基于博弈论组合赋权法的泥石流灾害易发性评价云模型

泥石流是我国西部山区常见的地质灾害之一,其强大的致灾能力不仅使人民生命财产蒙受巨大损失,还会对山区生态地质环境造成毁灭性破坏,故准确评价泥石流灾害易发性对防灾减灾工作至关重要。将泥石流灾害易发性分为4级,分别为不易发(Ⅰ)、低易发(Ⅱ)、中易发(Ⅲ)和高易发(Ⅳ)。选取沟谷岸坡坡度(X₁)、沟床纵坡比降(X₂)、植被覆盖率(X₃)、单位面积固体物源储量(X₄)、汇水面积(X₅)、雨季降雨量(X₆)为泥石流灾害易发性定量评价指标,并确定各评价指标分级标准及正态云模型数字特征量,进而构建泥石流灾害易发性评价指标体系与评价指标正态云模型。采用层次分析法与熵权法计算评价指标主、客观权重,基于博弈论思想对主、客观权重进行组合赋权,最终建立基于博弈论组合赋权法的泥石流灾害易发性评价云模型。选取西秦岭地区5条泥石流沟实例验证评价模型有效性,结果表明博弈论组合赋权-正态云模型评价结果与实际情况基本一致。进一步应用该模型对西安大长胜坊与小长胜坊村内的一条黄土沟道进行泥石流灾害易发性评价,结果表明该黄土沟道泥石流灾害易发性等级为Ⅲ级(中易发)。     

基于地质环境分区的南漳县城区滑坡易发性评价

对于地质环境复杂地区,不同区块滑坡的形成机理和主控因素差异明显,若对不同区块使用相同的评价因子和权重进行易发性评价,会导致评价结果不可靠。鉴于此,以襄阳市南漳县城区为例,通过对斜坡高度、斜坡坡度、地层岩性、覆盖层厚度、断裂构造、斜坡结构、水系密度、道路密度和房屋密度9个评价因子进行分析,依据地质环境的差异将研究区划分为3个区块,基于ArcGIS软件运用层次分析法对不同区块内的土质滑坡、岩质滑坡分别进行易发性评价,并以2种滑坡的数量百分比为权重,加权求和得到研究区滑坡易发性区划图。通过与未分区的易发性结果对比,结果显示:基于地质环境分区的易发性结果更加可靠,高易发区与已知滑坡灾害位置更加吻合。研究有益于区域地质灾害易发性评价向精细化方向发展,所提出方法具有很强的实用性。     

基于加权信息量模型的临潼区滑坡易发性评价

为提高滑坡易发性评价的准确性和精度,结合随机森林(FR)模型和信息量(IV)模型2种方法,提出一种新的加权信息量(WIV)模型。以西安市临潼区为研究区,基于野外调查和因素相关性分析,选取坡度、坡向、高程、曲率、地形起伏、岩土体类型、降雨量、断层、水系和道路10个影响因子,以全区72个滑坡灾害点为样本数据,分别采用FR模型、IV模型和WIV模型对研究区开展滑坡易发性评价。结果表明:WIV模型训练样本的成功率和预测率比FR模型分别高4.9%和1.9%,比IV模型分别高17.80%和4.70%;滑坡灾害点高易发区和极高易发区多分布在断层、河流及道路集中区域,且其滑坡灾害点比例WIV模型比IV模型、FR模型分别提高6.37%和4.45%;WIV模型易发性评价分区结果与研究区实际情况相近。研究成果可为防灾减灾工程提供科学依据。     

组合赋权2模糊聚类算法的改进及其 在洪灾风险评价的应用

针对洪水灾害风险评价中单一赋权法存在一定局限性和风险等级难以客观划分的问题, 提出改进组合赋权-模糊聚类算法, 开展洪水灾害风险评价研究。考虑洪灾危险性、敏感性和易损性等 3 个方面筛选构建评价指标体系, 并分别采用直觉模糊层次分析法和 VC-CRITIC 法赋予主、客观权重, 通过改进博弈论组合赋权法计算最优组合权重, 加权计算不同评价单元洪灾风险度, 利用高斯混合模型模糊聚类算法划分区域洪水灾害风险等级。以茨南淝左片防洪保护区遭遇淮河干流百年一遇洪水为例进行洪灾风险评价算法应用研究, 结果表明: 极高风险区和 高风险区共占保护区总面积的 24. 87 % , 基本为淹没水深较大、地形位指数较低和社会经济价值较高的区域。评价结果较为合理可靠, 所提改进组合赋权2模糊聚类算法可为防洪保护区洪水灾害风险评价和防灾减灾决策提供技术支持。     

基于多模态分类模型的芦山地震滑坡易发性评价

为提高地震滑坡易发性评价精度,从多模态数据融合角度提出一种新的地震滑坡易发性评价模型。以芦山地震为例,从多源数据中提取15种滑坡影响因子,将这些影响因子按4种不同类型的模态数据进行融合;以斜坡单元为评价单元,利用多模态分类模型评价地震滑坡易发性,并与逻辑回归模型比较;最后分别采用基于受试者工作特征曲线和区划滑坡灾害点密度2种精度评价方法对评价结果进行检验。结果表明,基于多模态分类模型的地震滑坡易发性评价结果具有更高的精度,其评价结果的曲线下面积、高易发区-极高易发区的滑坡灾害点密度分别为0.86、2.24个/km²,均优于逻辑回归模型,表明该模型在区域内具有较好的适用性。研究结果从数据融合角度为提高地震滑坡易发性评价精度提供了新思路。     

信息量支持下SVM模型滑坡灾害易发性评价

三峡库区是我国滑坡灾害广泛发育的地区之一,滑坡灾害易发性评价对库区的防灾减灾有重要意义。在滑坡灾害易发性指标信息量的基础上,构建了信息量支持下的SVM模型,并对滑坡灾害易发性进行了评价。该模型根据地层岩性、地质构造、坡度、坡向、坡型结构、土地利用类型、水、归一化植被指数,以及上述指标的总信息量,共9类指标组成的数据集进行SVM训练,得到评价模型;运用该评价模型对研究区全区滑坡灾害易发性进行评价,并以模型决策值的零点和突变点确定易发性等级划分标准。并以三峡库区万州主城区为研究区验证模型,研究表明信息量支持下SVM模型的训练样本精度为81.41%,验证样本精度为91.11%,优于常用的信息量模型,滑坡的高易发区和较高易发区占研究区总面积的47.05%,主要集中在人类工程活动强烈的长江干支流两侧,结果与已知滑坡分布基本一致,表明该模型在研究区具备较好的适用性。     

基于博弈论组合赋权的水电站事故风险评价

针对单一赋权法存在不足和开都河流域上水电站风险等级难以客观确定的问题,采用博弈论方法,对FAHP(fuzzy analytic hierarchy process)法确定的主观权重和CRITIC(criteria importance through intercriteria correlation)法确定的客观权重进行组合优化,构建基于FAHP-CRITIC-博弈论组合赋权的水电站风险模糊综合评价模型。统计分析开都河流域上两座串联水电站的出险事故赔案,从自然环境、电力运行、建筑与设备3个方面建立风险因素指标体系,依据事故损失金额进行风险等级划分,采用隶属度函数计算各风险指标隶属度,利用构建的FAHP-CRITIC-博弈论组合赋权法进行各因素最优组合权重计算,进行多层次模糊综合评价,根据最大隶属度原则确定水电站风险等级。结果表明,该水电站风险等级为低风险,主要风险指标为暴雨洪水和设备故障,与水电站实际情况相符。     

甘肃南部武都区滑坡危险性评价

利用GIS技术分别与信息量模型和贡献权重模型结合,以甘肃南部武都区为研究区,选取高程、坡度、地质年代、河流缓冲区、土地利用和距离断层构造线距离6个评价因子进行滑坡危险性评价,得到基于2种评价模型的区划图。对比2种结果分析得出从滑坡灾害点的分布情况看,2种模型均能较好地对研究区滑坡危险性进行分区,但基于贡献权重模型得出的结果显示,中、高和极高度危险区的面积占全区总面积的82.3%,略夸大了山区滑坡灾害的危险性。结合现场实际勘察结果表明基于信息量模型得到的危险性评价结果更符合武都区的实际情况。因此,利用信息量模型与GIS技术结合对甘肃南部武都区滑坡灾害进行评价,相比贡献权重模型具有较高的准确性,为研究区滑坡的防灾减灾工作提供了参考价值。     

基于机器学习模型的福州地区滑坡易发性评价

开展滑坡易发性评价是开展区域地质灾害风险管理的基础性工作,以福州主要陆域区为对象,基于植被覆盖度、高程、坡度、坡向、岩性、距断裂距离和距水系距离共7个影响因子,采用逻辑回归模型和随机森林模型进行滑坡易发性评价,并将模型评价结果分为低、较低、中、较高和高共5个易发性等级区划。研究表明,随机森林模型满足较高和高风险区的面积小、区内滑坡密度大的预测模型评判标准,预测精度更高且泛化能力更好,从而验证研究区基于机器学习模型的滑坡易发性评价的可行性;研究还表明植被覆盖度和高程是研究区滑坡易发性评价的高重要性影响因子,而坡向是最低重要性的影响因子,可以为该区域滑坡灾害风险评估的信息获取提供参考。     

湿陷性黄土地基安全风险评估研究

为探究湿陷性黄土地区地基施工安全的可靠性,运用博弈论-后悔理论建立地基施工安全风险评估模型。首先,从人员素质、机械设备、环境因素、安全管理4个方面出发,选取从业人员文化素质水平等16个二级指标建立综合评价指标体系;其次,运用AHP和CRITIC法,分别确定各指标的主、客观权重,并以博弈论组合权重计算各指标的综合权重,最后,通过后悔理论计算调蓄水池的风险评估等级。所建立的模型具有可行性,也丰富了水池地基安全风险评价的理论研究。     

耦合信息量和Logistic回归模型的滑坡易发性评价

区域滑坡易发性预测能准确地反映出特定研究区内滑坡分布的空间概率特征.基于信息量和Logistic回归的耦合模型,对江西省崇义县滑坡易发性进行了预测,首先选取高程、坡度、坡体结构、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、距水系距离、岩性、归一化植被指数(NDVI)和归一化建筑指数(NDBI)等10个影响因子;之后利用各因子的信息...     

重庆万州龙驹坝地区滑坡灾害易发性分析

基于对重庆市万州区龙驹坝地区地质灾害详细调查数据的综合分析,开展了滑坡灾害易发性区划评价研究。首先,通过对区内滑坡影响因子的提取分析,采用粗糙集方法,得到了控制滑坡易发性的三大类6个主要分项指标;进而,将各评价因子根据滑坡发育情况进行属性状态划分,得到相应的计算数值。最后选取BP神经网络模型评价方法,经过样本区数据选取、神经网络训练、易发性计算评价得出区内易发性结果,并利用Arc GIS的分类功能将滑坡的易发性分为4个级别:低易发区、中易发区、高易发区、极高易发区。结果表明:极高和高易发区主要分布在地质构造核部,与实际调查情况相符。研究结论对区内地质灾害防治工作具有实际意义。     

基于博弈论组合赋权的TOPSIS模型在地下水水质评价中的应用

农村地下水水源地水质评价是保证农村饮水安全的重要基础。考虑到权重值对TOPSIS模型的重要性,通过基于博弈论集合的模型将模糊层次分析法(FAHP)确定的主观权重和熵权法确定的客观权重进行组合赋权优化,同时引用“虚拟负理想点”代替“传统负理想点”,避免样点出现与理想点和负理想点欧式距离等距问题。并以德阳市5个典型乡镇农村地下水饮用水源水质监测数据为评价对象,计算相对贴近度确定各水质等级。该模型评价结果与F指法、熵权-TOPSIS和FAHP-TOPSIS模型评价结果的对比分析。结果表明改进的TOPSIS模型评价结果具有合理性、有效性及实用性,并能准确地反映地下水水质等级以及偏离分级标准的程度。     

基于组合赋权法的抽水蓄能电站EPC总承包业主风险评价

针对抽水蓄能电站EPC总承包项目特点,从业主角度出发把风险分为环境、技术、经济、管理和政策五类,使用模糊层次分析法和三角模糊数法计算主、客观权重,利用博弈论组合赋权法确定综合权重,进一步采用白化权函数建立风险隶属度矩阵,获得风险等级,建立了基于组合赋权法的抽水蓄能电站EPC总承包业主风险评价模型。应用该模型对某拟建项目进行风险评级,结果表明该模型可行,评价结果科学合理,可为电站建设提供有效技术参考。     

基于LightGBM模型的甘肃省临夏县滑坡易发性评价

甘肃省临夏县地质环境复杂,滑坡灾害发育,对当地居民生产生活造成严重威胁,亦对工程建设的开展造成一定阻碍,因此,选取高效准确的机器学习方法对临夏县进行滑坡易发性评价具有重大意义。首先依据遥感影像和野外勘察资料,选取了1 718处滑坡样本,遴选了滑坡灾变的16种影响因子并建立滑坡影响因子评价体系;再结合预测精度和运行时间等指标对比了轻量级梯度提升机（LightGBM）模型与主流机器学习模型的性能;最后利用混淆矩阵分级方法进行了基于LightGBM模型的临夏县滑坡易发性评价。结果表明：临夏县重要滑坡影响因子为地表植被和地形地貌因子,其中土地覆盖为最主要影响因子;LightGBM模型预测精度高达0.931,且运行速度仅为11.7 s,既能保证高精度又极大提升了运行效率;在抽稀后的数据集上,LightGBM模型的预测表现、校准程度和分级结果均优于随机森林（RF）模型;混淆矩阵分级法的较高和高易发区内滑坡分布更为集中,在14.94％的区域内分布着86.86％的滑坡灾害点。滑坡易发性评价结果较好地反映了研究区内滑坡分布发育情况,可为当地工程建设及防灾减灾工作提供一定指导。     

基于模糊灰色聚类-组合赋权的病险水库康复度综合评价方法

针对目前除险加固后病险水库康复度难以准确评价的问题,构建了两层评价指标体系,结合模糊灰色聚类和组合赋权法对病险水库康复度进行量化评价。基于熵权法和层次分析法分别计算各康复类型评价指标的主、客观权重,采用组合赋权法将主、客观权重进行组合,得到能反映主客观影响的组合权重;采用灰色聚类法评价水库各康复类型的康复度,依据病险水库各康复类型聚类系数及组合权重创建综合评价的模糊判断矩阵,依据模糊判断矩阵由熵权法和层次分析法求出各康复类型的权重后采用组合赋权法进行组合,最终采用模糊综合评价法评估病险水库除险加固后的康复度。将该方法用于3座病险水库康复度评价,评价结果与水库除险加固实际情况及验收结论吻合,表明该方法具有一定的工程应用价值。     

基于博弈组合赋权法的 南欧江七级电站初期导流方案决策

施工导流方案的决策直接影响水利工程的工期和造价。选取南欧江七级水电站的两个施工导流方案决策作为案例,引入博弈论,以基于专家调查法的主观权重和基于熵权法的客观权重为局中人,将两种权重达到离差最小时作为博弈结果,对主、客观权重进行再次赋权后组合得到组合权重。并将综合权重代入TOPSIS决策模型,计算得出优选导流方案,并通过工程案例验证了该决策模型的准确性。     

基于EAHP-EWM-博弈TOPSIS的大坝风险识别方法

针对大坝风险指标具有不确定性和模糊性的特征,提出了1种基于EAHP-EWM-博弈TOPSIS组合模型的大坝风险识别模型,即通过可拓层次分析法和熵权法分别确定风险评价指标的主、客观权重,同时引入博弈理论确定最佳组合权重,并构造加权标准化决策矩阵,然后利用TOPSIS法计算出各风险因子与理想解的相对接近度作为风险因子排序的依据来识别大坝的主要风险源,最后将该方法应用于福建省某大坝的风险识别。工程实例表明,影响该大坝安全服役的主要风险因子为坝体渗流与两岸渗流,相对接近度分别为0.712 7、0.855 2,识别的主要风险因子和工程实际情况相吻合,验证了模型的有效性。本模型的区分度相比其他模型更明显,为大坝的除险加固和风险管理提供了有效依据。     

基于PSO-SVM模型的滑坡易发性评价

滑坡易发性评价是区域滑坡预警和评估工作的前期准备。滑坡致灾因子的有效选取以及评价模型的构建成为当前滑坡预测研究中的难点问题。以府谷县作为研究区,借助多种技术手段将数字高程模型(DEM)、地质图、路网图、遥感影像图等多源数据进行融合,提取了地形地貌、地层岩性以及地表覆盖等滑坡孕灾环境因子和降雨量、人类工程活动等诱发因素的特征属性作为评价指标。在此基础上,对提取的各因子的相关性进行分析,剔除了地形起伏度因子。采用粒子群优化(PSO)算法对支持向量机(SVM)模型的参数进行优化,得到最佳参数组合为惩罚因子c=1.42,核参数σ=1.15,将最优参数组合代入支持向量机模型中,构建出粒子群优化算法-支持向量机模型(PSO-SVM),并将其用于研究区滑坡易发性定量评价中。最后分别采用ROC曲线与Kappa系数对PSO-SVM模型性能的优越性进行检验,结果表明,PSO-SVM模型成功率与预测率分别为0.931和0.917,训练集与测试集的预测精度分别为79.17%、76.67%。研究结果可以为从事滑坡预测评价工作者提供决策参考。     

基于博弈论的灰色关联模型在水利工程方案优选中的应用

针对水利工程方案优选过程中主观赋权的随意性和不确定性,通过博弈论思想将序关系分析法(G1)确定的主观权重和熵值法确定的客观权重进行组合优化,结合灰色关联理论构建了博弈论组合赋权的灰色关联模型。以某水利工程方案为研究对象,运用博弈论组合赋权耦合灰色关联模型计算各方案的关联度,同时将优选决策结果与其他方法结果对比分析。结果表明:博弈论组合赋权耦合灰色关联模型的优选结果与其他方法相比,具有较好的一致性,该模型在多目标方案优选中具有一定的应用价值。