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汶川县映秀镇暴雨泥石流预测模型及起动数值模拟

2020-12-02阅读(563)

汶川县映秀镇暴雨泥石流预测模型及起动数值模拟

论文摘要

基于降雨条件的泥石流预测预报是近年来国内外研究的热点,本文以汶川县映秀地区为研究区,建立暴雨泥石流预测模型,并模拟泥石流的起动过程。旨在对泥石流可能发生的时间进行预测,减少泥石流危险区内的人员伤亡和经济损失,降低泥石流造成的危害。综合考虑暴雨泥石流形成所需的地形地貌、物源及降雨条件,初步选出泥石流发生的影响因子12个,即流域面积、主沟长度、主沟平均纵坡降、主沟床弯曲系数、流域平均坡度、形状系数、岩性、崩滑比、NDVI（归一化植被指数）、累积雨量、降雨历时和平均雨强。利用Boruta算法及Mann-Whitney U检验,筛选暴雨泥石流预测因子。采用随机取样法选取70%的样本数据作为训练集,用于构建模型,剩余30%的数据作为验证集,用于验证模型的预测效果。基于逻辑回归模型建立暴雨泥石流预测模型,采用精确度、准确率、漏报率、误报率、F1值和AUC值,定量评价模型的预测效果。为进一步分析泥石流可能的起动位置,运用LHT模型模拟泥石流的起动过程,得出了以下结论:（1）Boruta算法通过比较因子对模型精度的影响程度,确定因子的重要性,对于提高模型精度及简化模型有很大帮助。Mann-Whitney U检验以显著性作为因子筛选的标准,也能很好的运用于暴雨泥石流预测因子的选取中。（2）崩滑比、NDVI、平均雨强3个因子对映秀镇暴雨泥石流的发生有重要影响,其余因子的重要性和显著性较低,故将其作为暴雨泥石流预测因子。（3）基于逻辑回归模型建立暴雨泥石流预测模型,模型训练集与验证集的AUC值分别达到了0.865、0.823,表明逻辑回归模型可适用于构建映秀镇暴雨泥石流预测模型。（4）通过与I-D阈值模型、Fisher判别模型、ID-Fisher模型等进行对比分析,发现逻辑回归模型的预测效果更好,表明逻辑回归模型在暴雨泥石流预测模型中具有先进性及适用性。（5）利用LHT模型模拟典型暴雨泥石流的起动过程,模拟结果与实际泥石流的起动时间、起动时的平均雨强基本相符,表明模拟的效果较好。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  •   1.1 研究背景及意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 暴雨泥石流预测预报研究现状
  •     1.2.2 泥石流起动数值模拟研究现状
  •   1.3 研究内容及技术路线
  •     1.3.1 研究内容
  •     1.3.2 技术路线
  • 第2章 研究区概况
  •   2.1 地理位置
  •   2.2 地形地貌条件
  •   2.3 气象水文
  •   2.4 岩性
  •   2.5 地质构造
  •   2.6 流域分布特征
  •   2.7 本章小结
  • 第3章 暴雨泥石流预测因子选取
  •   3.1 数据来源及处理
  •     3.1.1 地形地貌数据
  •     3.1.2 岩性数据
  •     3.1.3 崩滑体分布数据
  •     3.1.4 植被覆盖数据
  •     3.1.5 降雨数据
  •     3.1.6 泥位数据
  •   3.2 泥石流发生的影响因子
  •     3.2.1 流域面积
  •     3.2.2 主沟长度
  •     3.2.3 主沟平均纵坡降
  •     3.2.4 主沟床弯曲系数
  •     3.2.5 流域平均坡度
  •     3.2.6 形状系数
  •     3.2.7 岩性
  •     3.2.8 崩滑比
  •     3.2.9 NDVI
  •     3.2.10 累积雨量
  •     3.2.11 降雨历时
  •     3.2.12 平均雨强
  •   3.3 暴雨泥石流预测因子选取
  •     3.3.1 数据集建立
  •     3.3.2 多重共线性分析
  •     3.3.3 因子重要性排序
  •     3.3.4 Mann-Whitney U检验
  •     3.3.5 暴雨泥石流预测因子
  •   3.4 本章小结
  • 第4章 映秀镇暴雨泥石流预测模型
  •   4.1 基于逻辑回归模型的暴雨泥石流预测模型
  •     4.1.1 逻辑回归模型
  •     4.1.2 基于逻辑回归模型的暴雨泥石流预测模型
  •     4.1.3 逻辑回归模型的评价与验证
  •   4.2 模型对比
  •     4.2.1 基于I-D阈值模型的暴雨泥石流预测模型
  •     4.2.2 基于Fisher判别模型的暴雨泥石流预测模型
  •     4.2.3 基于ID-Fisher模型的暴雨泥石流预测模型
  •     4.2.4 基于ID-LR模型的暴雨泥石流预测模型
  •     4.2.5 基于Fisher-LR模型的暴雨泥石流预测模型
  •   4.3 映秀镇暴雨泥石流预测模型
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 典型暴雨泥石流的起动过程模拟
  •   5.1 滑坡流体力学触发（LHT）模型原理
  •   5.2 典型暴雨泥石流
  •     5.2.1 红椿沟暴雨泥石流
  •     5.2.2 牛圈沟暴雨泥石流
  •   5.3 暴雨泥石流起动过程模拟
  •     5.3.1 红椿沟暴雨泥石流起动过程模拟
  •     5.3.2 牛圈沟暴雨泥石流起动过程模拟
  •   5.4 本章小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得学术成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 邓玖林

    导师: 朱静,周伟

    关键词: 暴雨泥石流,预测模型,起动过程模拟,模型,映秀镇

    来源: 成都理工大学

    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: 成都理工大学

    分类号: P642.23

    DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000236

    总页数: 81

    文件大小: 4197K

    下载量: 107

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