主要因子的权重系数上升到33%时则使区域泥石流危险度评价可用一个简单的数学公式来表达.得出的危险度数值已经标准化,取值范围介于0～1之间.这一评价方法的不足之处是得出的危险度数值只有相对意义而不具有绝对意义.在最新的区域泥石流危险度评价研究中,通过分段函数赋值的新方法克服了上述不足.分段函数赋值是基于以下的假定当评价因子超过和等于某一上限值时赋值为1;等于下限值时赋值为0;处于中间值的赋值为0.5.以这3个数值为控制点,假定在每2个点之间,赋值呈线性变化.当中间点为上、下2点之平均值时为双线性模型;当中间点不为上、下限2点之平均值时为三线性模型.根据我国西南地区已有资料的统计,得出了区域泥石流危险度8项评价因子的分段赋值函数.通过2种不同赋值方法在四川凉山州和阿坝州区域泥石流危险度评价中计算结果的比较,从绝对数值来看,分段函数赋值得出的危险度高于极差变换得出的危险度.对于泥石流危险度分析来说,相对偏大的保守估计更为可取.从相对数值来看,两者都具有相同的变化趋势.说明分段函数赋值计算出的区域泥石流危险度既能在同一区域内进行比较,也能在不同区域间进行比较,达到了改进的目的.现阶段我国正在使用的区域泥石流危险度多因子综合评价模型仍然属于经验模型的范畴.它是在经验的基础上采用推理和统计的方法建立的一种评价模型.我们的最终目标是在科学假定和合理简化的基础上,用代表泥石流危险度的2个本质的特征参数泥石流规模和发生频率来建立起区域泥石流危险度的理论模型,并用量化的数学公式来表达.因此,泥石流规模和发生频率相互关系的研究是实现这一目标的突破点.也是今后区域泥石流危险度评价研究的重点所在.     

层次分析法在单沟泥石流危险度评价中的应用

单沟泥石流危险度评价是泥石流危险性评价中的重要内容,对实现山区的安全减灾有着重要意义。文章从系统理论出发,运用层次分析法(AHP)对影响泥石流沟谷危险度的相关因子进行分析,构建单沟泥石流危险度评价的层次指标系统,并对各参与评价因子的权重作了计算,建立起单沟泥石流危险度评价模型。通过对泥石流沟的实例验证,评价结果与实际情况有较好的一致性。该方法将定量与定性相结合,能很好地解决泥石流危险度综合评价问题,对提高泥石流危险度评价的可靠性、准确性及客观性有一定的实践意义。     

灰色系统理论在北京山区泥石流危险度评价预测中的应用

泥石流灾害是北京地区严重的地质灾害之一。其危险度的评价与预测对防灾减灾意义重大。文章根据灰色系统理论的多因素关联度分析法，进行泥石流沟危险度评价。泥石流的形成暴发是多种因素相互作用的结果。多因素关联度分析就是要找出这些因素与泥石流的密切关系程度，根据各因素对泥石流作用的大小，做出综合评判。文章应用泥石流发生的重要参数——物质冲出量、流域面积、相对高差、沟谷切割深度、沟床纵坡、植被覆盖度、土层厚度、形成区山体平均坡度、降水量、崩滑塌密度进行关联度分析，将泥石流的各影响因素与泥石流规模、发展态势的紧密程度做定量分析，以此衡量各因素与泥石流之间的关联程度，寻找主、次因素。各因素按不同数量等级划分为危险、较危险及一般3个条件值，并给予3个级别划分值。再根据各因素所占权重获得各量级得分，通过泥石流各因子权重、因素量级划分及评分标准，对北京市816条沟谷进行了危险度评价。确定危险沟谷104条，较危险沟谷542条，一般危险沟谷170条。在此基础上，结合泥石流沟危害目标的性质、灾害损失及保护价值，进行泥石流危害程度评价，确定危害严重沟谷41条，较严重沟谷331条，轻微沟谷444条。预测结果与实际情况较吻合。     

泥石流危险度的分类评价

泥石流危险度分类的研究，对于泥石流治理，减灾防灾对策的确定具有重要意义。本文采用效果测度分析方法研究泥石流危险度分类，实例计算取得与专家判断相吻合的结果，计算结果证明效果测度分析方法在完成泥石流危险度分类评价的同时，也解决了泥石流影响因素的系统因素分析问题，表明效果测度分析方法是一种简便且易于操作的信息数据分析评价方法，该方法的提出充实了分类学的内容。     

灾害地貌危险度综合评价研究

本文以四川省高县为例，探讨了灾害地貌危险综合评价的基本理论和方法。首先选择影响灾害地貌地险度的因素和因子，并作了四级划分；然后用层次分析法确定了，因素和因子的权重，以此为基础，对高县山地灾害地貌危险度进行了模糊综合评价。     

模糊综合评判在大水箐泥石流危险度评价中的应用

介绍了宾川县大水箐泥石流灾害的发育特征。选用了7个评价因子对大水箐泥石流危险度进行模糊综合评价,并在求解权重和隶属度中引入了灰色关联法和半梯形分布模型。结果表明,改进后的模糊综合评判法是正确可行的。     

泥石流危险度野外快速评价方法探讨

文章系统地总结和分析了当前比较常用的泥石流危险度评价的研究方法,指出现行泥石流危险度评价中评价因子的提取往往需要详细野外勘查,工作量大、费用高,不便于对众多泥石流沟的普查;并提出一种在现场踏勘基础上,基于泥石流规模、频率和承灾体特征的快速便捷的新方法——泥石流危险度野外快速评价,并结合其他方法进行了实例对比验证。结果表明：泥石流危险度野外快速评价结果可靠,可作为快速评价泥石流危险性的新方法进行推广应用。     

四川松潘水沟墩沟泥石流成因和动力学特征及其对铁路工程的影响评价

泥石流是山区常见的地质灾害之一,具有运动快速、暴发突然、能量巨大等特点。本文根据现场调查。分析了水沟墩沟泥石流形成条件、流域特征,计算了泥石流的容重、流速、流量、冲出量、淤积厚度等动力学参数,并对其危险性做了定量评价．总结了水沟墩沟泥石流对铁路工程危害模式“先冲-又淤-再冲”。提出了对水沟墩沟泥石流采用相关的减灾防灾措施,供铁路部门制定相应的泥石流防止对策,有益于对成兰铁路线的长远安全运行和服务提供科学保障。     

澜沧江结义坡沟泥石流灾害评价

为查明坝址区是否存在泥石流地质灾害,分析其对建坝的影响,现场对结义坡泥石流沟进行了追踪调查,以充分认识沟谷的地形地貌条件、地质条件、植被发育情况以及泥石流的活动痕迹、冲淤特征等。并对泥石流沟谷、堆积扇等进行了有关的试验及量测工作。用国内外常用的计算稀性泥石流参数的公式对泥石流的流速、流量及冲击力等参数进行了计算,为正确评价泥石流地质灾害奠定基础。调查研究表明,结义坡沟泥石流活动正处于停歇期,但应注意加强集水区内水土保持工作,尤其是对结义坡沟入口段裸露坡体要引起重视。     

Numerical simulation of debris flow with application on hazard area mapping

A numerical program developed for field application is presented in this paper. We use the generalized Julien and Lan [8] rheological model to simulate debris flows. Due to the derivative discontinuous nature of the constitutive law, flow is separated into plug region and bottom region (with stress greater than yield stress). The program solves the plug flow layer solution first, and then corrects the solution with the bottom layer approximation. Numerical scheme with upwind method and central difference in space and Adam–Bashforth third-order scheme in time is used for both layers. The scheme is tested against analytical solutions and laboratory experiments with very good results. Application to a field case with more complicated geometry also achieves good agreement, with error less than 5% compared to field measurements. The final example demonstrates how this numerical program is used in a preliminary design.     

昆明市东川城区泥石流危险度评价

泥石流是昆明东川城区最主要的地质灾害之一,严重阻碍了城市的社会经济发展。开展东川城区泥石流危险度评价对城市安全与稳定有着重要的意义。文章从地貌学侵蚀旋回理论出发,运用斯特拉勒面积-高程分析法对东川城区后山的3条泥石流沟的危险度进行评价研究。结果表明,深沟和石羊沟的斯特拉勒面积-高程值分别为0.580和0.520,泥石流沟谷正由发育的中年末期向老年期演化,泥石流危险度较低;尼拉姑沟的斯特拉勒面积-高程值为0.452,处于沟谷发育的旺盛时期,泥石流危险度较高,计算结果与当地实际情况有较好的一致性。     

灰色关联法在泥石流危险性评价中的应用

选取了一次泥石流（可能）最大冲出量,泥石流发生频率,流域面积,主沟长度,流域相对高差,流域切割密度,24h最大降雨量,松散固体物质储量8个因素作为泥石流危险性的影响因子.运用灰色关联分析法,选取云南蒋家沟泥石流作为参考系列,通过比较泥石流沟之间的相似性来预测其危险性.最后,用于西藏八宿泥石流危险度评价,结果表明此方法是可行的.     

基于GIS的滑坡、泥石流灾害危险性区划关键问题研究

随着GIS技术的引入,滑坡、泥石流灾害危险性区划的效率和准确性得以大大提高。依据工程地质类比原则,在灾害学理论指导下,结合专家打分、层次分析、人工神经网络、信息量、Logistic回归、统计量等模型方法,以MAPGIS软件为平台,利用C++语言开发了滑坡、泥石流灾害危险性区划评价分析系统;并重点探讨了GIS支持下的滑坡、泥石流灾害危险性区划过程中的因子分析、模型选取、模型复合、单元划分、系统集成、结果评价等关键问题,建立了一整套基于GIS的滑坡、泥石流灾害评价方法体系。应用该系统对长江三峡库区和辽宁省鞍山市分别开展了滑坡、泥石流灾害危险性区划研究,取得了较好的效果。     

辽宁鞍山市岫岩县泥石流区域危险性评价

本文以岫岩县作为研究区域,以自然流域作为评价单元格,采用人工神经网络对该区泥石流的区域危险性进行评价.结果显示,三级以上危险区囊括了99%的泥石流灾害点,评价结果符合实际情况.以流域作为评价单元充分体现了泥石流发生的空间特征和物理机制,危险性区划图直观明了,可为防灾减灾规划提供科学依据.     

基于数值模拟的耳阳河流域泥石流灾害危险性评价

洮河流域中游位于甘肃省南部,属泥石流高发区。耳阳河是洮河流域中游的一条重要支流,泥石流灾害尤其严重。为研究甘肃省南部小流域泥石流灾害的危险性,以耳阳河流域为研究对象,选取流域内居民相对集中的6条泥石流沟,用FLO-2D模型模拟了2012年5月10日实际降雨条件下的泥石流运动特征和堆积特征,得到了泥石流流量随时间的变化曲线、泥石流流体深度和流速在沟谷不同地段的空间分布,对“5·10”泥石流灾害过程进行了重现。模拟结果表明:泥石流爆发15～30 min后达到洪峰,约3 h后流量逐步回落;泥石流流动速度在流通区快,到沟口迅速下降,固体物质淤积阻塞河道。通过野外现场调查和遥感解译,发现模拟得到的泥石流发生过程、堆积区分布、泥石流影响区与现场调查和访问得到的实际情况基本相符。进而,采用相同的方法和参数,对2.0%和0.2%降水频率下泥石流的堆积范围、深度和流速进行了模拟分析,分别制作了上述工况下的泥石流危险性分区图,圈定了潜在威胁较大的人口聚集区,为耳阳河流域泥石流灾害的预防和治理提供了依据,也为类似泥石流提供了一种危险性分析的技术方法。