基于主成分分析的PSO-ELM与Adaboost算法耦合模型在极震区泥石流物源动储量计算中的应用

针对极震区泥石流物源动储量受到多种因素的影响呈现出非线性特征不易计算的问题,提出了一种基于主成分分析(PCA)的粒子群优化极限学习机与AdaBoost算法耦合(PSO-ELM_AdaBoost)的计算模型。以汶川地震极震区区内的60条泥石流样本,从泥石流物源形成与启动方式入手,考虑沟域面积、相对高差、主沟长度、距发震断裂带距离、沟床平均纵比降和物源静储量六种泥石流物源动储量影响因子。运用Person相关性系数(PCC)、灰色关联度(GRG)和最大互信息系数(MIC)对影响因子进行敏感性分析,验证选取因子合理性;基于PCA对样本数据进行降维,避免信息冗余;使用PSO-ELM_AdaBoost耦合模型对处理后的样本数据进行训练和预测,并将结果与BP、SVM、ELM和PSO-ELM模型计算值进行比较;为验证模型适宜性,从每个子研究区中抽取一条泥石流沟和其他极震区的三条泥石流沟应用PSO-ELM_AdaBoost模型进行泥石流物源动储量计算。结果表明,该模型计算精度优于传统计算模型和其他神经网络模型,具有较好的适宜性和稳定性,是一种可靠的极震区物源动储量计算方法,能够为泥石流防治工程的设计提供有价值的参考。     

帕隆藏布流域（波密-索通）典型冰碛物-崩滑型物源冰川泥石流发育特征分析

帕隆藏布流域是藏东南地区地质灾害最为发育的地区之一,其中,泥石流灾害在此区域具有发育密度高,危害性强等特征。针对该区域(波密-索通段)发育的一种较为特殊的冰川泥石流,即冰碛物-崩滑型物源冰川泥石流,研究在现场调查的基础上,结合遥感解译,进行典型泥石流发育特征调查和分析,总结了此类泥石流较其他类型泥石流在物源、沟谷地形和水源方面的不同特征。分析结果表明:冰碛物-崩滑型物源冰川泥石流物源以沟源冰碛物和沟岸崩滑型堆积物源为主,分布面积广,储量大;沟谷宽缓呈"U"形,为典型冰川作用侵蚀地形;流域内水源以冰川融水为主,水量大。此类泥石流沟谷支沟暴发泥石流概率大于主沟,暴发频率为中~高频,主沟泥石流潜在威胁更大。     

基于主成分分析的PSO-ELM_Adaboost算法耦合模型在极震区泥石流物源动储量计算中的应用

针对极震区泥石流物源动储量受到多种因素的影响呈现出非线性特征不易计算的问题,提出一种基于主成分分析(principal component analysis, PCA)的粒子群优化极限学习机与AdaBoost算法耦合(PSO-ELM_AdaBoost)的计算模型。以汶川地震极震区区内的60条泥石流样本,从泥石流物源形成与启动方式入手,考虑沟域面积、相对高差、主沟长度、距发震断裂带距离、沟床平均纵比降和物源静储量六种泥石流物源动储量影响因子。运用Person相关性系数、灰色关联度和最大互信息系数对影响因子进行敏感性分析,验证选取因子合理性;基于PCA对样本数据进行降维,避免信息冗余;使用PSO-ELM_AdaBoost耦合模型对处理后的样本数据进行训练和预测,并将结果与BP、SVM、ELM和PSO-ELM模型计算值进行比较;为验证模型适宜性,从每个子研究区中抽取一条泥石流沟和其他极震区的三条泥石流沟应用PSO-ELM_AdaBoost模型进行泥石流物源动储量计算。结果表明,该模型计算精度优于传统计算模型和其他神经网络模型,具有较好的适宜性和稳定性,是一种可靠的极震区物源动储量计算方法,能够为泥石流防治工程的设计提供有价值的参考。     

汶川地震与芦山地震次生地质灾害特征对比

"5·12"汶川特大地震和"4·20"芦山地震在造成重大人员伤亡和财产损失的同时,还诱发了大量的崩塌、滑坡和泥石流等次生地质灾害。基于龙门山地震地质背景,根据已公开发表的成果,结合野外资料,对比分析了汶川地震与芦山地震次生地质灾害的差异,并探讨影响二者差异的因素,得到以下3点认识:(1)芦山地震与汶川地震发震机理不同,但汶川地震对芦山地震具有诱发作用;(2)汶川地震和芦山地震均触发了一系列次生地质灾害,但汶川地震触发的震后次生地质灾害在规模和持续时间上更广泛和持久;(3)水系对地表物质的侵蚀过程因地震驱动的崩滑而被加速。此外,汶川地震的震滑坡量远大于同震岩石隆升增加的山脉体积,未来几十年里,滑坡泥石流等地质灾害将会持续进行。     

蒋家沟流域松散物源类型及其与泥石流的转化机理

蒋家沟是中国西南山区一条典型的暴雨泥石流沟,沟内松散物源丰富,按成因有原生构造破碎基岩,新生代冲洪积亚粘土砾石层和近代泥石流堆积碎石土;从粒度成分上可分成块石型、角砾型、含屑角砾型和含卵砾石亚粘土.上述松散物源对泥石流的补给主要表现为降雨坡面冲刷、崩塌、滑坡(坍)和流体冲刷,其中又以滑坡(坍)为主.     

四川宝兴县观言组沟泥石流危险性分析

观言组沟位于5.12大地震灾区四川省宝兴县,是一条老泥石流沟,并正处于成熟期。在大地震前,观言组沟就爆发过泥石流并对沟口的居民及道路造成了很大影响。震后,观言组沟沟道内新产生了大量松散物源,通过实地调查,物源总量不仅对沟口造成巨大威胁,而且极易将灵关河堵塞。通过研究得出,观言组沟泥石流是一条暴雨谷沟型泥石流,而宝兴县降雨主要集中于6月—9月,极易通过集中降雨启动物源。因此,通过对沟内物源启动和拦挡采取工程是非常重要。     

枇杷沟泥石流基本特征分析与评价

以枇杷沟地区地质环境为基础,综合多因素分析阐明：枇杷沟泥石流的发生除受地形地貌等因素的影响外,地震过程中受损岩土体为泥石流的发生提供了大量物源,但主控因素为降雨量及降雨强度。在进行大量野外地质工作的基础上,运用数学手段对枇杷沟泥石流特征值进行计算和确定并最终分析表明：地震地质作用与外动力地质作用所形成的崩滑物在粒度和分选上有所区别,对泥石流的容重和流量有所影响;震后灾区泥石流对泥石流沟道有着明显的拓宽效应和“刮铲效应”,使泥石流过水断面面积和泥石流平均流速发生显著变化,所以在确定新的参数并得到新的流量值后有必要使用行之有效的计算方法对计算结果进行验证。     

汶川震后清平镇泥石流灾害演化特征

汶川震后清平镇长期受到泥石流灾害影响,本文通过调查震后清平镇18条泥石流沟的暴发情况和治理工程状况,研究了震后清平镇泥石流灾害的演化规律特征。结果表明,清平镇泥石流灾害在震后三年内暴发规模大,危害严重,随着生态环境的逐渐恢复和泥石流形成区有限的崩滑体物源被带走,今后泥石流起动方式也由坡面松散崩滑堆积体起动为主逐渐转变为沟道起动,同时结合了治理工程的有效阻挡,泥石流规模明显减小。今后泥石流的主要威胁逐渐转移至沟道下游及主河的清淤和疏浚问题。而震后地质灾害区的规划重建也需要考虑适当避让地质灾害高峰期的影响,实现人与自然的和谐共存。     

大渡河金川石家沟泥石流灾害特征及防治措施研究

大渡河金川石家沟在1982年端午节及1992年9月28日发生两次大规模的泥石流灾害,冲毁金川农场及沟口铁路桥,造成2人死亡.通过对该沟泥石流调查发现,该沟具备形成泥石流的地形、物源及水源条件,形成区物源丰富,一次泥石流固体物质冲出量大,为中型规模泥石流,易发,中度危险,结合研究区在建金川水电站工程建设特点,提出了相关防治措施及建议.     

汶川地震驱动的隆升、剥蚀作用与龙门山地貌生长——以映秀红椿沟为例

汶川(Ms 8.0)地震驱动的构造抬升作用和滑坡、泥石流剥蚀作用如何影响龙门山的地貌生长是目前争论的焦点。作者以位于汶川地震震中位置的映秀红椿沟泥石流为例,利用野外实测资料、航片和数字高程资料,开展了红椿沟流域汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程及其对龙门山地貌生长约束方面的定量研究,获得以下初步认识:(1)红椿沟位于汶川地震震中区的高山峡谷,发震断裂——北川断裂从该沟切过。(2)汶川地震触发的同震滑坡体积达3.800 1×106 m3,是震前滑坡量的3倍。(3)2010-08-13和2010-08-18强降雨形成的震后泥石流体积为0.705×106 m3,表明震后强降雨使同震滑坡量的20%转化为泥石流。(4)红椿沟泥石流将0.485×106 m3固体物质输入岷江河道(主河),导致河道变窄、河床升高、河床比降增大。(5)冲入河道量与同震滑坡量之间的转化率约为13%,冲入河道量与泥石流量之间的转化率为70%。(6)在红椿沟流域同震的滑坡体积(3.800 1×106 m3)小于同震的构造抬升体积(6.67×106 m3),仅有约57%的构造抬升量转化为滑坡量,表明以逆冲-走滑作用为特征的汶川地震所导致的构造抬升量大于滑坡量,将使龙门山地貌产生新的抬升和生长。     

“4·20”芦山地震次生地质灾害预测评价

利用汶川地震次生地质敏感性评价模型,以距发震断层的距离、地形坡度、地层岩性、距离水系的距离、海拔高度、PGA为评价因子,对"4.20"芦山地震地质灾害的空间分布进行了快速预测,为野外调查工作提供参考。预测结果显示芦山地震次生地质灾害敏感性高的区域主要是芦山、宝兴、天全、雅安、荥经等县市的山区,并主要集中分布于发震断层附近的芦山县大川镇、宝盛乡、太平镇、双石镇、宝兴县灵关镇、天全县小河乡等区域。     

基于物源特征的白龙江流域泥石流易发性评价

白龙江流域是泥石流地质灾害的易发区和高发区,历史上曾发生过多次泥石流灾害。为探讨物源对泥石流的影响,对流域内泥石流物源数量、类型、分布进行了详细地调查分析,进而研究了物源转化泥石流的方式。在分析泥石流物源发育影响因素的基础上,采用确定性模型与灰色关联组合方法,筛选出物源敏感性、坡面侵蚀程度、沟床比降、沟壑密度四个因子,运用AHP模型进行区域泥石流易发性区划。得出以下认识：(1)白龙江流域泥石流物源分为重力侵蚀堆积型、坡面侵蚀汇集型、沟道侵蚀堆积型和弃渣侵蚀堆积型。其中物源量最多的为重力侵蚀堆积型,分布面积最广的是坡面侵蚀汇集型;(2)泥石流的物源多分布于坡度在15°~45°范围内的斜坡上,1 000~2 500 m的高程范围内,距离断裂500 m范围内,且物源量与植被覆盖率呈较好的负相关性;(3)流域内物源转化为泥石流的方式主要有崩落冲刷拉槽型、集中堵塞溃决型、沟道揭底铲刮型、坡面径流侵蚀溜滑型;(4)白龙江流域泥石流高易发区位于物源分布密集区,即泥石流流域中下游两岸。     

有限物源流域不同规模的泥石流频率分析--以川西黑水河罗家坝泥石流沟为例

以黑水罗家坝沟1933年、1983年、1984年和1997年泥石流为研究对象,对其流量进行测量和分析计算。从降雨频率与泥石流频率的巨大差异,可知此类泥石流的暴发频率与泥石流的频率差别极大。从历史调查法、地震与土源和产流关系分析法和推理公式与水科院公式的计算模拟推算出罗家坝沟1933年的泥石流远大于百年一遇,1983年的泥石流为百年一遇,1984年的泥石流为50年一遇,1997年泥石流为10年一遇。从一系列的分析计算可知,有限物源流域不同规模的泥石流频率的确定需要考虑多种因素,并进行综合分析。     

甘肃武都区泥石流活动与降雨特征关系

收集了武都区近30年的降雨资料,分析了泥石流发生前后的降雨资料,探讨了泥石流的发生与降雨之间的关系.结果显示:近30年来,每年7,8,9月降雨量有一定减少趋势,但是当物源比较丰富,泥石流发生次数不会有明显的减少,当物源不丰富时,泥石流的发生次数会比原来有所减少.诱发泥石流灾害的前15天累积降雨量与泥石流关系较为密切,可以用来评估泥石流临界降雨量,作为武都区泥石流的预报因子.     

甘肃省武都区马槽沟泥石流特征及其治理工程效应

调查了马槽沟泥石流沟的地形地貌、地层岩性、松散物源、降雨等地质环境条件和人类工程活动情况,对比分析1990年竣工和"5.12"汶川地震后新修建的治理工程,研究其工程治理效应.结果表明马槽沟泥石流属中易发粘性泥石流.1988年马槽沟实施的拦挡工程使主沟道沟床比降由7.5%降为5.4%,起到了消减洪峰流量和泥沙输移量的作用;2009年新建拦挡工程库区淤满后,主沟道纵比降将变缓为3.77%,沟床平均宽从建坝前6.85 m淤宽到34.9m,百年一遇流量的泥石流在修建拦挡工程前后,经过沟口处的流速将减小54.4%,泥石流输移的最大粒径减小75.5%,说明马槽沟泥石流综合治理工程的实施能有效减少泥沙输出量,对扼制白龙江武都段河床淤积及长江中上游水土流失做出贡献,同时为北峪河流域泥石流灾害以及其他地区类似泥石流沟的治理提供理论依据和科学理念.     

芦山“4.20”震区宝兴地区地质灾害特征调查与分析

汶川"5.12"地震以后,四川地质构造活动进入活跃期,而芦山"4.20"地震后,雅安地区地质灾害进入高发期,严重地威胁了当地居民的生命财产安全。特别是在"4.20"地震后,宝兴地区S210省道沿线发生多处崩塌、滑坡、泥石流等次生灾害,造成交通阻断,同时也制约了该区的经济发展。为此,研究地震后地质灾害分布及其发育特征尤为重要,选取雅安市宝兴地区为研究区,通过野外调查、遥感解译等研究发现,该区地质灾害(滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡)特征与该区的岩性、结构、构造、地震及降雨条件密切相关,为研究区地质灾害防治等提供一定参考。     

茂县南新镇白水寨沟泥石流特征研究

2013年7月10日,茂县南新镇白水寨沟暴发大型泥石流,泥石流冲毁沟内原有3道拦砂坝。受"5.12"汶川特大地震影响,沟内滑坡、崩塌等松散物源激增,可能参与泥石流活动的物源量为176.10×104 m3,是导致本次泥石流的主要原因。经调查研究,白水寨沟在强降雨条件下再次暴发大规模泥石流的可能性较大。     

汶川地震后文家沟地表侵蚀及地貌演化约束研究

结合野外资料,利用GIS技术,提取了绵远河流域的坡度、地形起伏度等地貌参数,对绵远河流域的构造地貌进行了分析;以汶川地震重灾区绵远河流域的文家沟滑坡、泥石流为例,对该区汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程进行研究。研究表明,文家沟地处汶川地震震中区,映秀-北川断裂带(主断裂带)在其北西侧约3.6 km的地方切过,为引发滑坡提供了构造条件;地震之前,文家沟近百年内未发生过滑坡、崩塌;地震之后,触发了体积约为2 750×104m3的初始滑坡体,最终滑坡体堆积物多达5 000×104m3,是汶川地震中的第二大滑坡;从2008年9月至2010年10月,文家沟先后发生了5次规模较大的泥石流灾害,累积泥石流量达557×104m3,表明约有11%的震后滑坡转化为泥石流;汶川地震造成了文家沟约1 952.5×104m3的同震抬升量,而震后滑坡体堆积量约为5 000×104m3,说明震后的滑坡量远大于同震抬升量,山体平均海拔被降低。     

地震灾区某泥石流发育特征及危险性评价

“5.12”汶川地震引起崩塌、滑坡、不稳定边坡大量发育,形成的大量固体物质堆积于山坡及沟道中,形成了大量石流物源,震后泥石流暴发的临界降雨量大大降低,其启动和运动方式发生明显改变泥石流活跃期可能持续10～20 a,这将是影响灾区恢复重建的最大地质灾害隐患,应高度重视.介绍了地震灾区某泥石流沟发育特征并进行性了危险性评价,计算出不同频率条件下的泥石流流量,为日后该泥石流的治理工程提供依据.     

中国大陆中强震发生前后震中降水变化特征

2008年5月12日四川省汶川发乍8.0级大地震后又出现暴雨泥石流,使得气象要素与地震之间的关系越来越被人们关注.赵红岩等[1-3]对地震与降水的关系研究后指出,大陆地震与中国降水有震前旱,震后涝的关系,而对震中降水的变化特征没有作详细说明.徐国均等[4]指出云南地区地震发生后,震中附近地区的降水没有出现异常情况,在震前一个月内却出现异常变化,但震例的区域代表性比较有限.