甘肃临夏积石山县6.2级地震地质灾害发育特征及危险性评价

2023年12月18日23时59分,甘肃省临夏州积石山县发生Ms6.2级地震,诱发了大量崩滑地质灾害,严重威胁人民生命财产安全。基于震区现场实地调查成果,开展地震诱发加剧地质灾害的发育特征、危险性评价研究,提出防灾减灾措施建议。根据实地调查统计,此次地震后新增地质灾害隐患点64处,加剧的地质灾害隐患点有63处。新增和变形加剧的隐患点以崩塌为主,滑坡次之;规模等级以小型为主,中型次之。崩滑地质灾害主要集中在黄土丘陵区,以黄土陡坎地带切坡建房、切坡修路为主。利用GIS技术的加权信息量法评价积石山县域地质灾害易发性。结果显示,高易发区、中易发区、低易发区、非易发区占比分别为5.45%、9.83%、32.70%和52.02%,其中高易发区主要分布在积石山东部黄土丘陵区的山梁地带。基于区域地质灾害易发性评价,开展地震活动断裂、地震动分布以及不同降雨工况条件(10年、20年、50年、100年一遇)下积石山县域地质灾害危险性评价。结果显示:100年一遇极高危险区较10年一遇极高危险区的增幅最大为18.26%,说明未来区内遭遇极端降雨会显著提高区内地质灾害危险程度。研究认为,积石山地震地质灾害后效应将增强,未来崩塌、滑坡发生频次升高,地质灾害易在降水、冻融条件下形成,需针对性地采取防控措施,有效降低其威胁程度。

基于改进云模型和线性规划优化算法的山区泥石流危险性评价

泥石流是一种由暴雨或地震诱发常发生在山区的破坏力强大的地质灾害,为了提前预防和减少其破坏能力,使用特定算法评价其危险性十分必要。采用云模型雾化特性对各评价指标权重进行一致性检验后耦合,得到合理的权重阈值区间。以线性规划优化算法通过设定目标函数后对各评价指标在权重区间内动态取值,从而得到各个泥石流沟渠最危险评分。改进了单指标的云数字特征公式,构建覆盖更全面的综合云模型,输入最大危险评分对研究区泥石流沟渠进行危险性分级。将该研究应用在汶川地震后北川县产生的72条泥石流沟渠实例中,其评价结果显示与研究区实际地形环境情况相吻合,为相似类型泥石流灾害的预防提供了新思路。

郑州市西部山地丘陵区地质灾害发育特征及危险性评价

郑州市西部山地丘陵区地质环境条件复杂,崩塌、滑坡及泥石流等地质灾害频发,尤其是2021年“7·20”特大暴雨引发了大量地质灾害。地质灾害危险性评价主要采用单一方法进行,存在评价准确性略低等问题。通过对研究区地质环境背景、地质灾害分布特征的分析研究,选取坡度、地貌、工程地质岩组、高程、距断裂距离、距河流距离、24小时最大降雨量和人类工程活动强度8个评价因子,采用加权信息量法,对研究区进行地质灾害危险性评价。结果表明:低、中、高危险区面积分别为1387.14 km^(2)、1803.18 km^(2)、1066.47 km^(2),分别占总面积的32.59%、42.36%、25.05%,地质灾害点的空间分布与地质灾害危险性评价结果基本一致,利用受试者工作特征(ROC)曲线检验评价结果合理,研究结论可为郑州市西部山地丘陵区地质灾害防治提供准确的依据。

大同市地质灾害危险性评价

本文以大同市为研究区,对地质灾害危险性进行评价研究,选取高程、坡度、降水、距河流距离、距断层距离、地层岩性、灾害点密度、NDVI、人口密度、土地利用类型以及距道路距离等11种影响因子,采用层次分析法和信息量法对影响因子进行分析,将大同地区划分为高、中、低和极低4个危险性分区,分别占研究区的7.97%、24.44%、51.02%和16.57%。其中,大同市以中危险和低危险地区为主;高危险地区分布较少且较为集中。运用ROC曲线验证危险性评价结果的准确性。ROC曲线的AUC值为0.821,>0.5,说明层次分析法和信息量法的评价结果可靠性较高。

基于子流域单元的抚顺市泥石流易发性及危险性评价

针对泥石流易发性及危险性评价中存在的评价体系模糊、忽略降雨等诱发因素的问题,以抚顺市作为研究区,在分析泥石流灾害发育及分布规律的基础上,利用层次分析法,以子流域单元作为评价单元,开展泥石流灾害易发性及危险性评价.结合已有泥石流灾害点进行了精度评定.结果显示,抚顺市已有的42处泥石流灾害点中,36处位于本次评价的泥石流高易发和极高易发区(占比85.71%),有33处位于本次评价的泥石流高危险和极高危险区(占比78.57%).表明本次易发性及危险性评价结果比较可靠,与抚顺市的泥石流灾害发育情况相符合.

基于高斯混合模型的采煤工作面冲击危险性评价

【目的】深入了解声发射或微震能量分布所蕴含的概率学信息,对于工作面回采过程中的冲击危险性评价具有重要意义。【方法】以陕西大佛寺煤矿4号煤层40111工作面作为工程背景,运用物理相似模拟实验、理论分析、现场监测等相关方法进行分析,研究了声发射监测数据在回采过程中的演化规律,阐明了声发射能量概率分布呈现波动性的物理意义,提出了基于高斯混合模型(Gaussianminture model,GMM)及置信区间的冲击危险性评价指标模型,并由现场微震数据进行验证。【结果和结论】结果表明:回采过程中上覆岩层周期性垮落并伴随声发射能量的集中释放。总能量的概率密度函数呈现多自由度的非对称分布,通过对比残差平方和等多项拟合效果指标,确定高斯混合模型为最佳拟合模型。基于EM(expectation maximization)算法的GMM聚类分析,将声发射事件总能量分布划分为两类:高频低能型和低频高能型,其中低频高能型与冲击事件的突发性和高能量破坏特征一致。依据概率-能量梯度变化特征,对工作面开采过程中冲击危险性进行了评估。研究成果为采煤工作面冲击危险性评价提供了概率学上的创新思路,具有在冲击地压监测预警及后续防治中的潜在应用价值。

基于事故树分析的矿井火灾危险性评价

针对矿井生产条件,采用事故树分析方法,对矿井火灾危险性进行全面评价,通过构建事故树模型分析矿井火灾事故的成因、发展路径及后果,识别关键危险节点和风险因素,结合矿井实际生产情况对火灾危险性进行定量评估,提出了针对性的防控措施。研究结果表明,事故树分析方法能够有效识别矿井火灾的危险源和潜在风险,为矿井火灾预防和安全管理提供有力的支持,此结果对于提高矿井火灾危险性评价的准确性和有效性及促进矿井安全生产具有重要意义。

基于小班尺度的北京市密云区森林火灾危险性评价

【目的】森林火灾危险性评价是实现科学林火管理工作的重要前提和基础,基于小班尺度开展森林火灾危险性评价及其空间特征分析,可为林火精细化管理提供依据。【方法】以密云区为研究对象,基于2019年森林资源二类调查小班数据、森林可燃物数据、气象数据、重要火源点等数据,构建密云区森林火灾危险性评价体系,应用层次分析法和熵权法相结合的主客观赋权法确定评价体系中各指标权重,根据评价体系中最终权重采用加权综合评价法计算各小班的危险性指数,依据自然断点分级法划分为高、中高、中低、低4个等级;采用全域和局域莫兰指数判断各小班之间的空间自相关性和聚集分布特征。【结果】(1)基于小班尺度综合4类因子构建体系,权重分布比例合理,可较好地开展火灾危险性评价;(2)研究区内高等级、中高等级、中低等级、低等级危险性的小班面积占比分别为12.75%,19.01%,41.70%,26.54%。其中,高等级危险性小班以灌木林、侧柏林、油松林为主,小班面积占比分别为38.40%、25.76%、24.13%;(3)高等级危险性小班分布在研究区范围的东部以及中南部区域,从乡镇尺度分析,呈片状分布于巨各庄镇、高岭镇和新城子镇;(4)小班危险性的全域莫兰指数为0.2413(大于0),说明密云区各小班存在一定的正相关性,即小班呈现出聚集分布的特征,采用局域莫兰指数分析发现火灾危险性等级为高-高聚集型小班的面积达34637.77 hm^(2),占密云区面积的15.56%。【结论】(1)构建的森林火灾危险性评价体系中,野外火源所占权重最大,是影响森林火灾危险性的主要因素;(2)高等级危险性小班区域灌木林占比较高,且聚集分布特征明显,根据权重结果,建议增强对野外火源和重点人群的监督和管理;另一方面,制定可燃物清理的标准和要求,定期在农林交错地区和火源点周围进行可燃物清理作业。

不同降雨工况条件下的崩滑地质灾害危险性评价

为针对性地采取预防、避让、治理等地质灾害防治与管控提供依据,完善在地质灾害危险性评价中将降雨作为单一诱发因子参与评价体系的弊端,在大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4种不同降雨工况条件下进行了研究区崩滑地质灾害危险性评价。以云南省元阳县作为研究区域,以栅格单元作为评价单元,选取地貌类型、高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、土地利用类型、断层距离和河流距离9个评价因子,采用主观的层次分析法与客观的信息量模型相结合的加权信息量模型对元阳县崩塌、滑坡进行了地质灾害易发性评价。研究结果表明:基于自然间断点法元阳县域可分为低、中、高、极高4类易发区,4类易发区面积分别占元阳县面积的21.55%,35.46%,25.53%和17.16%。利用ROC曲线得出区划结果精度AUC值为0.812,表明区划结果很好。在易发性评价基础上,以年平均最大日降雨量为诱发因素,分别对大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4种工况条件下的研究区进行了崩塌、滑坡地质灾害危险性评价,得到了大雨([25,50) mm)工况、暴雨([50,100) mm)工况、大暴雨([100,250]mm)工况和特大暴雨(>250 mm)工况4种条件下基于极值假设的研究区崩滑地质灾害危险性评价结果,并对不同降雨工况条件下的地质灾害危险性评价结果进行了对比分析,确定了地质灾害危险性评价结果在不同降雨条件下的空间合理性。通过与实际调查结果的对比表明,4种不同降雨工况条件下的崩滑地质灾害危险性评价结果与实际高度吻合,说明评价结果具有较高的可靠性与合理性。

基于博弈论和云模型的滑坡危险性评价

针对铁路沿线滑坡危险性评价过程中的不确定性问题,引入博弈论和云模型评价方法,同时采用汉明距离验证相似度比较结果,对铁路沿线上某一滑坡进行滑坡危险性评价。首先选取降雨、地层岩性和土地利用类型等12项评价指标建立危险性评价指标体系,其次采用改进CRITIC法、变异系数法、G1法和优序图法确定基础权重,然后引入博弈论思想计算最优权重,并根据各评价指标的云模型和最优权重确定综合评价云,最后采用汉明距离验证综合评价云与评价标准云的相似度对比结果,根据最大相似度原则确定滑坡危险性等级,基于ArcGIS生成研究区滑坡危险性分布图。结果表明:滑坡危险性等级为四级,与实际情况基本一致,基于博弈论和云模型的滑坡危险性评价模型能够准确反映滑坡的等级;利用云模型实现定性与定量问题的转换,使滑坡危险性等级更直观,对滑坡灾害风险管理具有一定的参考价值。

基于RAMMS数值模拟的短时强降雨型泥石流危险性评价

浙江省由短时强降雨诱发的泥石流灾害频发,严重威胁当地居民的生命财产安全,因此对此类泥石流进行危险性评价对浙江省“灾害智治”工作具有十分重要的理论与实际应用价值。为研究浙江短时强降雨诱发小型泥石流的危险性,选取武山坑泥石流为对象,通过现场调查、三维倾斜摄影与数值模拟等手段,查明了武山坑泥石流的地质环境与发育特征,揭示了由短时强降雨诱发的泥石流灾害链生过程特征,选用RAMMS软件对不同降雨频率下泥石流运动特征进行了模拟,获取了泥石流深度、流速、堆积范围等特征参数,并基于特征参数进行了泥石流危险性评价。研究结果表明:陡坡处松散岩土体在短时强降雨作用下发生浅层滑坡,随后在坡面与沟道地形控制下向沟口运移,运动过程中通过侵蚀作用扩大泥石流规模,最终在宽缓堆积区沉积。随着研究区降雨强度增大至50 a一遇及100 a一遇,泥石流冲出规模扩大,但受限于堆积区宽缓的地形条件,未能于沟口形成有效冲出;但堆积扇上游居民区泥石流深度、流速等强度指标显著增大,堆积区内高强度区域面积大小由7276 m^(2)增大至12660 m^(2)。结合泥石流活跃性分析结果,采取形成区雨量监测、主沟谷流通区构建刚性、柔性或狭缝拦挡坝以及堆积区设置导流渠相结合的治理措施,可有效保障居民生命财产安全。研究成果可为武山坑及浙江省此类泥石流危险性评价、防治工程设计提供参考。

川西北某拟建高速公路隧道口高位危岩特征及危险性评价

某拟建高速公路隧道口位于川西北岷江河谷地带,区内地形地貌复杂、新构造运动强烈,高位危岩极其发育,严重威胁拟建公路隧道口。本文基于无人机倾斜摄影及现场调查,采用Rockfall Analyst软件模拟落石三维运动特征。结果表明:(1)危岩区坡度较陡,岩性以砂质千枚岩为主,岩体破碎、节理裂隙发育,稳定性较差,变形破坏模式以滑移式、坠落式为主;(2)落石运动过程以自由飞落、碰撞弹跳以及贴坡运动为主,最大速率33 m/s,最大弹跳高度14.5 m,最大能量约3 100 kJ,在运动过程有大部分会落至隧道洞口上方,危险性高-极高;(3)建议清除隧道洞口上方孤石、危岩,设置锚索(杆)框格梁进行处治,隧道进口接长明洞,同时加强监测。本研究成果对川西北地区公路、铁路工程地质选线、勘察设计及防灾减灾具有一定指导和借鉴意义。

底板突水危险性评价研究进展

回顾了煤层底板突水危险性评价的发展历程,提出其危险性评价的体系:指标(指标体系的建立)—方法(评价方法的选取)—工具(处理工具的革新),并对3个环节进行总结。指出指标体系的发展不再是因素集的扩充,而是因素与因素之间非线性关系的处理以及对以开采条件及地质条件为两大基本要素集的化繁为简;将现有方法依据处理数据的逻辑分为3类:以数据的基础信息为基准,将原始数据对评价对象所产生的大小、高低、优劣性影响进行考量、排序及综合形成评价结果的第一类方法;对数据列进行人工评判、加工分析、拓展和延伸,挖掘数据的潜在信息,并形成最终评价结果的第2类方法;整理具有相同指标的数据集,通过数据信息处理技术发现数据间的共有信息,从而获得最终评价结果的第3类方法。指出未来评价方法的发展方向一方面是对突水系数法的传承,修正其在厚、巨厚、极薄隔水层的不良表现,另一方面是对机器学习新型方法的创新,对其本身及组合模型进行开发与应用。提出了处理工具所需实现的三大目标:矿井立体化模型的建立、评价结果的动态化演示、“定位、定量、定概率”三定指标的实现。分别探讨了三者面临的问题并阐述具体解决手段。在上述基础上,总体阐明了煤层底板突水危险性评价体系各环节的研究展望。

基于InSAR形变的滑面摩擦残余估计与滑坡危险性评价

传统滑坡灾害危险性评价往往依赖于坡表位移或形变速率等间接特征开展,但较少直接利用滑面自身的物理特征评估滑坡的危险性。在此,本文发展了一种依据滑面摩擦残余的斜坡危险性评价理论与方法,其基本流程为:首先利用InSAR技术提取滑坡时序变形数据,其次在坡表形变的约束下反演获得斜坡沿滑面的滑移时空演化特征;进一步依据速度摩擦衰减定律计算获得坡体的摩擦系数残余及稳定摩擦系数,并据此分析滑面稳定摩擦系数的时空变化,进而定量评估滑坡的危险性。本文选取西藏山南市隆子县庞村滑坡作为研究对象,利用发展理论与方法获得庞村滑坡的多期滑面稳定摩擦系数,结果显示滑面稳定摩擦系数虽然会随季节出现一定的周期性波动,但总体上呈现显著的下降趋势,并由滑坡后缘向滑坡前缘发展,同时初步推测在滑面稳定摩擦系数小于0.4时,滑坡可能会进入临滑失稳状态。本文提出的利用InSAR形变的滑面摩擦残余与滑坡危险性评价方法,可相对便捷、迅速地实现对滑坡状态的定量评价,且成本较低,可为广域滑坡灾害的监测预警及风险性评估提供有意义的科学参考。

安徽省干旱危险性评价及等级划分

区域干旱危险性评价是实现旱灾风险管理的基础,可为防旱减灾工作提供科学有效的决策依据。选取安徽省104个县级行政区的水资源量和降水量数据,采用指标综合评估法构建了基于危险性指数的干旱危险性定量评价方法,对安徽省各县区的干旱危险性进行了评价,得到了安徽省干旱危险性等级分布图。结果表明:基于水资源量和降水量数据的计算结果绘制的县域干旱危险性区划图中,除个别县区的危险性等级分布有所差异外,安徽省干旱危险性等级分布由北到南逐渐降低;安徽省干旱危险性程度的总体变化趋势与其自然地理分布紧密相关,并且受到社会发展的影响。研究结果可为安徽省旱灾风险区划提供支撑。

极端气候影响下中巴公路沿线崩滑灾害危险性评价

为探究极端气候对中巴公路沿线崩滑灾害影响,本文选择ERA5再分析数据结合灾害数据库,从强度、持续时间、频率3方面研究日最高温的年最大值、日最低温的年最小值、雨天日降水强度等8个极端气候指数与崩滑灾害关联关系,选择2个最具代表性气候指数作为诱发因素构建危险性评价体系,开展崩滑灾害危险性评价。研究结果表明:(1)中巴公路沿线区域整体表现为温差幅度变大,短历时与持续强降雨增高趋势,塔什库尔干东部和帕苏—吉尔吉特—奇拉斯区段表现为更短的冰冻天数时间,更大的雨天日降水强度,更高的极端高温事件频率;(2)近30余年,崩滑灾害高密集区段(帕苏—吉尔吉特—奇拉斯)日最高温的年最大值、日最低温的年最小值、雨天日降水强度在2010年、2018年达到最高,近10 a极端温度波动趋势减弱;(3)崩滑灾害高、极高危险区主要分布在塔什库尔干—红其拉甫东部、斯考特—帕苏—吉尔吉特—奇拉斯区段。该研究结果可为保障中巴公路沿线工程安全和开展风险预测提供科学依据和重要参考。

贵渝管道地质灾害驱动因子分析及危险性评价

贵渝管道沿线地质灾害十分发育,对管道安全造成严重威胁。该文以贵渝管道沿线地质灾害为研究对象,选择5种类别(诱发、水文、植被、地形、地质)13个因子对贵渝管道地质灾害进行驱动因子分析及危险性评价。首先,利用斯皮尔曼相关性统计方法剔除白噪声;然后通过地理探测器(Geodetector)模型量化各因子的重要性占比;应用支持向量机(SVM)模型完成因子递归分析,确定Bier分数陡降后的因子为主控因子,再基于SVM模型对管道地质灾害危险性作出评价。结果表明:区段主控因子为坡度、坡向、曲率、岩性、年均降雨量、河网密度、断裂带密度8个因子。其中,以降雨和岩性因子对地质灾害发育的贡献最大,二者交互作用明显。

江西丘陵山区公路地质灾害危险性评价多耦合模型对比研究

山区公路沿线地质灾害发育,影响山区城镇居民交通出行和生命财产安全。危险性评价可以综合分析地质灾害孕灾环境和致灾因子的贡献特征,对于公路防灾减灾具有重要的指导作用。以江西省S223省道竹头坑子—渠坎下段为例,基于频率比(frequency ratio,FR),耦合熵指数(entropy index,EI)、层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)及二者组合权(EI-AHP),构建4种地质灾害危险性评价模型;针对公路沿线地质环境与地质灾害发育特征,选取自然坡度、坡向、地形起伏度、坡面形态、切坡高度、切坡坡度、地层岩性、断层与斜坡的关系等8个评价因子作为危险性评价指标,以斜坡单元作为评价单元,采用FR量化评价因子,结合AHP、EI计算评价因子的主客观权重,依托ArcGIS平台得到基于FR的多耦合模型,绘制不同评价模型的公路沿线地质灾害危险性分区图。结果表明:FR、EI-FR、AHP-FR及EI-AHP-FR 4个评价模型的AUC值分别为0.746,0.811,0.836,0.833,表明AHP-FR评价模型的预测精度最高,能有效对公路沿线地质灾害进行危险性评价;最终划分江西省S223省道竹头坑子—渠坎下段高危险区、较高危险区、中危险区、较低危险区、低危险区的面积依次为0.295,0.570,1.509,0.354,1.732 km^(2),分别占全区总面积的6.66%、12.79%、33.86%、7.97%、38.71%。研究结果可为公路的安全建设和正常运营提供科学的地质参考依据。

基于BPNN-SHAP模型的滑坡危险性评价:以伊犁河流域为例

为进一步提高滑坡危险性预测模型精度、增强模型可解释性,本文以新疆伊犁河流域为研究区,选取8个影响滑坡发生的危险性因子,在反向传播神经网络(BPNN)基础上,借鉴博弈论思想,构建一种可解释BP神经网络模型(BPNNSHAP),解决神经网络滑坡危险性评价的“黑箱”问题。将数据集分为70%训练集和30%测试集,采用5折交叉验证提高模型稳定性,对比深度神经网络(DNN)、随机森林(RF)和逻辑回归(LR)3个模型的评价精度,并探讨BPNNSHAP预测结果的可解释性,完成区域滑坡危险性评价。研究结果表明:相较于其他模型,BPNN-SHAP模型的5个精度评价指标均为最高,分别是:准确率(A)=0.904、精准度(P)=0.911、召回率(R)=0.919、F1分数(F1_(Score))=0.915、曲线下面积(SAUC)=0.901;研究区滑坡极高、高危险区分别占比11.96%、15.53%,其中新源县和巩留县极高、高危险区占比最高,分别为51.1%、45.6%;滑坡主控因子为高程、坡度、降雨量和峰值地面加速度(PGA),定量揭示高程在1500~2000 m、坡度大于14°、年降雨量在260~310 mm、PGA大于0.23 g的区域对滑坡发生起促进作用,表明该区域滑坡可能为高程和坡度主控的降雨型、地震型滑坡。本研究方法可为滑坡危险性评价提供新的技术参考,为伊犁河流域防灾减灾韧性建设提供理论支撑。

基于可解释神经网络的中巴公路沿线区域工程扰动滑坡危险性评价

为提高滑坡危险性评价精度、解释工程扰动滑坡风险评估过程,本文以中巴公路沿线区域为例,提出了一种DNN-SHAP可解释神经网络模型。首先选取了距道路距离、坡度等12个危险性评估因子,计算因子间的皮尔逊相关系数,剔除强相关因子,其次构建DNN模型进行滑坡预测,并综合对比随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和逻辑回归(LR)模型,最后利用SHAP模型获取DNN预测过程中各因子的影响贡献,完成工程扰动滑坡危险性评价,并解释影响因子间的依赖耦合关系。研究结果表明:本文提出的DNN-SHAP模型预测精度上相比其他3种模型除精准度(Precision)略低于SVM模型以外,其余评价指标均为最高,且该方法可定量揭示道路-岩性、道路-坡度、道路-坡度-地形起伏度等共同作用是该区域工程扰动滑坡灾害的主控因素,为完善滑坡危险性评价方法提供了新的研究思路和技术参考。