基于XGBoost模型的降雨诱发阶跃型滑坡位移预测

滑坡位移预测一直是滑坡研究的热点之一。近年来,随着计算机科学的发展,越来越多的人工智能技术模型被用于滑坡位移的预测。相较于常用的如LSTM神经网络等机器学习模型,集成算法中的XGBoost模型在滑坡位移预测领域尚不多见。由于其在滑坡位移预测中具有预测精度更高、运行速度更快等优点,目前在学术界已成为研究的热点领域。文中以泉州市安溪县尧山村滑坡地灾点监测数据为例,运用Python搭建XGBoost模型,并通过最大信息系数的比较来选定与位移高度相关的特征,输入至模型中对滑坡位移进行预测。结果表明,XGBoost模型因其在目标函数中引入正则项来控制模型过拟合、模型数据集划分采用前向验证方式等优点,相较于大多数机器学习模型,能更加准确地预测降雨诱发阶跃型滑坡位移。该模型对此类滑坡的位移预测及早期监测预警具有重要参考意义。     

基于Mein-Larson入渗模型的浅层降雨滑坡稳定性研究

降雨入渗模型与边坡稳定性方法有机结合是研究降雨诱发滑坡稳定性的有效方法。在深入分析降雨入渗基本理论的基础上,将Mein-Larson入渗模型与基于饱和土、非饱和土以及近似非饱和土的无限边坡稳定性分析方法有机结合,综合考虑了高强度短历时和低强度长历时两种降雨情形,拓展并改进了基于Green-Ampt入渗模型的饱和土和近似非饱和土无限边坡稳定性模型,并依托典型边坡实例对各评价模型的计算结果和适用性等进行了对比分析。     

滑坡与降雨关系研究展望

简要介绍了降雨和滑坡在时间上和空间上的分布规律,并在此基础上浅析了滑坡与降雨量、降雨强度、降雨形式之间的关系,以及降雨对滑带土强度参数的影响,最后对滑坡与降雨关系的进一步研究进行了展望。     

降雨型滑坡灾害的特征聚合决策树预测模型

为了有效预警降雨型滑坡灾害,以秦巴山区为研究区域,采集并处理大量不同时段降雨数据,构成降雨特征属性。利用Fisher最优分割,对降雨特征属性值进行分段统计,提出特征聚合转换表。使用信息增益和预测反馈筛选影响滑坡灾害的有效降雨特征,为预测模型提供有效数据集。利用特征聚合转换表和有效降雨特征,改进决策树,构建特征聚合决策树预测模型,进而提高预测效率和预测准确率。分析决策树的深度和叶子节点个数,给出决策树的反馈执行度,表明使用特征聚合转换表的决策树更优。比较特征聚合决策树、决策树、朴素贝叶斯和逻辑回归预测模型,结果表明,特征聚合决策树预测模型对降雨型滑坡灾害有更高的预测准确率,且平均预测准确率较高。     

藏东南地区降雨型滑坡致灾阈值及滑坡危险性量化分析

基于中国地面降水日值格点数据和藏东南滑坡事件目录,构建累积降雨量—历时关系阈值（E-D）模型,量化藏东南地区降雨型滑坡事件降雨阈值,分级预测1990-2019年319个降雨型滑坡,并分析909个滑坡点对居民地、道路、河流的危险性。研究结果表明:①昌都市降雨阈值略高于林芝市,藏东南地区阈值在0≤D≤100区间内介于世界范围滑坡降雨阈值的上限和下限。②“极易发生”的降雨型滑坡30年内可能发生次数高达104次和101次,分别位于昌都市丁青县的中部地区和林芝市墨脱县境内的雅鲁藏布江中北部;“易发生”降雨型滑坡主要集中分布于工布江达县中部、墨脱县北部、左贡县境内沿江河地带;“较易发生”降雨型滑坡集中分布于丁青县东南部、八宿县和左贡县西部的江河地区。③藏东南地区受滑坡影响的居民地主要分布于边坝县中北部、丁青县南部、察雅县中西部和贡觉县的东南部地区;受滑坡影响的中、高危险性道路段主要集中在边坝县中北部、丁青县南部河流附近、洛隆县中部、察雅县西北部、江达县东南和贡觉县境内的沿金沙江附近地区;受影响的水系主要为边坝县中北部河段、丁青县南部河段、洛隆县中部河段、察雅县西北部的澜沧江河段、江达县东南和贡觉县境内的金沙江河段。本文研究为藏东南地区滑坡灾害的防灾减灾提供重要依据。     

滑坡与降雨的耦合关系研究

从暴雨频次、降雨的周期变化、降雨历时、降雨量以及雨型等方面研究了滑坡发生与降雨的耦合关系,发现它们与滑坡的发生存在着密切的联系,文章的最后对研究中存在的问题与展望进行了初步探讨。     

基于经验似然比函数模型的降水型滑坡灾害概率风险分析与预测

以湖南郴州地区为例,建立了降水型滑坡历史灾害空间分布、地质和地形等滑坡影响因子空间数据库;基于50×50 m的网格,选取地貌、地层岩性、土壤类型、坡度、坡向、高程等滑坡影响因子,利用经验似然比函数计算出每个网格的滑坡危险度,并进行分级,进而制作出郴州地区滑坡危险度区划图.在此基础上,利用另一组滑坡灾害空间分布数据采取交叉验证法估算每一类危险级别发生滑坡的经验概率.结果表明,应用经验似然比模型进行滑坡灾害概率风险分析评估效果较好.     

基于加卸载响应比理论的降雨型滑坡预警研究

在建立边坡远程实时监测系统并获得变形与降雨量连续监测数据的基础上,运用加卸载响应比理论的基本原理,提出以一周为加卸载周期、将日降雨量及其变化作为边坡的加卸载参数、相应的日平均变形速率及其变化值为加卸载响应参数,建立了基于加卸载响应比的降雨型滑坡短周期预警模型.以某公路边坡为例,运用加卸载响应比预测模型对边坡的2个监测点...     

黄土高原小流域坡沟系统降雨型滑坡侵蚀特征

通过野外对坡沟系统分峁坡和沟坡采样,及原状土室内干密度测定和不同含水量下抗剪强度力学实验,得到了峁坡和沟坡土壤干密度随高程的变化规律,建立了小流域坡沟系统土体的抗剪强度随含水量的变化规律,为小流域土壤侵蚀定量计算和降雨型滑坡侵蚀预报模型参数的确定提供参考.     

滑坡的发生与降雨关系的研究

在分析滑坡的地质资料和气象资料的基础上,讨论了降雨诱发滑坡的机制,并深入探讨了滑坡与降雨的关系,包括:滑坡与降雨的分布特点、滑坡与降雨频次之间的关系、滑坡与降雨在时间上的关系等。结果表明:滑坡发生的概率和滑坡数量不仅与降雨量的大小成正相关关系,而且与滑坡发生的当天降雨及前期降雨特征关系密切。     

灰岩区降雨型滑坡软弱夹层的三轴试验强度研究

国道105江西赣州龙南县段穿越灰岩区,局部边坡因含有顺向软弱夹层,斜坡稳定差,在降雨作用下极易发育滑坡,对公路的建设和运营影响较大。为查明灰岩区降雨对粉质黏土软弱夹层的强度与变形特性的影响,采用标准应力途径GDS三轴试验系统,对4组不同基质吸力条件下、3组不同净围压下的试样进行试验,分析得到基质吸力与最大剪应力的关系曲线、应变与偏应力的关系曲线、净围压与偏应力的关系曲线,采用非饱和土双应力变量强度理论进行分析。结果表明:低围压向高围压转变过程中,滑带土应力应变曲线由加工软化型向加工硬化型转变;在相同围压条件下,基质吸力由低向高变化过程中,滑带土在低吸力条件下表现为应变软化,在高吸力时表现为加工硬化;总粘聚力与基质吸力呈线性增长关系,其增长斜率夹角为基质吸力相关角φ~b=15.5°;当基质吸力为0 kPa、30 kPa、60 kPa、90 kPa时,其总粘聚力分别为:22.7 kPa、33.4 kPa、43.8 kPa和46.9 kPa,内摩擦角φ′分别为21.8°、23.6°、26.2°和24.5°;最后根据Fredlund非饱和土双应力强度理论,提出了该滑坡滑带土的抗剪强度修正公式。     

间歇型降雨作用下缓倾滑坡稳定性数值模拟

为研究间歇型降雨对缓倾滑坡稳定性的影响,以洛带樱桃沟滑坡为例,通过设置不同的间歇工况对洛带樱桃沟滑坡进行数值模拟,结果表明:非雨季坡体稳定性受间歇型降雨影响显著,且雨停后坡体稳定性恢复能力较弱;雨季同等雨量下,间歇周期越长,坡体越不稳定;长期间歇后的首次降雨对坡体强度弱化影响显著;降雨入渗易在缓倾坡体基岩面上储存,形成暂态地下水位和坡向渗流场,入渗水主要起参数弱化作用,饱和区的渗流推力对坡体安全系数影响较小;随着坡体水位的抬升,坡体安全系数对降雨的敏感性逐渐被削弱;降雨易在缓坡处聚集,形成局部高孔隙水压力区域,增强了坡体的储水能力;缓倾滑坡稳定性系数波动幅度小,在间歇型降雨作用下易发生蠕变滑动。     

水库型滑坡灾害综合灾情评价模型研究

分析了滑坡事件的成灾机理,认为滑坡的灾害效应包含孕育灾害的自然环境、社会环境和自然-滑坡体-社会相互作用系统.在此基础上,将滑坡灾害综合灾情评价结构体系分为危险性评价、易损性评价、破坏损失评价、防灾减灾工程评价四个部分.针对水库型点源滑坡,建立了综合灾情评价的连续函数模型.     

降雨诱发型残坡积土滑坡形成机理分析

以马家村滑坡为例,用有限元方法分析了降雨入渗条件下残坡积土斜坡的暂态非饱和渗流场,用极限平衡方法分析了残坡积土斜坡的渗流稳定性。分析了斜坡结构、临空面、降雨对斜坡变形与稳定性的影响,分析了降雨诱发残坡积土滑坡的过程。降雨诱发残坡积土滑坡的机理为:降雨入渗使残坡积土斜坡中形成软弱带;坡脚开挖使斜坡坡面出现拉张裂隙;降雨使坡面裂隙中充满水,导致斜坡土体饱和,抗剪强度降低,同时产生动水压力,不利于斜坡的稳定;当斜坡的下滑力大于抗滑力时发生滑动。     

降雨型泥石流（水石流）预报模型研究

根据泥石流暴发具有某种周期性的特点，在获取了大量野外调查资料和历史资料的基础上，对降雨型泥石流进行了预报模型研究，并以北京市北部山区密云县为例作了泥石流预报尝试。以层次分析法和多元回归方法所得出的泥石流空间预报和时间预报模型对于泥石流的预报具有重要意义。     

容县2010年6月滑坡灾害降雨阈值研究

大暴雨常引起群发性滑坡灾害的发生,对大暴雨引起的滑坡进行预警显得尤为重要,而确定诱发群发性滑坡的降雨阈值是预警的关键。在容县2010年6月初暴雨及其诱发的滑坡数据基础上,分析降雨和滑坡发生数量的相关性;采用降雨强度-降雨历时模型的统计分析方法,建立不同滑坡发生概率的降雨强度-降雨历时阈值线,且用ROC方法对阈值线进行检验。研究结果表明：滑坡发生数量和降雨量相关性为0.507;采用ROC方法分析得到滑坡发生概率为10%、50%、90%,阈值线的准确率分别为0.70、0.75、0.39,漏报率分别为0.05、0.23、0.93,误报率分别为0.75、0.29、0.04;综合以上指标,将50%阈值线作为研究区的阈值线,并进一步分析该线在不同日数下诱发滑坡的降雨阈值,作为容县群发性降雨型滑坡灾害预警分析。     

降雨诱发顺层岩质及土质滑坡动态预警力学模型

对于降雨诱发的顺层岩质滑坡,当滑坡后缘有裂隙存在时,水通过裂隙渗入坡体内部导致滑带土的软化和抗剪强度减小,同时,由于裂隙水的静水压力以及扬压力的影响,滑坡体稳定性随降雨而动态变化;对于降雨诱发的土质滑坡,坡体的增重和滑面的抗剪强度降低使滑坡体稳定性不断变化。通过考虑岩质滑坡后缘裂隙静水压力、扬压力、滑面软化的动态变化过程以及土质滑坡浸润面高度、软化作用的动态变化过程建立了这两类滑坡的稳定性系数预警模型,并验证了模型在顺层岩质滑坡中的准确性。     

平面滑动型涉水岩质滑坡速度计算模型研究

很多大水库有大量的库岸滑坡涉水,水阻力无疑是涉水滑坡运动速度的一个最重要影响因素.将水中运动块体迎水面所受的总阻力分为静水阻力和运动阻力两部分,基于块体水下运动阻力实验,分析了不同运动速度和不同涉水深度对水下运动块体迎水面所受到的水阻力的影响,确定了水下运动块体迎水面的水阻力计算模型;以平面滑动型涉水岩质滑坡为模型,分析了水下部分静水压力的计算模型,结合滑坡运动的动力学和运动学方程,提出了平面滑动型涉水岩质滑坡运动速度计算模型.     

长江三峡库区滑坡变形统计特征研究

三峡库区受到蓄水影响的滑坡众多,其对库区人民生命财产构成严重威胁。该文通过统计得出,从2003年6月10日蓄水以来,2 619个涉水滑坡中有674个出现变形或失稳。经过分析得出:(1)三峡库区滑坡75.5%的变形发生在分阶段蓄水周期内,54.3%的变形发生在三个初次升降周期内;在分阶段蓄水期内64.1%滑坡变形发生在库水上升及稳定阶段;在正常运营周期内,75.7%滑坡变形发生在库水下降及稳定阶段。(2)滑坡变形与库水位变动过程具有明显的相关性,但在库水循环变动作用下滑坡变形数量及变形程度呈现逐年减少变缓的趋势。(3)滑坡变形动态因素为库水位升降与降雨,内在因素主要受斜坡结构、滑面形态、涉水程度、渗透特性的影响。     

降雨诱发公路滑坡社会风险评估∗

降雨诱发公路滑坡灾害威胁着行车人员的生命安全,评估公路滑坡社会风险具有重要意义。然而,目前的公路滑坡社会风险评估方法无法考虑不同伤亡人数的年发生概率。针对上述不足,提出公路滑坡两类影响方式下不同伤亡人数的年发生概率计算方法,两类影响方式分别为运动滑体冲击行进中车辆和运动车辆碰撞已滑落滑体。提出的方法被用于评估香港地区青山公路某滑坡社会风险。首先基于中国香港历史滑坡数据统计获得降雨诱发该滑坡的年发生概率,之后采用经验公式预测该滑坡可能的滑动距离,最后基于全概率理论对两类影响方式下不同伤亡人数的年发生概率分别进行计算,并基于F?N 图对社会风险进行评价。评价结果表明不同类型车辆人员的伤亡风险互不相同,运动滑体冲击行进中车辆造成的人员伤亡风险低于运动车辆碰撞已滑落滑体造成的人员伤亡风险。