一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，其包括：選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子；對(duì)致災(zāi)因子、山體穩(wěn)定度進(jìn)行量化、歸一化處理和權(quán)重確定；以大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果為訓(xùn)練樣本，采用改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直至達(dá)到誤差要求，獲得致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系；使用激光掃描技術(shù)對(duì)山體的實(shí)貌圖像進(jìn)行處理獲取山體的三維幾何坐標(biāo)，根據(jù)獲得的三維幾何坐標(biāo)進(jìn)行逐層三維建模得到三維模型，再對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；將映射關(guān)系和致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，得到評(píng)估結(jié)果。該方法能夠有效預(yù)測(cè)發(fā)生滑坡的可能性，以便及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行防治。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法
本專利技術(shù)涉及滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估領(lǐng)域，特別是涉及一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法。
技術(shù)介紹
喀斯特作為特殊的地質(zhì)地貌，其區(qū)域內(nèi)多發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，特別是滑坡災(zāi)害已成為影響"三農(nóng)"乃至區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要因素。目前，關(guān)于喀斯特區(qū)域的滑坡災(zāi)害的研究主要方向是建立災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)等預(yù)防措施?？偟膩?lái)說(shuō)，關(guān)于喀斯特區(qū)域的滑坡的研究不多，特別是滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面的研究更是少之又少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，能夠有效預(yù)測(cè)發(fā)生滑坡的可能性，以便及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行防治。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)采用的一個(gè)技術(shù)方案是：提供一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，包括以下步驟：S1：選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子；S2：對(duì)致災(zāi)因子、山體穩(wěn)定度進(jìn)行量化、歸一化處理和權(quán)重確定；S3：以大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果為訓(xùn)練樣本，采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，給定BP網(wǎng)絡(luò)層數(shù)及相應(yīng)層之間的權(quán)重向量，采用改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直至達(dá)到誤差要求，獲得致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系；S4：使用激光掃描技術(shù)對(duì)山體的實(shí)貌圖像進(jìn)行處理獲取山體的三維幾何坐標(biāo)，根據(jù)獲得的三維幾何坐標(biāo)進(jìn)行逐層三維建模得到三維模型，再對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；S5：將所述映射關(guān)系和所述致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，得到評(píng)估結(jié)果。其中，所述對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分之前，還包括：根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算速度確定單元網(wǎng)格的尺寸大小。其中，所述步驟S2具體包括：S21：采用隸屬度函數(shù)法對(duì)致災(zāi)因子進(jìn)行量化得到量化數(shù)據(jù)；S22：以sigmoid函數(shù)為激活函數(shù)對(duì)所述量化數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將所述量化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為[0.1-0.9]區(qū)間的數(shù)值；S23：將山體穩(wěn)定度分類為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、不穩(wěn)定三類，并以sigmoid函數(shù)為激活函數(shù)進(jìn)行歸一化處理，將山體穩(wěn)定度轉(zhuǎn)化為[0.1-0.9]區(qū)間的安全系數(shù)；S24：構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，所述層析結(jié)構(gòu)模型包括由下至上的方案層、準(zhǔn)則層和目標(biāo)層，其中，目標(biāo)層為山體穩(wěn)定度，方案層為各致災(zāi)因子，采用改進(jìn)層次分析計(jì)算方法得到各層次的權(quán)重向量。本專利技術(shù)的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本專利技術(shù)通過(guò)選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子，再利用大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果得到致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系，并建立喀斯特地貌滑坡的三維模型，通過(guò)將映射關(guān)系和致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，直觀的展現(xiàn)出山體滑坡危險(xiǎn)區(qū)域的分布，從而能夠有效預(yù)測(cè)發(fā)生滑坡的可能性，以便及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行防治。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法的流程圖。圖2是圖1中步驟S2的具體流程圖。圖3是山體的實(shí)貌圖像與三維模型的對(duì)比圖。圖4是進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估后得到的山體結(jié)構(gòu)面位移矢量及其彈塑性區(qū)域分布的模擬結(jié)果示意圖。圖5是進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估后得到的山體沉降量的模擬結(jié)果示意圖。具體實(shí)施例下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本專利技術(shù)的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦＠夹g(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。參閱圖1，是本專利技術(shù)實(shí)施例喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法的流程圖。本方法包括以下步驟：S1：選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子。其中，確定致災(zāi)因子是開展滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的第一步。確定致災(zāi)因子，建立評(píng)估體系要充分考慮喀斯特地貌的地理特征，本專利技術(shù)根據(jù)大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果確定降雨量、位移矢量和沉降量的主要致災(zāi)因子。S2：對(duì)致災(zāi)因子、山體穩(wěn)定度進(jìn)行量化、歸一化處理和權(quán)重確定。在本實(shí)施例中，如圖2所示，步驟S2具體包括：S21：采用隸屬度函數(shù)法對(duì)致災(zāi)因子進(jìn)行量化得到量化數(shù)據(jù)。致災(zāi)因子的定量指標(biāo)直接根據(jù)實(shí)際值以衡量，將各定性指標(biāo)分為3級(jí)，通過(guò)給各等級(jí)賦予邊界值，然后通過(guò)線性差值的方法確定其隸屬函數(shù)，完成定性指標(biāo)的量化。在其他實(shí)施例中，定性指標(biāo)的量化還可以采用德爾菲法、統(tǒng)計(jì)分析法和信息量法其中之一進(jìn)行。S22：以sigmoid函數(shù)為激活函數(shù)對(duì)量化數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將量化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為[0.1-0.9]區(qū)間的數(shù)值。S23：將山體穩(wěn)定度分類為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、不穩(wěn)定三類，并以sigmoid函數(shù)為激活函數(shù)進(jìn)行歸一化處理，將山體穩(wěn)定度轉(zhuǎn)化為[0.1-0.9]區(qū)間的安全系數(shù)。S24：構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型，所述層析結(jié)構(gòu)模型包括由下至上的方案層、準(zhǔn)則層和目標(biāo)層，其中，目標(biāo)層為山體穩(wěn)定度，方案層為各致災(zāi)因子，采用改進(jìn)層次分析計(jì)算方法得到各層次的權(quán)重向量。S3：以大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果為訓(xùn)練樣本，采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，給定BP網(wǎng)絡(luò)層數(shù)及相應(yīng)層之間的權(quán)重向量，采用改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直至達(dá)到誤差要求，獲得致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系。S4：使用激光掃描技術(shù)對(duì)山體的實(shí)貌圖像進(jìn)行處理獲取山體的三維幾何坐標(biāo)，根據(jù)獲得的三維幾何坐標(biāo)進(jìn)行逐層三維建模得到三維模型，再對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。其中，采用Rhino軟件進(jìn)行逐層三維建模，用Kubrix軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在本實(shí)施例中，對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，還包括：根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算速度確定單元網(wǎng)格的尺寸大小。如圖3所示，是山體的實(shí)貌圖像與三維模型的對(duì)比圖。圖中，圖（a）為山體的實(shí)貌圖像，圖（b）為三維模型，從圖中可以看出，三維模型與三體的輪廓基本一致。S5：將映射關(guān)系和致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，得到評(píng)估結(jié)果。其中，使用Itasca公司的數(shù)值計(jì)算軟件3DEC(3DimensionDistinctElementCode)進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，3DEC是一款基于離散單元法作為基本理論以描述離散介質(zhì)力學(xué)行為的計(jì)算分析程序，并且可以進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。模擬中需要的巖石的力學(xué)參數(shù)通過(guò)室內(nèi)單軸壓縮、剪切及抗拉試驗(yàn)獲取，模擬中考慮巖體的風(fēng)化，對(duì)于巖體強(qiáng)度采用強(qiáng)度折減系數(shù)進(jìn)行折減。數(shù)值模擬評(píng)估結(jié)果可以直觀的表現(xiàn)出巖體不同區(qū)域的力學(xué)特性以及隨時(shí)間發(fā)展巖體的破壞情況。如圖4所示，是山體結(jié)構(gòu)面位移矢量的數(shù)值模擬結(jié)果在左邊，山體結(jié)構(gòu)面的彈塑性區(qū)域分布數(shù)值模擬結(jié)果在右邊。如圖5所示，是山體沉降量數(shù)值模擬結(jié)果。通過(guò)評(píng)估結(jié)果，可以預(yù)測(cè)出山體滑坡危險(xiǎn)區(qū)域，從而有效預(yù)測(cè)發(fā)生滑坡的可能性。通過(guò)上述方式，本專利技術(shù)通過(guò)選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子，再利用大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果得到致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系，并建立喀斯特地貌滑坡的三維模型，通過(guò)將映射關(guān)系和致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，直觀的展現(xiàn)出山體滑坡危險(xiǎn)區(qū)域的分布，從而能夠有效預(yù)測(cè)發(fā)生滑坡的可能性，以便及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行防治。以上所述僅為本專利技術(shù)的實(shí)施例，并非因此限制本專利技術(shù)的專利范圍，凡是利用本專利技術(shù)說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
，均同理包括在本專利技術(shù)的專利保護(hù)范圍內(nèi)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子；S2：對(duì)致災(zāi)因子、山體穩(wěn)定度進(jìn)行量化、歸一化處理和權(quán)重確定；S3：以大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果為訓(xùn)練樣本，采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，給定BP網(wǎng)絡(luò)層數(shù)及相應(yīng)層之間的權(quán)重向量，采用改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直至達(dá)到誤差要求，獲得致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系；S4：使用激光掃描技術(shù)對(duì)山體的實(shí)貌圖像進(jìn)行處理獲取山體的三維幾何坐標(biāo)，根據(jù)獲得的三維幾何坐標(biāo)進(jìn)行逐層三維建模得到三維模型，再對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；S5：將所述映射關(guān)系和所述致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，得到評(píng)估結(jié)果。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種喀斯特區(qū)域滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：選取降雨量、位移矢量和沉降量作為致災(zāi)因子；S2：對(duì)致災(zāi)因子、山體穩(wěn)定度進(jìn)行量化、歸一化處理和權(quán)重確定；S3：以大量區(qū)域?yàn)?zāi)害統(tǒng)計(jì)及人工降雨侵蝕試驗(yàn)結(jié)果為訓(xùn)練樣本，采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，給定BP網(wǎng)絡(luò)層數(shù)及相應(yīng)層之間的權(quán)重向量，采用改進(jìn)BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練直至達(dá)到誤差要求，獲得致災(zāi)因子與山體穩(wěn)定度安全系數(shù)的映射關(guān)系；S4：使用激光掃描技術(shù)對(duì)山體的實(shí)貌圖像進(jìn)行處理獲取山體的三維幾何坐標(biāo)，根據(jù)獲得的三維幾何坐標(biāo)進(jìn)行逐層三維建模得到三維模型，再對(duì)三維模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分；S5：將所述映射關(guān)系和所述致災(zāi)因子輸入到三維模型進(jìn)行數(shù)值模擬評(píng)估，得到評(píng)估結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧涵宇，彭令，楊素娟，盧天健，袁詠儀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：盧涵宇，貴州尚水信息技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：貴州,52