基于层数自适应加权卷积神经网络的川藏交通廊道沿线滑坡易发性评价

开展铁路沿线滑坡易发性评价对川藏交通廊道工程建设及运维过程中的风险管理具有重要意义.提出一种层数自适应、通道加权的卷积神经网络(layer adaptive weighted convolutional neural network,LAW-CNN),对川藏交通廊道沿线滑坡易发性进行评价.依据野外调查和影响因素分析筛选出影响滑坡发生的影响因子,绘制滑坡编目,构造用于易发性评价的实验数据集;针对卷积神经网络的权重初值、网络层数等超参数难以优化设置的问题,提出基于影响因子信息熵的通道加权方法和网络层数优选策略,通过多通道加权和层数自适应分类卷积的方式提出滑坡易发性制图的LAW-CNN架构;搜索最优LAW-CNN网络结构并训练网络参数,获取研究区滑坡发生概率并进行易发性分级评价.所提的LAW-CNN模型可以不同权重和不同深度挖掘影响因子的深层特征,实验结果表明,模型曲线下面积(area under curve,AUC)值为0.852 8,极高易发区滑坡点密度为1.251 9,均优于SVM(support vector machine)和CNN模型;川藏交通廊道沿线滑坡极高和高易发区主要集中在大江大河两侧以及横断山区.LAW-CNN模型可较好评价川藏交通廊道滑坡易发性,能够为川藏交通廊道的建设和灾害防治提供科学的依据.      

基于贡献率权重模型的川藏铁路沿线大型滑坡危险性区划

川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部,沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃,具有山高谷深、坡体稳定性差等特点,是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营,本文以线路两侧一级分水岭为界,通过遥感解译和野外调查,获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处,在此基础上,选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征,建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型,并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明：(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是：高程1~4 km,坡度大于20°,S、SW和W坡向,较软弱、较坚硬和坚硬岩组,距断裂6.4 km范围内,距水系3.2 km范围内,距公路800 m范围内,地震动峰值加速度0.20g,年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级,其中：极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737,优于单一的频率比模型的0.712,表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。     

川藏交通廊道滑坡崩塌灾害对道路工程的危害方式分析

为对川藏交通廊道内道路工程的选定线及安全建设和运营提供科学决策及防灾减灾依据,在对拟建川藏铁路和高速公路沿线滑坡崩塌灾害进行系统野外调查和遥感解译的基础上,查明了川藏交通廊道康定至林芝段滑坡崩塌的空间分布特征和潜在危害情况,结合已有川藏公路沿线崩滑灾害的危害特征和危害方式,对该段廊道内滑坡崩塌灾害的可能危害方式进行了深入细致地归纳、分析和总结。研究结果表明:川藏交通廊道康定至林芝段共发育滑坡崩塌灾害488处,其中滑坡262处,崩塌（含溜砂坡）226处;对拟建道路工程存在潜在危害或影响的崩滑灾害共有148处,滑坡有89处,崩塌（含溜砂坡）59处。崩塌滑坡灾害对道路工程的危害方式主要有:（1）滑坡崩塌威胁隧道及其进出口安全;（2）滑坡崩塌推移、掩埋、损毁道路工程;（3）滑坡崩塌威胁站场、车站安全;（4）滑坡崩塌堵江断道、淹没道路工程;（5）滑坡崩塌转化为泥石流、洪水等灾害链危害道路工程;（6）崩塌、溜砂坡冲击、扰动、掩埋道路工程。     

西藏波密丹卡弄巴冰湖发育特征与潜在风险

冰湖溃决是青藏高原的典型山地灾害之一,严重威胁川藏交通廊道的安全.开展沿线地区的冰湖灾害调查和溃决风险评估,并制定针对性的防控对策十分必要.选取西藏波密的丹卡弄巴冰湖为研究对象,通过遥感解译、野外调查、工程地质类比、数值模拟等方法,查明了冰湖、冰川积雪区、形成流通区、堆积区等分区流域的发育特征,提出了丹卡弄巴具有发生冰...     

川藏交通廊道沿线板块缝合带地质灾害效应

板块缝合带作为特殊类型的“断层”,其地质灾害效应是工程地质与灾害地质研究的重要内容,对工程建设具有重大现实意义.受特提斯洋复杂而漫长的构造演化制约,川藏交通廊道穿越了7条板块缝合带,但对其地质灾害效应的研究却鲜有涉及.为此,在搜集整理已有研究成果的基础上,结合野外地质调查和室内研究,简要分析了川藏交通廊道沿线板块缝合带的地质灾害效应,并探讨其内在机理.结果表明：板块缝合带地质灾害效应主要表现在塑造地貌、创造地形条件,劣化岩体、提供物质来源,控制地质灾害的分布和诱发地质灾害（链）等4方面.构造混杂岩因其复杂的地质演化过程和特殊的岩石类型与组合特征,使其天然具有易灾性,而板块缝合带就位过程中的构造运动是地质灾害效应的内生动力.板块缝合带的地质灾害效是贯穿于川藏交通廊道沿线板块缝合带构造演化过程中的内、外动力地质作用耦合的外在表现形式.板块缝合带地质灾害效应研究目前处于起步阶段,建议在加强基础地质与灾害地质精细化调查的基础上深化其认识;川藏交通建设工程应加强板块缝合带工程效应研究,加大地质灾害监测预警系统研发,以确保其安全施工与后期平稳运行.     

川藏铁路可研阶段重大工程地质风险分析

川藏铁路作为史上修建难度最大的铁路,沿线具有显著的地形高差、强烈的板块活动、密集的深大断裂、频发的山地灾害等恶劣地质环境特点,工程建设面临着复杂多变的地表和地下重大地质安全风险挑战.为深入综合分析川藏铁路可研阶段沿线地质风险,定量评价其对工程的影响,基于川藏铁路沿线翔实的时空数据集及资料,采用三维结构建模、数值统计建模...     

川藏交通廊道林波段冰川泥石流发育动态演化分析及监测预警方案

川藏交通廊道沿线山高谷深,地层岩性多变,新构造运动活跃,气候恶劣复杂,导致滑坡、崩塌、泥石流、冰湖溃决洪水等灾害极其发育,对铁路施工及运营带来严重影响.林芝-波密段就是典型地质灾害高发区域,常年受到冰川泥石流的影响,是川藏交通廊道重大灾害防治的难点区段.虽然目前在单沟尺度上对冰川泥石流的形成条件、影响因素、物源性质取得了一定的认识,但对于川藏交通廊道沿线不同类型的冰川泥石流诱发因素、区域发展演化规律及灾变指标的研究还较为初步,尚未构建完善的监测预警体系.借助多源长时序遥感影像、气象监测数据,结合野外实地验证和历史数据分析发现:川藏交通廊道周边区域冰川泥石流沟谷共99条,主要分布于恰青冰川-易贡乡、加拉贝垒-南迦巴瓦峰和古乡沟-嘎隆寺冰川一带;过去40年冰川经历了复杂的流动速度变化,表现为较小高海拔悬冰川活动性增强,大型沟谷冰川活动性减弱;自1973年以来,研究区冰川泥石流呈现频率增高、规模增大的特征.此外,从冰川泥石流发育沟道比降来看,发生高陡地形的滑坡、冰-岩崩诱发的泥石流频率增加.未来,冰川持续退缩,促使冰川源区冰瀑消失,发育更大规模的悬冰川,会增加这类冰川泥石流的风险;冰川泥石流形成及演化过程具有明显的灾变指标,如悬冰川裂隙密度增加、冰川速度增强、冰湖面积快速增加等.因此,基于以上认识,建议针对不同类型的冰川泥石流地建立完善的监测预警指标,并提出了融合卫星、航空遥感平台,气象、水文地面监测平台,地震动监测平台的冰川泥石流“空-天-地”立体监测框架,针对不同类型冰川泥石流进行灾变信息监测与预警判识,为川藏交通廊道安全施工运营提供技术参考.      

基于最大熵模型的中尼交通廊道滑坡易发性分析

中尼交通廊道作为中国近年来建设的重点区域,地质灾害频发,尤其是滑坡灾害层出不穷。文章基于对G216国道沿线地质灾害的实地调查以及遥感解译结果,以最大熵模型为方法,利用169个灾害点数据和8个评价因子图层预测了研究区滑坡灾害的易发性分布。根据占比划分五级风险区。结果表明,滑坡易发概率以G216为中心向外辐射逐渐降低。同时采用刀切法检验评价因子对预测结果的贡献度,确定了滑坡主导因素及其阈值。最后通过ROC曲线验证了模型的可靠性。为中尼边境公路区域建设提供一种地质灾害预测分析模型,也为青藏地区公路边坡防灾减灾提供有效支撑。     

川藏交通廊道典型工点InSAR监测及几何畸变精细判识

为了探明川藏交通廊道典型工点高陡岸坡的稳定性,以及明确SAR(synthetic aperture radar)几何畸变对InSAR(interferometric synthetic aperture radar)形变结果的影响,利用时序InSAR技术开展川藏交通廊道典型工点高陡岸坡形变监测,并提出了一种可识别所有几何畸变类型的SAR几何畸变精细判识方法.成功识别出9处不稳定的高陡岸坡,获取了各轨道SAR几何畸变精细识别结果.在精细划分几何畸变的前提下,通过进一步地将几何畸变与形变结果联合分析,首次揭示了各类几何畸变(包括透视收缩、主被动叠掩、主被动阴影)对InSAR形变结果的影响效果.研究明确了InSAR技术在川藏交通廊道高陡山区的应用能力、适用范围以及几何畸变区结果可靠性的判识,可为后续高陡岸坡形变监测、精确解译等研究提供重要参考.      

青藏高原春季土壤湿度与中国东部夏季降水之间的关系

应用SVD方法分析了青藏高原地区春季土壤湿度异常和中国东部地区夏季降水之间的关系.结果表明,青藏高原不同地区、不同深度的土壤湿度与中国东部夏季降水的相关特征不同.青藏高原东北部和西北部0~10cm深度(表层)土壤湿度与中国华北、东北地区的夏季降水为正相关,而与华南地区为负相关;青藏高原中部及南部0~10cm表层土壤湿度与华北地区夏季的降水有较强负相关;青藏高原北部及东部10~200cm深度(深层)土壤湿度与华北、东北地区的夏季降水为负相关,而与华南地区夏季降水为正相关;青藏高原中东部10~200cm深层土壤湿度与长江中下游和华南大部分地区夏季降水呈负相关关系.即青藏高原不同地区、不同深度层春季土壤湿度的变化,对中国东部地区的夏季降水具有显著影响.     

地形三维可视化在川藏公路典型路段中的应用

利用地形平面图的数据和有关区域地质资料的数字化方法实现川藏公路典型路段三维地形的显示和实时浏览,为进一步利用地理信息系统进行研究区地层岩性、地质构造和地质灾害分布的叠加分析进行地质灾害研究提供了矢量化的地形底图。川藏公路典型路段的三维地形可视化工作对于川藏铁路的选线、绕避不良地质灾害的发生和开凿铁路隧道的位置选择等将会有一定的参考价值。     

川藏铁路廊道板块缝合带对软岩分布的控制效应及其工程影响

软岩长期以来都是工程建设中重点关注的对象,在具有高地应力、高温、高水压等复杂环境特点的川藏铁路廊道更是不可忽视的难题,但目前区域软岩的发育分布特征及其工程效应还未有深入的研究.本文在铁路廊道及邻区地质填图成果的基础上,结合岩体结构调查、岩石回弹测试以及微观分析,发现缝合带对软岩发育有着明显的控制效应.取得如下认识:(1...     

基于SBAS-InSAR技术的川藏铁路澜沧江段滑坡隐患早期识别

早期识别是实现地质灾害防灾减灾的有效途径之一,然而复杂地形区滑坡的早期识别一直是个难题,尤其是位于高山峡谷区的滑坡隐患点。为了全面准确地获取川藏铁路澜沧江段的滑坡隐患,采用SBAS-InSAR技术,通过Sentinel-1(升轨)和RADARSAT-2(降轨)数据结合互补的方式,对川藏铁路澜沧江段进行滑坡隐患早期识别。解译结果显示2018年8月至2020年2月研究区LOS向的形变速率分别为-58~21 mm/a(升轨)和-42~16 mm/a(降轨),转换后的斜坡向最大平均速率达到-128 mm/a。基于升降轨数据的斜坡向形变结果,识别出川藏铁路澜沧江段的113处滑坡隐患点,其中存在4处滑坡隐患密集区以及13处典型滑坡隐患点,进一步分析了两处重点滑坡隐患的形变特征和滑移机制。本次研究结果对于川藏铁路线路选定以及澜沧江大桥上、下游的防灾减灾具有一定指导作用,不同轨道数据结合互补的方式为川藏铁路沿线的高山峡谷地区的滑坡隐患早期识别提供参考。     

川藏铁路交通廊道某大型古滑坡成因及失稳模式分析

川藏铁路沿线地形地貌复杂,构造活动强烈,地质灾害频发,其中古滑坡复活问题是威胁川藏铁路建设和运营的严重隐患之一。位于四川康定市的某古滑坡体,距原规划的川藏铁路大桥仅100 m,通过工程地质测绘和钻孔勘探,分析该古滑坡的发育特征与成因机制;并利用二维有限元软件,对古滑坡可能的失稳模式进行预测。结果显示:古滑坡边界清晰,滑坡体积约118万m ³,主要沿基覆界面滑动,局部变形破坏强烈;发育多级拉张裂缝;天然工况与降雨工况下处于稳定状态,地震工况下处于不稳定状态;潜在破坏部位为边坡中部碎石土堆积体后缘,滑动面即沿着碎石土与全风化岩体的接触面,一旦复活将严重威胁铁路大桥的运营与安全。     

川藏铁路全线崩滑灾害类型、特征及其空间分布发育规律

频发的山地灾害是川藏铁路建设成功与否最为关键的因素之一。本研究结合野外调查遥感解译、数理统计等研究手段,对川藏铁路沿线崩滑灾害的类型、特征及其空间分布发育规律做了深入的分析和总结。研究查明川藏铁路沿线发育的崩滑灾害共747处,其中崩塌310处,滑坡413处,溜砂坡24处;全线崩滑灾害总体分布密度为0.40处/km,其中白玉至江达段最大,线密度为1.29处/km;对铁路工程存在潜在危害或影响的灾害点共258处,其中滑坡156处,崩塌91处、溜砂坡11处。此外,通过对崩滑灾害与主要孕灾背景因子的相关关系进行分析,发现崩滑灾害点的分布受岩性、构造、地貌及河流水系等因素的控制和影响,具有分布不匀、成群分布的特点。结合灾害发育程度指数与崩滑灾害发育程度分段标准,将铁路沿线崩塌滑坡的发育程度分为5个级别共14段,其中白玉至江达段、邦达至八宿段为极强发育段,天全至新都桥段、古乡至拉月段、朗县至加查段为强发育段。本研究可为川藏铁路的减灾选线及安全运营提供重要的科学决策支撑。