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基于LSTM_TCN模型的降雨型滑坡时间概率预测及气象预警建模

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地质科技通报 2024年第2期43卷 201-214页

作者：赵玉陈丽霞梁梦姣中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430074

如果滑坡发生时间信息不完备则会导致滑坡与降雨时序关系错误,以至于降雨阈值模型精度偏低。以重庆市万州区1995-2015年所发生的降雨型滑坡为研究对象,将区内严重缺失历史滑坡时间信息的恒合乡作为验证区,提出了一种基于长短时记忆网络(... 详细信息

如果滑坡发生时间信息不完备则会导致滑坡与降雨时序关系错误,以至于降雨阈值模型精度偏低。以重庆市万州区1995-2015年所发生的降雨型滑坡为研究对象,将区内严重缺失历史滑坡时间信息的恒合乡作为验证区,提出了一种基于长短时记忆网络(LSTM)融合时域卷积网络(TCN)的模型方法。该方法通过模拟降雨型滑坡发生时间与降雨量间的非线性关系,重建降雨型滑坡事件在某日发生的时间概率。将重建时间信息后的滑坡事件进行了验证与筛选,应用于累积有效降雨量-降雨历时曲线的合理划分,构建了滑坡气象预警模型。结果表明,本方法所预测滑坡时间概率平均值达到90.33%,高于人工神经网络(ANN)(71.17%)、LSTM(72.75%)和TCN(86.91%)的概率。利用预测概率高于90%的滑坡,将验证区18个时间信息扩充至201个。基于扩充时间信息后的滑坡数据所构建的气象预警模型比仅利用历史滑坡事件具有更合理的预警分级,在严重警告级别上有效预警率提升了42.86%。结果说明该方法可弥补野外调查中灾害数据时间信息不足的问题,为降雨型滑坡气象预警工作提供数据支撑,由此提高气象预警准确率。

关键词：降雨型滑坡时间概率 E-D有效降雨阈值模型 TCN LSTM 滑坡气象预警

基于多源数据与机器学习的降雨型滑坡灾害危险性动态预警

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地质论评 2024年第S1期70卷 217-218页

作者：付杰张青仉文岗中国地质调查局水文地质环境地质调查中心河北保定071051 重庆大学土木工程学院重庆400044

降雨型滑坡灾害是三峡库区发育的主要地质灾害之一,区域滑坡灾害危险性预警对滑坡风险减缓有重要意义。针对区域滑坡灾害危险性预警的时效性等问题,本文以重庆市云阳县为研究区,提出了基于多源数据与机器学习的滑坡灾害危险性动态预警方... 详细信息

降雨型滑坡灾害是三峡库区发育的主要地质灾害之一,区域滑坡灾害危险性预警对滑坡风险减缓有重要意义。针对区域滑坡灾害危险性预警的时效性等问题,本文以重庆市云阳县为研究区,提出了基于多源数据与机器学习的滑坡灾害危险性动态预警方法(图1)。1滑坡易发性空间预测滑坡易发性预测可准确地预测出潜在滑坡空间分布规律(黄发明等,2020;林高聪等,2023)。

关键词：降雨型滑坡滑坡危险性动态预警机器学习多源数据

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降雨型滑坡水槽试验研究若干进展

防灾科技学院学报 2024年第1期26卷 16-25页

作者：柳耀阔李孝波赵扬王天虎席书衡防灾科技学院河北三河065201 河北省地震灾害防御与风险评价重点实验室河北三河065201

基于降雨型滑坡水槽试验的研究现状,简要介绍了降雨式水槽、界面渗水式水槽以及后缘汇水式水槽的基本信息,归纳了降雨模式(雨强、持续时间、降雨形式)、岩土类型以及土体物理参数(颗粒级配、密度)等对滑坡稳定性的影响,厘清了不同岩土... 详细信息

基于降雨型滑坡水槽试验的研究现状,简要介绍了降雨式水槽、界面渗水式水槽以及后缘汇水式水槽的基本信息,归纳了降雨模式(雨强、持续时间、降雨形式)、岩土类型以及土体物理参数(颗粒级配、密度)等对滑坡稳定性的影响,厘清了不同岩土类型、颗粒级配以及降雨模式下的斜坡变形破坏特征,总结出了超孔隙水压力导致土壤液化破坏、水体渗流侵蚀致坡体抗剪强度减小以及剪切稀化破坏等3种主要的降雨型滑坡形成机制,展望了进一步开展降雨型滑坡水槽试验研究亟待解决的科学问题,提出了解决相关问题的建议及下一步拟开展研究的方向,可为依托水槽试验深入探究降雨型滑坡的运动特征和形成机理提供参考。

关键词：水槽试验降雨型滑坡影响因素变形破坏特征形成机理

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降雨型滑坡监测的多变量选择方法研究

四川地质学报 2024年第1期44卷 149-153,166页

作者：方迎潮余东亮周广黄鹏李虎郑杰国家管网集团西南管道有限责任公司成都610041 四川省地质工程勘察院集团有限公司成都610072

为进一步提高降雨型滑坡监测的准确性,解决传统降雨型滑坡监测中仅依赖雨量监测作为判断滑坡依据可能导致的漏报、误报等问题,提出了一种新的基于雨量相关的多变量选择方法来监测滑坡事件,首先通过定量分析现场各监测物理量与降雨量之... 详细信息

为进一步提高降雨型滑坡监测的准确性,解决传统降雨型滑坡监测中仅依赖雨量监测作为判断滑坡依据可能导致的漏报、误报等问题,提出了一种新的基于雨量相关的多变量选择方法来监测滑坡事件,首先通过定量分析现场各监测物理量与降雨量之间的相关关系对变量进行筛选,然后利用主成分分析方法对筛选结果进行降维,最后利用高斯混合模型进行滑坡监测。结果表明:基于雨量相关的多变量选择方法能够实现降雨型滑坡监测的多变量选择,为滑坡监测模型提供合理的输入变量。研究结果可为降雨型滑坡监测提供参考。

关键词：降雨型滑坡多变量相关分析滑坡监测

基于贝叶斯理论的慈利县降雨型滑坡预警模拟研究

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矿产勘查 2024年

作者：郭强谌宏伟张馨妍尹芳李波陈雪新湖南省核地质调查所长沙理工大学水利与环境工程学院长沙理工大学水沙科学与水灾害防治湖南省重点实验室

湖南省慈利县降雨充沛，由降雨诱发的山地第四系松散层滑坡是区内主要的滑坡类型。开展该类滑坡的预警研究，对于及时采取应对措施，避免生命财产遭受损失具有重要意义。在滑坡影响因素分析的基础上，构建基于贝叶斯理论的滑坡预警概率... 详细信息

湖南省慈利县降雨充沛，由降雨诱发的山地第四系松散层滑坡是区内主要的滑坡类型。开展该类滑坡的预警研究，对于及时采取应对措施，避免生命财产遭受损失具有重要意义。在滑坡影响因素分析的基础上，构建基于贝叶斯理论的滑坡预警概率模型，并选取典型滑坡开展了预警模拟验证。预警模型以坡度、细粒土含量、降雨及土壤水含量和孔隙水压力为输入变量建立贝叶斯网络，以“降雨—变形”为滑坡预警输出模式。典型滑坡监测数据的关系分析显示，滑坡倾角和位移的变化与降雨强度均呈较好的相关性，较好地反映了降雨对滑坡的诱发作用。预警模型模拟验证结果表明，滑坡倾角和位移发生变化的概率随降雨强度的增大而增大，从小雨、中雨、大雨到暴雨，滑坡X、Y、Z三方向倾角发生变化的概率从13.0%增大到约20.7%、21.9%和31.7%，滑坡位移发生变化的概率从45.0%增大到 47.6%、48.2%和54.0%，均位于黄色预警区间，与实际监测数据反映的滑坡状况吻合。综合来看，以坡度、细粒土含量、降雨及土壤水含量和孔隙水压力作为预警模型输入变量能充分体现降雨对滑坡的影响，预测模型反映了这些影响因素及其相互作用关系，较为合理，可以作为研究区及其他相似区域滑坡预警参考。

关键词：贝叶斯理论预警模型第四系降雨型滑坡慈利县

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抗滑桩对降雨型滑坡加固效应分析

陕西水利 2024年第3期 132-133,136页

作者：邵莎莎山东临沂水利水电建筑安装公司山东临沂276000

为分析降雨型滑坡在降雨过程中的渗透特性及抗滑桩对边坡加固效应,采用数值模拟手段研究降雨强度和降雨持续时长对边坡的入渗特性及抗滑桩加固效应。结果表明:降雨持续入渗的过程中,边坡湿润前锋逐渐由坡面向坡体内部推进,坡面出现饱和... 详细信息

为分析降雨型滑坡在降雨过程中的渗透特性及抗滑桩对边坡加固效应,采用数值模拟手段研究降雨强度和降雨持续时长对边坡的入渗特性及抗滑桩加固效应。结果表明:降雨持续入渗的过程中,边坡湿润前锋逐渐由坡面向坡体内部推进,坡面出现饱和区,基质吸力消失,坡脚位移增大,稳定性显著降低。采用锚拉形式的抗滑桩对边坡的加固效应明显由于普通抗滑桩,研究结果可为边坡稳定治理提供参考。

关键词：降雨型滑坡稳定性降雨入渗抗滑桩

宁镇低山丘陵区降雨型滑坡致灾机理与防治措施研究

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地下水 2024年第1期46卷 141-143,197页

作者：咸玉建郭炳跃戴俊成王毅周强江苏省地质勘查技术院江苏南京210049

宁镇低山丘陵区是突发性滑坡灾害的高易发区和重点防治区。本文以江宁开发区盘山公路降雨型堆积层滑坡为例,根据滑坡灾害调绘和详细勘查,掌握了滑坡的孕灾条件、灾害特征和成因机理。利用Geo-Studio和理正岩土软件定量分析了不同工况下... 详细信息

宁镇低山丘陵区是突发性滑坡灾害的高易发区和重点防治区。本文以江宁开发区盘山公路降雨型堆积层滑坡为例,根据滑坡灾害调绘和详细勘查,掌握了滑坡的孕灾条件、灾害特征和成因机理。利用Geo-Studio和理正岩土软件定量分析了不同工况下滑坡稳定性和拟设支挡结构受力特征。结果表明:滑坡正处在蠕动变形阶段,罕遇强降雨和人为切坡扰动是诱发滑坡的主要因素,滑坡在天然、降雨和地震工况皆处于不稳定状态,并求取滑坡推力设计值和拟设抗滑桩桩身内力及分布。提出了以抗滑桩板墙+拱形锚杆格构+系统截排水为主的综合治理方案,为宁镇地区同类型滑坡灾害防治提供参考。

关键词：宁镇低山丘陵区降雨型滑坡成因机制稳定性分析防治措施

结合注意力机制和Bi-LSTM的降雨型滑坡位移预测

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测绘通报 2022年第9期 74-74,75-79,104页

作者：唐菲菲唐天俊朱洪洲胡川马英李昕重庆交通大学智慧城市学院重庆400074 重庆工商职业学院城市建设工程学院重庆400052 重庆交通大学交通土建工程材料国家地方联合工程实验室重庆400074 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710054

受季节降雨波动和邻近点位的牵引作用影响,滑坡位移呈阶梯状变化趋势。为有效预测该类滑坡的位移,本文提出一种基于注意力机制的双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络位移预测模型。首先,建立滑坡监测累计位移时间序列模型,将滑坡累计位移... 详细信息

受季节降雨波动和邻近点位的牵引作用影响,滑坡位移呈阶梯状变化趋势。为有效预测该类滑坡的位移,本文提出一种基于注意力机制的双向长短时记忆(Bi-LSTM)神经网络位移预测模型。首先,建立滑坡监测累计位移时间序列模型,将滑坡累计位移分解为趋势项和周期项;然后,分析滑坡因子与趋势项及周期项的相关性,采用多项式回归对趋势项进行拟合,通过基于注意力机制的Bi-LSTM对周期项进行预测。试验结果表明:基于注意力机制的Bi-LSTM预测模型具有稳健的泛化能力,能有效捕获不同时序数据间的相关性;预测结果精度平均绝对误差为0.088 mm,平均均方误差为0.042 mm,相比常规的长短时记忆(LSTM)神经网络模型,本文方法的预测结果精度更高。

关键词：降雨型滑坡位移预测时间序列分解注意力机制双向长短时记忆神经网络

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伊犁种蜂场降雨型滑坡成因及防治效能评价

工程地质学报 2023年第4期31卷 1293-1306页

作者：张磊陈德斌史光明张紫昭付晶新疆大学地质与矿业工程学院乌鲁木齐830049 新疆华光地质勘察有限公司昌吉831100 深部岩体力学与地下工程国家重点实验室新疆大学研究基地乌鲁木齐830049

伊犁种蜂场滑坡受自然降雨以及人类工程活动切坡影响,对下部居民及各类设施造成严重威胁,目前该滑坡已完成防治项目,但其成因机制与致灾机理仍不明晰,防治工程效果如何也没有得到很好的评价。鉴于此,本文以种蜂场滑坡为研究对象,通过野... 详细信息

伊犁种蜂场滑坡受自然降雨以及人类工程活动切坡影响,对下部居民及各类设施造成严重威胁,目前该滑坡已完成防治项目,但其成因机制与致灾机理仍不明晰,防治工程效果如何也没有得到很好的评价。鉴于此,本文以种蜂场滑坡为研究对象,通过野外地质调查、无人机航拍、D-InSAR技术、室内试验及理论分析等多种手段,探明了种蜂场降雨型滑坡成因机制与失稳模式,评价了其防治工程效能。研究结果表明,工程活动切坡导致坡体失去重要阻滑段产生临空面,粉土表部节理、裂隙、虫孔和根孔的发育为降雨入渗提供了优势通道,丰富的自然降雨通过入渗表部土体和抬升地下水位促使坡体内部滑移面的生成,该滑坡属于典型的降雨型滑坡,其失稳模式为牵引式渐进破坏模式。通过D-InSAR技术监测分析,该滑坡工程防治前地表形变量变化范围为36~44cm·a^(-1),防治后地表形变量变化范围-4~4cm·a^(-1),地表形变量明显减小,同时结合现场调查情况分析,得出种蜂场滑坡防治效果明显。本文成果丰富了伊犁降雨型滑坡的研究,也为该地区同类型滑坡灾害防治提供参考及借鉴。

关键词：降雨型滑坡成因机制失稳模式 D-InSAR 防治效能