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基于TRIGRS模型的区域滑坡危险性评价——以洛哈镇为例

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基于TRIGRS模型的区域滑坡危险性评价——以洛哈镇为例

作者：王杰西南交通大学

学位级别：硕士

降雨是滑坡发生的主要诱发因素之一,据统计,70%的滑坡都是由降雨诱发的。而降雨诱发型滑坡具有分布广泛、数量多、危害性大等特点。因此近年来对降雨诱发型滑坡的研究热度一直居高不下。目前,国内外研究学者对降雨诱发型浅层滑坡的研究... 详细信息

降雨是滑坡发生的主要诱发因素之一,据统计,70%的滑坡都是由降雨诱发的。而降雨诱发型滑坡具有分布广泛、数量多、危害性大等特点。因此近年来对降雨诱发型滑坡的研究热度一直居高不下。目前,国内外研究学者对降雨诱发型浅层滑坡的研究方法逐渐从定性分析向定量分析转变,TRIGRS(Transient Rainfall Infiltration and Grid-Based Regional Slope-Stability Analysis)模型就是运用最广泛的模型之一,此类定量模型多运用在黄土浅层滑坡的易发性、危险性评价研究中,而在红层地区却少有相关研究,所以在红层地区开展滑坡危险性定量评价具有较强的科学意义和现实价值。喜德县位于四川省西南部凉山州,县内红层广布,地质灾害频发且分布集中,其中滑坡尤为发育。所以本文在野外调查和资料收集等工作基础上,选取喜德县洛哈镇作为研究区,以“8.31”群发性地质灾害为背景,利用遥感影像对区内滑坡进行目视解译并分类统计,对区内最具代表性的滑坡类型进行时空分布规律分析。然后通过TRIGRS模型计算研究区不同降雨工况下的边坡稳定性,获取不同降雨工况下的危险性分区图,进而完成对研究区滑坡的危险性评价,并采用AUC值法和历史数据论证法对评价结果进行验证和精度分析。本文的主要结论如下:(1)洛哈镇浅层滑坡在时间上的分布特征主要为:滑坡多发生在在大暴雨及持续降雨期间或稍后,尤其是降雨诱发的群发性浅层滑坡多集中发生在暴雨多发期的7月、8月,7月和8月滑坡发生的频率分别为0.27、0.43。(2)洛哈镇浅层滑坡在空间上的分布特征有:滑坡主要分布在中山峡谷地貌,滑坡分布比重为58.4%,点密度为3.7个/km;在坡度范围上主要分布在20°～45°;在高程范围上主要分布在2400m～2800m;滑坡主要沿米市河主河流域两岸人类工程活动作用强烈的区域密集分布;滑坡主要分布在白垩系上统雷打树组(Kl)、下统小坝组(Kx)的中厚层至厚层粉砂岩、细砂岩、泥岩中。(3)在运用TRIGRS模型进行浅层滑坡危险性评价时,根据岩性差异进行属性分区以及根据降雨强度变化设置多个降雨阶段,能较大程度的符合研究区的地质背景以及降雨过程,从而减小模型模拟结果的误差。(4)TRIGRS模拟结果显示:随着降雨强度的增加,危险区区域面积不断增加,极低危险区面积不断减小。在十年一遇降雨工况下,洛哈镇极高和高危险区总面积占比为12.74%,主要沿米市河主河流域分布,极低危险区面积占比80.84%;在二十年一遇降雨工况下,极高和高危险区总面积占比为22.19%,危险区除了沿米市河主河流域分布以外,狭窄沟谷及强集水区域也有零星分布;极低危险区面积占比68.77%;在五十年一遇降雨工况下,极高和高危险区总面积占比为28.92%,极低危险区面积占比下降到60.83%,极低危险区或低风险区转变为中高危险区的速度随降雨强度的增加而加快,说明五十年一遇降雨条件下即可导致区域不稳定坡体达到较高含水量,出现垮塌、溜滑,50年一遇降雨值可以作为区域浅层滑坡、泥石流及流域山洪的参考阈值;在一百年一遇降雨工况下,极高和高危险区总面积增加到了46.28%,较以上三种工况有大幅增加,其中,极高危险区增幅尤为明显,其分布范围基本覆盖区内所有集水区域;极低危险区面积占比下降到51.35%,区内整体危险性显著增强。(5)采用AUC值法对模型在百年一遇降雨工况下的计算结果进行精度评价,得到AUC值为0.77,精度较好;同时采用历史数据论证法对预测结果进行对比验证,通过把“8.31”群发滑坡的分布位置与百年一遇降雨强度下的危险性区划图相叠加,结果表明:高危险区以及极高危险区内共分布历史滑坡820个,占区内滑坡总量的77.08%;中、低危险区内滑坡数量共181个,占滑坡总量的16.99%;分布在较稳定区内的滑坡数量最少,仅63个,占滑坡总量的5.93%。两种精度评价方法的验证结果均较好,表明TRIGRS模型评价结果科学合理,可为洛哈镇在地质灾害风险管控以及空间规划布局上提供科学依据。

关键词： TRIGRS模型降雨滑坡群发性危险性评价

基于应力指数法冲击地压瓦斯突出复合灾害危险性评价与防治研究

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基于应力指数法冲击地压瓦斯突出复合灾害危险性评价与防治研究

作者：姜笑楠辽宁大学

学位级别：硕士

冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害是煤矿开采过程中新出现的一种灾害。复合动力灾害在预测、评价与防治方面难度更大,目前,对复合动力灾害还没有一个完整的评价体系与系统的防治方法。基于上述问题,本文提出了一种应力指数法评价体... 详细信息

冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害是煤矿开采过程中新出现的一种灾害。复合动力灾害在预测、评价与防治方面难度更大,目前,对复合动力灾害还没有一个完整的评价体系与系统的防治方法。基于上述问题,本文提出了一种应力指数法评价体系对复合动力灾害进行评价,并基于应力指数法的主要指标提出了相应的防治方法。本文以河南某矿的几起复合动力灾害为研究背景,采用案例调研、理论分析和实验测试相结合的方法,对冲击地压和煤与瓦斯突出复合灾害危险性评价与防治研究进行了探索,取得如下研究成果:(1)收集了河南某矿复合动力灾害发生的相关数据,分析了该矿复合动力灾害发生原因,探究了影响复合动力灾害的主控因素分别为:应力、瓦斯压力、煤的冲击倾向性和支护应力,揭示复合动力灾害发生机理,建立了圆形巷道复合动力灾害模型。(2)提出一个新的复合动力灾害评价方法—应力指数法,该方法是通过临界应力与实际应力相比较从而进行评价的,探究了四个指标对应力指数的影响,结果表明:实际应力越大;瓦斯压力越大;单轴抗压强度越小、变形模量指数较大;支护应力越小时,应力指数越大,越容易发生复合动力灾害。在此基础上,确定了复合动力灾害危险等级的划分标准,建立了一套完整的针对复合动力灾害的评价流程。(3)基于应力指数法,对河南某矿己煤层己二采区22220工作面进行复合动力灾害危险性评价,计算得出22220工作面机巷、风巷和切眼的临界应力,并计算得出机巷、风巷和切眼的实际应力的分布曲线。通过应力指数法评价模型,得到各区域应力指数,确定复合动力灾害发生指标W为1.8,确定22220工作面各区域的危险等级,为煤矿预测与防治方案设计提供参考。(4)提出22220工作面煤层注水的现场注水方案;提出22220工作面瓦斯抽采方案;对于不同危险等级制定了不同卸压参数;22220工作面巷道加强支护后发生复合动力灾害的临界应力分别提高了15.17%和15.26%。

关键词：复合动力灾害危险性评价应力指数法瓦斯压力防治

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地热异常区有害气体特征与危险性评价研究

铁道工程学报 2020年第6期37卷 19-23页

作者：杜宇本苏培东胡卸文蒋良文西南交通大学成都611756 西南石油大学成都610500 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:非煤系地层中在建的大临铁路线红豆山隧道1号斜井,在施工中发生高压囊状气体突出,造成大量人员伤亡。本文在分析区域地层岩性、岩浆活动和地质构造特征的基础上,结合大临线区域内地热地质调查资料和隧道内有害气体的监测数据,... 详细信息

研究目的:非煤系地层中在建的大临铁路线红豆山隧道1号斜井,在施工中发生高压囊状气体突出,造成大量人员伤亡。本文在分析区域地层岩性、岩浆活动和地质构造特征的基础上,结合大临线区域内地热地质调查资料和隧道内有害气体的监测数据,阐述地热异常区地下工程中有害气体的特征、危害性及有害性气体危险源的主要影响因素,并定性分析有害气体的成因机制;建立地热异常区有害气体危险性评价体系,以便为隧道设计及安全预警提供依据,保证施工安全。研究结论:(1)研究表明有害气体来源于深部幔源岩浆,深、大断裂和水循环系统是各种气体逸出地表的主要运移通道;(2)地热异常区非煤系地层隧道中有害气体具有逸出位置、逸出压力不确定性和间歇性逸出等特点;(3)分析了非煤系地层隧道有害气体形成影响因素,建立了地热异常区有害气体危险性评价标准和体系,将有害气体危害区域划分为4个等级:低度危险区域、中度危险区域、高度危险区域、极高度危险区域;(4)本研究成果可以为类似非煤系地层隧道有害气体评价提供依据。

关键词：地热异常区有害气体成因机制危险性评价

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煤矿采空塌陷区山洪危险性评价

东北大学学报（自然科学版） 2016年第11期37卷 1620-1624页

作者：曹琛陈剑平宋盛渊郑莲婧吉林大学建设工程学院吉林长春130026

利用层次分析法和山洪危险性指标体系,将Arc GIS空间分析模块运用到西区沟小流域危险性分区制图中.山洪危险性指标体系包括高程、采空危险分区、起伏度、植被类型、降雨强度、岩土类型和坡度7个指标,根据各指标不同等级影响洪水危险性... 详细信息

利用层次分析法和山洪危险性指标体系,将Arc GIS空间分析模块运用到西区沟小流域危险性分区制图中.山洪危险性指标体系包括高程、采空危险分区、起伏度、植被类型、降雨强度、岩土类型和坡度7个指标,根据各指标不同等级影响洪水危险性的严重程度进行赋值.结合指标权重值,将指标系统进行数据叠加,获取山洪危险性分区图.最后将分区结果与历史洪水事件记录做验证对比,其结果与实际情况具有较好的一致性,该方法对西区沟的山洪危险性评价实用有效.

关键词：山洪危险性评价指标体系采空塌陷区层次分析法

考虑库水位及降雨联合作用的云阳县区域滑坡危险性评价

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长江科学院院报 2021年第12期38卷 72-81,90页

作者：谢家龙李远耀王宁涛刘月中国地质大学(武汉)地质调查研究院武汉430074 中国地质调查局武汉地质调查中心武汉430205 中石化江汉石油工程有限公司湖北潜江433124

危险性评价是区域滑坡灾害风险评价及风险管控工作中的关键内容。以三峡库区重庆市云阳县为例,首先利用逐步判别法从初始指标体系中筛选关键指标体系(坡度、高程、剖面曲率、地形湿度指数、岩土体类型、植被覆盖度和距道路距离),并基于... 详细信息

危险性评价是区域滑坡灾害风险评价及风险管控工作中的关键内容。以三峡库区重庆市云阳县为例,首先利用逐步判别法从初始指标体系中筛选关键指标体系(坡度、高程、剖面曲率、地形湿度指数、岩土体类型、植被覆盖度和距道路距离),并基于逻辑回归模型完成全区滑坡易发性区划;然后以距水系5 km范围将研究区划分为非库岸区和库岸区,对非库岸区考虑不同降雨重现期下的滑坡时间概率,对库岸区考虑不同库水位状态与不同降雨重现期下的滑坡时间概率;最后综合时间概率和易发性结果得到云阳县区域滑坡灾害危险性区划图。研究结果表明:区内滑坡主要发育在强降雨+低库水位状态工况下;云阳县滑坡较高危险区及高危险区占研究区总面积的52.7%,主要沿长江干流及其支流水系展布,分布在城镇周边等人类工程活动开发程度较大的建设用地区域。研究成果对于提高危险性评价结果的精度和发展滑坡灾害风险评价理论具有借鉴价值。

关键词：滑坡灾害危险性评价库水位降雨云阳县

基于SVM和WOA-ELM计算模型的咸阳地区地裂缝灾害危险性评价

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基于SVM和WOA-ELM计算模型的咸阳地区地裂缝灾害危险性评价

作者：陈晓长安大学

学位级别：硕士

频发的地质灾害对我国人民的生命财产安全造成了极大的威胁,通过地质灾害危险性评价可以科学地预测区域地质灾害危险性的高低,为开展精准的地质灾害防治以及开展国土空间规划工作提供必要的科学依据。本文以陕西省咸阳地区为例,开展咸... 详细信息

频发的地质灾害对我国人民的生命财产安全造成了极大的威胁,通过地质灾害危险性评价可以科学地预测区域地质灾害危险性的高低,为开展精准的地质灾害防治以及开展国土空间规划工作提供必要的科学依据。本文以陕西省咸阳地区为例,开展咸阳地区地裂缝灾害危险性研究,通过高维度支持向量机模型(SVM)和基于鲸鱼优化算法的极限学习机(WOA-ELM)模型进行咸阳地区地裂缝灾害危险性评价,并将得到的模型结果进行对比分析,结果显示WOA-ELM模型评价结果更符合研究区实际情况,具有较高的精准度,也更符合地裂缝发育的逻辑规律,在区域地裂缝灾害危险性评价中更具有科学性和适用性。本文主要研究内容及成果如下:(1)通过野外调查发现咸阳地区地裂缝主要分布在咸阳平原区域,总体分布特征呈地带性,具有东强西弱的特点,咸阳地区地裂缝大部分为构造型地裂缝,主要受断裂活动的控制,走向主要以NE、NEE和NW向为主,与咸阳地区内断裂走向基本一致。(2)利用SBAS-In SAR技术得到了2020年和2021年研究区地面沉降速率图,对速率图进行分析,得出2020年研究区主要存在四个地面沉降中心和两个地面回弹中心,2021年研究区主要存在六个地面沉降中心,并对2021年存在的六个地面沉降中心进行了实地调查,发现云阳镇、鲁桥镇和咸阳机场沉降中心均存在地表及房屋开裂情况。(3)结合咸阳地区典型地裂缝成因分析,依据全面性、科学性、独立性和代表性的选取原则,选择地形地貌、地层岩性、断裂活动性及距断裂距离、水文地质、地震、地面沉降和地裂缝类型及活动性7个评价因子,通过SVM和WOA-ELM两种计算模型得到咸阳地区地裂缝灾害危险性评价模型,并对结果进行分析比较,结果表明WOA-ELM模型所得到的结果更为科学合理,也更为准确,更符合咸阳地区的实际情况。(4)通过得到的WOA-ELM模型结果进行危险性评价,并将咸阳地区地裂缝灾害危险性划分为极低危险区、低危险区、中危险区以及高危险区四个等级,其中高危险区面积为110.23km,占研究区面积的2.79%,地裂缝发育有62条,地裂缝占比为44.30%,频率比为15.88,符合高危险区地裂缝高相关性的逻辑推理,其评价结果相对合理,并给出了相应的地裂缝灾害防治建议。

关键词：地裂缝地面沉降危险性评价高维度支持向量机鲸鱼优化算法极限学习机

基于GIS的云南省泸水市泥石流危险性评价研究

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基于GIS的云南省泸水市泥石流危险性评价研究

作者：李进虎贵州民族大学

学位级别：硕士

本论文以云南省泸水市为研究区,在全面系统的收集区域地质资料、地质灾害等资料基础上,结合遥感解译和野外调查结果,系统分析泥石流发育特征及形成条件。并选取适用于区内泥石流危险性评价的因子和流域单元,从定性-定量层级评价模型至... 详细信息

本论文以云南省泸水市为研究区,在全面系统的收集区域地质资料、地质灾害等资料基础上,结合遥感解译和野外调查结果,系统分析泥石流发育特征及形成条件。并选取适用于区内泥石流危险性评价的因子和流域单元,从定性-定量层级评价模型至定量层级评价模型、从单一统计模型至耦合统计模型、从线性至非线性定量评价模型,借助Arc GIS空间分析技术,全面系统地对研究区泥石流进行了危险性评价,筛选出评价模型和最优的评价因子组合,为泸水市泥石流灾害的防治提供参考,取得的认识和成果如下:(1)查明了泸水市泥石流灾害发生的基本地质条件,总结分析了研究区泥石流发育分布规律:泸水市共发育泥石流72条,泥石流面密度为2.36个/km,以中小型规模为主,均为沟谷型泥石流;泥石流均由暴雨诱发,多具有中低频活动特征,多数为过渡型泥石流;区内泥石流具有沿乡镇片状分布,沿河流带状分布的特点;区内泥石流固体物源主要来自于崩滑堆积体,其次为沟床冲洪积物和弃渣等堆积体。(2)基于泥石流特征及危险性评价图精度和实用性,选取流域单元作为评价基本单元。经过试算,得到流量阈值为20000时的流域单元是较合适的,共划分流域单元487个,平均流域单元面积6.15km。初步筛选出11个与研究区泥石流形成有关的因子,经过分级、统计与因子之间的相关性检验后,最终确定流域面积、流域地貌信息熵、流域切割密度、工程地质岩组、距离断裂距离、崩塌滑坡密度、归一化植被指数、年平均降雨量和日最大降雨量共9个评价因子用于研究区泥石流评价建模。(3)采用定性-定量方法(层次分析法)、单一统计模型方法(加权信息量法)、耦合统计模型方法(信息量—Logistic回归)和非线性统计模型方法(BP神经网络模型)分别构建了研究区泥石流危险性评价模型,基于受试者特征曲线(ROC)检验结果,四种模型的检验成功率分别为0.645、0.752、0.810和0.824。讨论了定性-定量方法、单一统计模型方法、耦合线性统计模型方法以及非线性统计模型方法对评价结果的影响,结果显示:层次分析法主要依靠研究者基于研究区成灾体条件的经验判断,具有很强的主观性,评价效果不理想;耦合的评价模型整体比单一的评价模型精度高;非线性评价模型BP神经网络较线性的耦合模型评价精度更高一些,是研究认为较合适的方法。(4)按照BP神经网络中各因子权重大小,分别讨论了9因子、8因子、7因子以及6因子组合对BP神经网络模型建模的影响,结果显示,由7因子所建立的神经网络模型精度ROC曲线下面积AUC值较其他方法的模型高,预测模型可靠度更好。这表明,对研究区及周围地区使用BP神经网络建模时,应该优先选择最优的7因子组合进行建模,以获得比较理想的评价精度,7因子的重要程度排序为岩组、流域切割密度、地貌信息熵、归一化植被指数、距离断层距离、面积、年平均降雨。(5)泸水市泥石流共划分为极低危险性、低危险性、中危险性、高危险性和极高危险性5级,其中极低危险区流域单元108个,面积794.22 km,占比26.50%;低危险区流域单元116个,面积728.05km,占比24.30%;中危险区流域单元94个,面积554.77 km,占比18.51%;高危险区流域单元77个,面积420.29 km,占比14.02%;极高危险区流域单元92个,面积499.85 km,占比16.68%。

关键词：危险性评价层次分析法加权信息量法 Logistic回归模型 BP神经网络泸水市

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基于机器学习的区域滑坡危险性评价方法综述

中国地质灾害与防治学报 2021年第4期32卷 1-8页

作者：方然可刘艳辉黄志全中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心) 北京100081 华北水利水电大学地球科学与工程学院河南郑州450046 洛阳理工学院河南洛阳471023

我国滑坡灾害分布范围广,危害严重。区域滑坡危险性评价一直都是滑坡灾害防灾减灾的重要内容之一。近年来,随着大数据和人工智能技术的飞速发展,机器学习技术逐渐在滑坡灾害危险性评价方面得到广泛应用,并取得了较好效果。在大量研读文... 详细信息

我国滑坡灾害分布范围广,危害严重。区域滑坡危险性评价一直都是滑坡灾害防灾减灾的重要内容之一。近年来,随着大数据和人工智能技术的飞速发展,机器学习技术逐渐在滑坡灾害危险性评价方面得到广泛应用,并取得了较好效果。在大量研读文献的基础上,系统阐述了基于机器学习技术的滑坡危险性评价方法研究现状。综述从评价因子选择与量化归一化、数据清洗与样本集构建、模型选取与训练评价等三个关键环节对现有研究成果进行分析评述,最后对机器学习滑坡危险性评价方法的发展趋势提出讨论意见。

关键词：滑坡危险性评价机器学习方法综述模型研究

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龙湖煤矿矿井水水源识别与水害危险性评价

龙湖煤矿矿井水水源识别与水害危险性评价

作者：李斐辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

矿井水害一直是威胁煤炭安全开采的主要灾害之一,在煤层开采过程中水害的潜在威胁程度要远远大于其它灾害。龙湖煤矿断层构造较发育,浅部采空区较多,在天然裂缝、断层以及人类采掘活动的影响下导水裂隙易发育成良好的通道导通采空积水... 详细信息

矿井水害一直是威胁煤炭安全开采的主要灾害之一,在煤层开采过程中水害的潜在威胁程度要远远大于其它灾害。龙湖煤矿断层构造较发育,浅部采空区较多,在天然裂缝、断层以及人类采掘活动的影响下导水裂隙易发育成良好的通道导通采空积水区或其他水体,严重影响矿井的安全生产,为保障矿井的安全开采,对龙湖煤矿进行矿井水水源识别和水害危险性预测评价对实际生产具有非常重要的意义和价值。论文结合研究区地质、水文地质资料,对研究区不同层位、采空区、井底水仓以及出水隐患点水的水化学和同位素特征进行了分析。利用变异系数法、Piper三线图法得到研究区水化学组分变异系数大部分在0.5以上,水体受水-岩作用、蒸腾、蒸发作用以及人类活动等因素影响较大;TDS与Na+K、Ca、Mg、HCO表现出较强的相关性,在70%以上,含量变化是由于补给过程中水-岩作用溶解岩盐矿物以及离子入渗迁移所致。通过同位素D、C、C、O差异性与水化学特征分析,识别出煤系水、水仓水以及含水层水来源以地下水为主,大气降水和地表水为辅。通过模拟预测得知强降雨后河水位上升,降雨入渗补给占总补给量的39.22%,龙湖河补给占总补给量的60.78%,强降雨后龙湖河补给矿区水量要大于降雨入渗补给量,矿区南部、东南部以及东部浅层水位明显上升,深层水位只有东南部略微增加,降雨对浅层地下水有一定影响,对深层水位影响很小。综合确定影响矿区水害危险性的五个主控因素:断层复杂程度、含水层富水性、隔水层厚度、煤层厚度以及降雨;运用模糊层次分析法和熵权法确定各影响因素综合权重,构建水害危险性评价模型并进行评价,将其划分为安全区、较安全区、过渡区、较危险区以及危险区五个区域,根据危险性分区图可知水害危险性由北向南呈现逐渐增大的趋势,危险区和较危险区主要分布在中部以南,过渡区分布面积相对较大,主要分布在中部以西,较安全区大多分布在中部以北,西北部、北部以及东北部区域危险性最低。该论文有图60幅,表28个,参考文献72篇。

关键词：水源识别同位素数值模拟综合权重危险性评价龙湖煤矿