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.     

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。     

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。     

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。     

基于突变模型的泥石流危险度评价

基于突变理论模拟了乌东德地区泥石流的爆发。突变模型适于表达开放系统,假设危险度的影响因子是突变模型中的控制变量,利用初等突变模型对泥石流危险度进行多目标评估,根据当地的实际情况制定对应的评价标准。结果表明,模型在奇点处发生突变时泥石流爆发,该结果与传统的灰关联法计算结果基本一致,且与实际调查的情况较为吻合。     

基于DEA冗余分析的泥石流危险度评价

针对传统的泥石流评价方法在因子选取及权重确定方面存在的问题,引入原用于计算生产效率的DEA模型,并将其拓展至危险度评价,将泥石流成灾过程视为广义生产系统以计算泥石流沟的相对成灾效率,得到沟道的危险度排名。DEA方法不仅可按生产最优原则为因子自动赋权,更可通过冗余分析筛选次要因子,建立的泥石流危险度多因子评价体系能较完整地表征泥石流沟的孕灾环境。最后通过实例验证了评价体系的有效性,且进一步对评价中效率表现不佳的泥石流沟进行冗余分析,得到沟道低效率的原因,并明确了其主要的致灾因素。     

基于主成分分析法的泥石流危险度综合评价

主成分分析法具有推理严密和简便的特点。在介绍该理论的概念和方法的基础上,将其应用到雅鲁藏布江加查至林芝段冰川泥石流灾害危险度的综合评价。评价结果与现场观测情况基本一致,表明该方法具有实用性。     

基于投影寻踪与可拓学方法的泥石流危险度评价

泥石流危险度评价是地质灾害评估与治理的一项重要内容。选取金沙江流域典型泥石流影响因子指标值作为原始数据,基于投影寻踪法与可拓学相结合的方法建立危险度评价模型,根据原始数据的结构特征搜索出最符合实际情况的投影方式,从而映射出最客观的综合数据特征值。并通过可拓学理论解决泥石流体系的模糊性、不确定性与泥石流危险度评价的客观性、确定性之间的矛盾,将评价因子与评价标准之间的从属关系拓展到因子与标准之间的距离,从而定量化地描述出研究区泥石流危险度的特征。     

河南省泥石流危险度分区

在分析历史资料和防治现状的基础上引入城市重要性作为判别准则之一,以18个地级市为研究对象利用层次分析法对河南省泥石流危险度分区。依据泥石流危险度权重的不同将河南省分为5个区间,其中危险度大的城市1个,危险度中等的城市3个,危险度小的城市6个,危险度极小城市2个,无危险度城市6个。以期为河南省泥石流灾害的防治提供有益的参考。     

支持向量机在泥石流危险度评价中的应用研究

为改善传统泥石流危险度评价方法存在的缺陷,提出了基于支持向量机的泥石流危险度评价方法,并建立了支持向量机评价模型。研究选取泥石流一次(可能)最大冲出量(L1)、泥石流发生频率(L2)、流域面积(S1)、主沟长度(S2)、流域最大相对高差(S3)、流域切割密度(S6)和泥沙补给段长度比(S9)7个因子作为泥石流沟谷危险度评价因子,运用支持向量机理论,选用径向基(RBF)核函数,采取"试错法"进行参数优选;确定参数C=8,γ=2。以云南省37条泥石流沟的259个基础数据为样本进行学习训练和测试,建立了泥石流危险度评价的支持向量机模型。并将该模型应用于黄河积石峡水电站库区的泥石流危险性评价中进行验证。将模型评判结果和模糊数学方法的评价结果进行对比分析,结果的一致性达到73.33%。研究认为支持向量机方法能够成功地应用到泥石流危险度评价中,且具有较高的精度及很强的泛化能力,应用前景广阔。     

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。     

城市泥石流风险评价探讨

探讨了城市泥石流风险评价的系统方法,该方法包括泥石流扇形地危险区划、城市易损性分析和城市泥石流风险评价三个主要内容。泥石流堆积扇危险区划是基于数值模拟计算出的泥深和流速分布图进行叠合完成的。以美国高分辨率的“快鸟”卫星影像为数据源,完成了研究区的城市土地覆盖类型遥感解译,在此基础上完成了城市泥石流易损性分析,应用地理信息系统提供的统计和分析工具,完成了研究区泥石流风险评价。该风险区划图可用于指导对泥石流易泛区的不同风险地带的土地利用进行规划和决策,从而达到规避和减轻灾害的目的,也为生活在泥石流危险区的城市居民提供有关灾害风险信息,以作避难和灾害防治的依据。     

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。     

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.     

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。