基于云模型的小流域泥石流危险性评价——以四川都江堰龙池地区为例

汶川地震后极震区泥石流灾害非常活跃,对极震区泥石流危险性进行评价是灾后重建过程中合理防灾减灾的基础工作。以对泥石流灾害进行危险性评价和评价方法的探索为目的,选择流域面积、主沟长度、最大相对高差、流域切割密度、主沟弯曲度、不稳定沟床比例、日最大降雨量、人口密度、动储量和发生频率为评价参数,利用云模型与层次分析法对都江堰龙池镇龙溪河小流域泥石流的危险度进行排序和分组,并对结果的合理性进行验证分析。研究表明,在研究区21条沟中,有10条沟为中度危险性,10条沟为低危险性,有一条沟为高危险性。与以泥石流堆积扇平均堆积厚度作为主要危险因子的单沟泥石流危险性评价方法结果对比,2种评价方法在有81%的泥石流危险性评价结果一致。认为云模型能够相对准确便捷地获得评价结果,一定程度上解决了泥石流危险性评价过程中定性与定量相互转换的问题,避免和减少主观因素的干扰,能更好地反映小泥石流流域在中小规模的泥石流总量下的危险程度。     

四川省汶川县绵虒镇小流域泥石流危险性评价

2013年7月10日汶川县绵虒镇持续性暴雨引发岷江小流域内的泥石流群事件,使得岷江堵塞、公路摧毁和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地调查、遥感影像解译及地形数据处理,首先对流域内8条重点泥石流沟运用模糊综合评判的方法进行了流域内的泥石流危险性评价,得出研究区8条泥石流的危险性结果为:瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为低危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高危险。其次,选择危险性较高的簇头沟在与实际降雨频率相同的条件下运用FLO-2D软件进行数值模拟,重现泥石流暴发现状,得出其堆积扇危险特征,最后对模拟结果进行验证,作出危险性评价,得到危险性分区图。经统计计算得出簇头沟堆积扇中,高危险性面积占61%,中危险性面积占19%,低危险性面积占20%。该危险性评价对泥石流风险评估、预警预报、工程治理工作和危险范围分区可提供更有效的参考依据。     

基于MCW-正态云模型的黑河流域突发水污染安全评价

突发水污染事件已成为水安全管理的一个重要问题,鉴于传统评价方法无法兼顾评价体系中模糊性和随机性问题,将正态云模型运用于突发水污染安全评价中,建立MCW-正态云评价模型对张掖祁连山黑河流域2012-2017年突发水污染安全情况进行评价。遴选15个指标利用PSR模型构建指标体系及分级标准,利用混合交叉赋权法(MCW)和正向云发生器分别求出权重和隶属度,将两者结合对突发水污染安全程度进行评价,最终与改进密切值法和模糊综合评价法的评价结果进行对比分析。结果表明:2012年张掖祁连山黑河流域突发水污染安全处于Ⅱ级重大危险,2013-2017年处于Ⅲ级较大危险,结果与改进密切值法、模糊综合评价法基本一致。该方法能有效实现定性定量的转化,对突发水污染安全评价具有可行性,可作为一种新的突发水污染安全评价模型。     

水电工程施工疲劳风险分析与量化评价研究

为量化评估作业疲劳风险,提高施工作业安全水平,提出基于云模型改进的水电工程施工疲劳风险模糊综合评价方法。在评价过程中,利用云模型的3个数字特征Ex(期望)、En(熵),He(超熵)表征常规模糊综合评判法中的综合评判矩阵和权重矩阵;运用正态云模型代替模糊隶属度函数,计算疲劳风险发生的可能性等级;综合运用正向云及逆向云,可视化评价研究结果。用所建立的方法对某水电工程高边坡作业疲劳风险进行评估,结果表明,该水电工程的疲劳风险发生的可能性为5.419,处于“一般”等级,但明显偏向于风险“较大”等级。该评价方法综合考虑风险评估的随机性、模糊性及评价主体的主观性,为客观测量和及时预防水电施工作业疲劳风险提供一种行之有效的新方法。     

基于神经网络模型的绵虒镇泥石流流域危险性评价

2013年7月10日,汶川县绵虒镇爆发持续性暴雨,引发岷江小流域内的泥石流群,以致岷江堵塞、公路摧毁、良田及房屋受损和居民受灾,造成巨大经济损失和人员伤亡。经过野外实地踏勘、遥感影像解译及地形数据处理,选择合理因子后以神经网络模型对研究区的8条泥石流沟进行危险度计算,得出危险性评价结果,其中瓦窑沟、新店沟、苏村沟3条泥石流沟为轻度危险,安家沟、草坡磨子沟、华溪沟3条泥石流沟为中度危险,大溪沟、簇头沟2条泥石流沟为高度危险。危险性评价结果仅是相对性的评价,可以更有效地为泥石流风险评估、预警预报、工程治理和危险范围分区提供可靠的参考依据。     

基于人工神经网络的磐石市泥石流预测

磐石市位于吉林省中南部,区内地质环境质量较差,常有泥石流、崩塌、滑坡等灾害发生,尤其以泥石流灾害最为严重,制约了当地经济发展。因此,对该区泥石流灾害进行深入研究,预测其危险范围是非常必要的。根据研究区内199条泥石流沟的实际调查资料,综合考虑仿真准确率、均方误差及网络训练等因素,采用收敛速度快的Levenberg-Marquardt反向传播算法,构建了(8-17-4)结构的BP网络模型。用该模型对区内泥石流危险范围预测的结果符合研究区的实际情况。     

基于突变理论的清香坪泥石流沟危险性评价

泥石流危险性评价是泥石流灾害防治中的首要任务。基于突变理论的观点,对泥石流发生频率、泥沙补给段长度比、24 h最大降雨量等9项危险因子进行分析,并综合考虑各危险因子之间的相关性。对危险因子进行分类并排序,建立多层突变理论评价模型,模型合理地反映泥石流灾害系统的内在机制。运用提出的模型对清香坪泥石流沟进行了评价,评价结果表明该泥石流沟属于中度危险。这与刘希林灰色关联度模型评价结果一致,说明该评价模型是有效的,可为泥石流灾害的预防提供依据。     

改进的模糊综合评价法在水资源承载力评价中的应用

用变异系数法及层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法计算组合权重,并将灰色关联分析法中的灰关联系数应用于模糊综合评价模型中的模糊关系矩阵,结合定性、定量分析,对模糊综合评价模型进行改进。将改进后的模糊综合评价法应用于江阴市水资源承载力评价,结果表明,与传统模糊综合评价法相比,综合评价结果相同,但是计算结果对于各个评价等级的隶属度差距减小,降低了主观影响,说明改进后的评价方法在区域水资源承载力评价中应用良好。     

泥石流危险度的模糊物元评价方法

泥石流是我国山区主要地质灾害类型之一,而泥石流危险度评价对于泥石流治理、防灾减灾对策的确定具有重要意义。本文在模糊物元分析原理的基础上,结合信息熵的概念,提出了基于熵权的模糊物元分析方法。在对泥石流危险度进行综合评价时,把危险等级作为物元的事物,以它们的各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过关联度计算,实现对泥石流危险度综合评价。该模型被应用到乌东德泥石流综合评价中,分类结果与传统分类结果吻合较好,验证了该模型的分类性能良好,预测精度高,误判率低,是泥石流危险度分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。     

旭龙水电站茂顶河泥石流活动特征分析与危险性评价

旭龙水电站施工场地非常有限,茂顶河出口段处于施工区,其活动特征、规模及影响程度等将直接影响施工区安全。对旭龙水电站茂顶河泥石流进行了活动特征与危害性评价研究。结果表明：(1)主沟与1号沟为低频稀性泥石流,1-1号沟与1-2号沟为高频黏性泥石流;(2)按洪痕调查计算的泥石流流量与按清水洪峰流量和配方法计算的泥石流流量结果基本一致;(3)按20 a一遇计算,茂顶河泥石流峰值流量377 m³/s,最大流速6 m/s,泥石流总量约11.9万m³;20,50,100 a一遇的茂顶河泥石流的危险等级分别为无直接危害、轻度危险、中等危险。经综合分析,对茂顶河泥石流采用了“停淤坝+排导槽+拦挡坝”的防治方案。     

泥石流沟危险度定量评价研究——以白龙江陇南两河口镇至桔柑乡段为例

泥石流的危险度是认识、防控泥石流的重要因素,针对反映泥石流危险度的特征函数进行分析,运用量纲分析方法,建立了基于泥石流势能的单沟危险度计算模型。同时考虑到防治工程的减危效果,增加了拦砂坝和排导槽对泥石流的拦挡排疏功能来修正模型,并以白龙江陇南两河口镇至桔柑乡段138条泥石流沟为例来验证模型的有效性,得到了研究区域单沟泥石流危险度值。结果表明:修正模型能计算增加防治工程后单沟泥石流的危险度,具有较好的实用性;沿白龙江流域的泥石流沟中,极高危险区占研究区范围的17.39%,高度危险区占研究区范围的21.74%,且危险区大多集中于白龙江北岸,计算值与野外实际情况基本吻合;然而由于防治工程减危值受历史条件的影响,对于极高危险区的泥石流沟,应及时做好防范。     

基于云模型的流域防洪工程体系风险评价研究

为了合理有效地开展流域防洪工程体系综合风险评价,以云模型理论为基础,综合考虑风险评价过程中的模糊性和随机性,建立了流域防洪体系风险评价的云综合评价模型。该模型优点在于利用云模型理论中的隶属函数和超熵概念分别描述了评价等级的模糊性和隶属程度的随机性,并通过可变模糊集理论中的变换组合参数进行综合评价,使得评价结果可信度高。将云综合评价模型应用到某流域防洪工程体系风险综合评价中,并与物元模型、模糊可变模型、集对分析-可变模糊模型进行了对比分析。结果表明,云模型方法有效可行,体现了评估过程中的模糊性和随机性,为流域防洪安全风险评价提供了新思路。     

Comprehensive Evaluation Model of Debris Flow Risk in Hydropower Projects

Debris flow risk in hydropower project is influenced by many factors such as own characteristics of debris flow, the scale and importance of hydropower project. It is a multi-index comprehensive evaluation problem for debris flow risk. According to the features on debris flow risk in hydropower project, the case-based reasoning method and fuzzy optimal recognition method are adopted to build the evaluation model for debris flow risk. Firstly, an evaluation index system of debris flow risk, which can describe the multiple influence factors on debris flow risk in hydropower project, is proposed. Based on the historical debris flow data, a typical debris flow base is established. Secondly, considering the uncertainty of debris flow in hydropower project, two evaluation models of debris flow risk, namely case-based reasoning model and fuzzy optimal recognition model, are established. Lastly, the two models are used to analyze and evaluate the debris flow risk in one actual hydropower project. The capabilities of two models are compared. It is indicated that the proposed models are suitable to be used to implement the comprehensive evaluation of debris flow risk in hydropower projects.     

地形因子对沟谷泥石流发育的影响——以都汶高速“7.10”群发泥石流为例

2013年7月10日,都汶高速公路沿线32条沟暴发不同程度的泥石流灾害(简称"7·10"灾害),造成都汶高速公路中断及岷江堵塞。以"7·10"灾害为背景,运用ArcGIS提取了研究区泥石流沟的关键地形因子(包括流域面积、主沟沟道长度、沟道纵比降以及沟谷斜坡坡度等),并结合计算模型分析了地形因子对泥石流发育的影响。研究结果表明:"7·10"群发性泥石流的发生符合临界值模型G=S(A/A_0)~(0.03)J~(0.12);泥石流沟的地形因子G越大,地形条件就越好,当G0.45时,易发生泥石流。因此,用综合地形因子G来衡量泥石流的易发性,可为都汶高速沿线泥石流沟的危险性评价与预警预报提供科学依据。     

跨区域水电工程项目群风险多级模糊综合云评价

跨区域水电项目群工程量大、环境复杂、风险事故极易发生。而现有的水电项目群风险评价方法在处理随机性、模糊性和评价主体主观性等方面存在不足,为此,提出了基于云模型改进的跨区域水电项目群风险多级模糊综合评价方法。首先,系统分析了风险因素,并构建了多级模糊评价指标体系;其次,利用云模型算法改进的多级模糊评价方法,建立风险评语集云模型、风险因子权重云模型、隶属度云模型以及综合评价结果云模型;最后,用所建模型对某水电站左右岸泄洪和放空建筑物工程项目风险进行评价,结果表明该评价方法具有一定的可行性和实用性。      

基于改进组合赋权物元可拓模型的泥石流危险性评价

针对泥石流危险性评价中权重和危险度,基于改进的组合赋权物元可拓评价模型,提出确定权重的优化算法。首先,根据文献分析泥石流危险度的分级标准,建立危险度评价指标,然后结合可拓物元评价理论,针对可拓法各指标权重确定的问题,将层次分析法计算得到的主观权重结合投影寻踪法所得到的客观权重通过距离函数进行耦合,从而获取各指标最终的综合权重,结合投影寻踪法优化蝙蝠算法进行求解,形成泥石流评价的组合赋权物元可拓模型。最后,借助Mat lab语言,调用内嵌工具箱和相应数学函数,编制程序得以实现。结合已有工程实例验证表明:危险性评价与实际工程相符合,评价结果相对合理,具有一定的工程应用价值。