巴州区降雨型滑坡预警研究

巴州区降雨型滑坡预警研究

论文摘要

滑坡灾害具有分布范围广、发生频次高、多发性、区域性和严重性等特点,对国民经济和生命财产都造成不可估量的损失。根据自然资源部统计,近年来,滑坡灾害占全部地质灾害总数的70%以上。在已经发生的滑坡灾害中,有90%的滑坡灾害都是由降雨直接诱发或者跟降雨有间接关系。巴中市巴州区地理位置具备滑坡发生的内外部因素,且气候属于亚热带季风湿润气候,发生降雨型滑坡的比例占总地质灾害的70%以上。因此,本论文进行巴州区的滑坡敏感性和降雨量模型研究,从而实现巴州区降雨型滑坡预警。本论文构建机器学习算法开展巴州区滑坡敏感性研究,建立巴州区降雨强度-降雨历时模型开展降雨量模型研究,并根据两个研究结果建立巴州区降雨型滑坡气象预警模型。本论文主要研究工作如下:(1)基于地理信息系统技术,结合巴州区历史滑坡灾害数据,采用4种机器学习算法开展巴州区滑坡敏感性研究。研究结果表明BP神经网络分类总体精度最高,达到98.00%,高于其他算法2.006.00%,Kappa系数为0.96,高于其他算法0.040.12。3组测试数据的总体精度平均值为95.33%,高于其他算法2.669.33%,Kappa系数平均值为0.91,高于其他算法0.060.19。(2)利用TRMM 3B42降雨产品数据,建立巴州区降雨强度-降雨历时模型,得到巴州区降雨量模型参数,对巴州区降雨型滑坡时间进行预测。研究结果表明对降雨型滑坡预测精度为81.82%。基于建立的模型,对滑坡隐患点进行预测,精度为100.00%。综上,对降雨型滑坡及滑坡隐患点进行预测,精度为90.91%。因此,本论文建立的巴州区降雨强度-降雨历时模型,对降雨型滑坡和滑坡隐患点预测均有较好的参考价值。(3)建立巴州区地质灾害致灾因素的概率量化模型进行气象预警,地质因子的概率量化采用滑坡敏感性研究的实验方式,气象因子的概率量化采用降雨量模型研究的实验方式,改进基于统计滑坡次数与降雨量大小关系的量化方式,研究结果表明模型预警结果与实际排查工作结果一致。因此,本论文的气象预警模型可以作为巴州区降雨型滑坡预警的参考模型。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究意义
  •   1.2 滑坡敏感性研究现状及存在的问题
  •     1.2.1 滑坡敏感性国内外研究现状
  •     1.2.2 滑坡敏感性存在问题
  •   1.3 降雨量模型研究现状及存在的问题
  •     1.3.1 降雨量模型国内外研究现状
  •     1.3.2 降雨量模型存在问题
  •   1.4 研究内容和技术路线
  •     1.4.1 研究内容
  •     1.4.2 技术路线
  •   1.5 论文创新之处
  •   1.6 论文组织结构
  • 第二章 研究区概况及数据准备
  •   2.1 研究区概况
  •     2.1.1 地形地貌
  •     2.1.2 地层岩性
  •     2.1.3 地质构造
  •     2.1.4 气象水文
  •     2.1.5 人类工程活动及其他因素
  •   2.2 数据准备
  •   2.3 数据预处理
  •     2.3.1 数据筛选
  •     2.3.2 数据预处理
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 巴州区滑坡敏感性评价
  •   3.1 机器学习算法概述
  •     3.1.1 BP神经网络
  •     3.1.2 决策树
  •     3.1.3 随机森林
  •     3.1.4 支持向量机
  •   3.2 滑坡敏感性评价
  •     3.2.1 影响因子选取
  •     3.2.2 原始数据重分类
  •     3.2.3 机器学习算法构建
  •     3.2.4 样本数据选取
  •     3.2.5 样本比例选择
  •     3.2.6 结果检验及讨论
  •   3.3 滑坡空间评估讨论
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 巴州区降雨量模型构建
  •   4.1 降雨量模型相关理论
  •     4.1.1 日降雨量模型
  •     4.1.2 前期日降雨量模型
  •     4.1.3 前期土壤含水状态模型
  •     4.1.4 临界降雨量模型
  •     4.1.5 有效降雨量模型
  •     4.1.6 逻辑回归模型
  •   4.2 降雨量模型构建
  •     4.2.1 降雨量模型选取
  •     4.2.2 降雨型滑坡数据库建立
  •     4.2.3 模型应用数据库建立
  •     4.2.4 降雨I-D模型构建
  •     4.2.5 模型验证及讨论
  •     4.2.6 模型应用及讨论
  •   4.3 滑坡时间预测讨论
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 降雨型滑坡气象预警
  •   5.1 滑坡气象预警基本原理
  •     5.1.1 第一代隐式统计预警模型
  •     5.1.2 第二代显式统计预警模型
  •     5.1.3 第三代动力学预警模型
  •   5.2 降雨型滑坡气象预警
  •   5.3 模型验证及讨论
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的成果
  • 攻读硕士学位期间参与的项目
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王娜

    导师: 郑泽忠

    关键词: 气象预警,机器学习,滑坡敏感性,降雨阈值,降雨强度历时模型

    来源: 电子科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

    单位: 电子科技大学

    分类号: P642.22

    总页数: 87

    文件大小: 4719K

    下载量: 256

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