CN107784389A - 一种地质灾害双层次控制变量预报方法及应用 - Google Patents

一种地质灾害双层次控制变量预报方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地质灾害双层次控制变量预报方法，包括以下步骤：a、划分地形条件、地质条件和引发条件，合并影响类型相同的因素；b、调查和收集地质灾害点及附近的地形条件、地质条件、引发条件的具体小的条件参数；c、双层次控制变量；d、获得由一个参数表达的综合的地形引发条件变量，即地形引发因子；e、获得由一个参数表达的综合的地形引发及地质变量，即地质灾害预报模型；f、地质灾害预报模型中，与地质灾害发生的可能性大小对应的临界值，为预报判据。本发明不受研究条件的变化而变化，只要形成机理相同，控制变量合适，就能够推广到不同区域应用，研究的变量关系具有普适性。

Description

一种地质灾害双层次控制变量预报方法及应用
技术领域
本发明涉及到地质灾害防治工程领域，尤其涉及一种地质灾害双层次控制变量预报方法及应用。
背景技术
影响地质灾害形成和预报的因素有50个左右，面对如此多的影响因素，现在的预报方法大多通过统计等方法研究得出。但是仅仅是统计这些因素，研究相关性，很难取得理想的效果。
控制变量法在经典物理学研究中被广泛采用，尤其是在物理实验科学中应用最多，如经典的导线电阻与导线的长度与截面积的关系研究中，用到了控制变量法：分别研究导线电阻与导线的长度的关系、导线电阻与导线截面积的关系，最后获得了导线电阻与导线的长度和截面积的综合关系。控制变量法的研究方法是：每一次研究，控制其他变量不变，只研究其中两个变量的关系。控制变量法的优点是：不受研究条件的变化而变化，因此研究的变量关系具有普适性。这种方法在实验研究中采用较多，因为比较容易控制其他变量不变。但是控制变量法在地球科学研究中，尤其是野外调查研究地质灾害预报中应用极少。这是因为野外调查研究地质灾害预报中的影响因素太多，野外数据有限，很难控制其他变量不变，无法满足控制其他变量不变，研究另外两个变量的关系的要求。当地质灾害预报的案例比较集中发生时，如有多点的地质灾害在某次降雨过程中集中在一个相对较小的区域内发生时，就具备采用控制变量法研究地质灾害预报的条件。
地质灾害预报的科学问题涉及的因素很多，包括地质环境背景、人为因素和诱发因素等，也可以归结为三个大类条件：地形条件、地质条件和引发条件。地质灾害的引发条件有降雨、地震、人为因素中的一个或其组合。双层次控制变量法在有多点的地质灾害在某次过程中集中在一个相对较小的区域内发生时，就可以研究地质灾害预报。地质灾害预报的双层次是指：第一层次，三个大类条件：地形条件、地质条件、引发条件；第二层次，三个大类条件的具体小条件，如地形条件中的面积、坡度、坡向、高程等，地质条件中的抗压强度、渗透系数、岩性、风化程度等，引发条件中的降雨量、降雨强度、地震峰值加速度、地震持续时间、地震震源深度等。
公开号为CN101477206，公开日为2009年07月08日的中国专利文献公开了一种地质灾害应急监测预报系统，其特征是：包括，全天候连续监测雷达：采用雷达扫描定位，直观快速监测比较雷达应答器的运行轨迹，结合当地地形的地表移动物体趋势，分析判断灾害形成的地点、时间，配合其它地震、或降雨量信息得出基本成因，灾害将要影响的地域范围和预测灾害发生的时间段、安全撤离路线相关信息；雷达应答器：无规则均匀投放在已经形成或预测形成的地质灾害区域内，其结构为：雷达应答电子线路板牢固安装在密闭薄壳体内，壳体表面覆盖敏感涂料涂层；它在雷达扫描屏幕上显示一个应答点。
该专利文献公开的地质灾害应急监测预报系统，具有标准化的产品结构，快速响应下，对成因较明确，有一定预见性；但是，区域较局限，不能在不同区域应用，普适性差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种地质灾害双层次控制变量预报方法及应用，本发明不受研究条件的变化而变化，只要形成机理相同，控制变量合适，就能够推广到不同区域应用，研究的变量关系具有普适性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种地质灾害双层次控制变量预报方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将地质灾害发生因素划分为地形条件、地质条件和引发条件，根据具体的地质灾害形成机理删去没有影响或影响比较小的因素，再合并影响类型相同的因素；
b、调查和收集地质灾害点及附近的地形条件、地质条件、引发条件的具体小的条件参数；
c、双层次控制变量，第一层次，在地质条件相同和引发条件相同情况下，研究地形条件；第二层次，控制一些地形因素变量不变，研究另外两个地形因素变量的关系，再由这两个地形因素的关系研究另外一个地形因素与这两个地形因素的综合关系，获得新的三个地形因素的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合地形条件变量，即地形因子；
d、返回第一层次，在地质条件相同的区域，在已有的地形因子的基础上，研究引发条件；进入第二层次，控制其他引发条件的变量不变，研究其他一个引发变量与地形因子的关系，再由这个引发变量与地形因子的关系，研究另外一个引发因素与这个引发变量与地形因子的关系，获得新的两个引发变量与地形因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发条件变量，即地形引发因子；
e、再回到第一层次，在已有的地形引发因子的基础上，研究地质条件；进入第二层次中，控制一些地质因素变量不变，研究其他一个地质变量与地形引发因子的关系，再由这个地质变量与地形引发因子的关系，研究另外一个地质因素与这个地质变量与地形引发因子的关系，获得新的两个地质与地形引发因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发及地质变量，即地质灾害预报模型；
f、地质灾害预报模型中，与地质灾害发生的可能性大小对应的临界值，为预报判据。
本发明，适用于不同地区的地质灾害预报。
进一步，本发明，适用于泥石流、滑坡或崩塌与地质有关的自然灾害的预报。
本发明的基本原理如下：
地质灾害的影响因素很多，但都可以归结为地质、地形、诱发等三大类条件，每一类条件又包含了多达10个左右的独立影响因素。将如此多的因素一起研究，必然会分不清楚各因素之间的真实关系，造成混乱，最终结果就是一些区域性(地质条件基本相同，地形条件类似，部分诱发因素相近)的研究结果，不能用于其他区域(地质条件、地形条件、诱发条件都不相同)。这是目前地质灾害预报中存在的最大问题。本发明的基本原理是研究影响地质灾害发生的各因素之间的内在关系，最后整合出所有因素之间的内在关系，从而给出地质灾害发生的临界值，预报地质灾害的发生。要实现研究影响地质灾害发生的各因素之间的内在关系，就必须：1)控制三大条件中的两大条件相同(第一层次)；2)研究另外一大条件，控制其他因素相同，仅两个因素有变化，对比研究地质灾害发生与否与这两个因素之间的组合关系，从而得到影响地质灾害发生的这两个因素之间的内在关系，并在这两个因素的关系的基础上，研究第三个因素与这两个因素的关系，以此类推(第二层次)。这两个层次都是通过控制变量的方法，仅研究单个条件，或两个因素(或前面研究得到的组合因素与另外一个因素)与地质灾害发生与否的关系，因此研究得出的关系是内在的，普适性的关系，适用于所有地区。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、目前对地质灾害预报的研究往往局限在某个特定的研究区内，因为该研究区内的地质条件基本相同，地形条件类似，部分诱发因素相近，因此可以获得一些预报方法与临界值，但是其方法基本都是只包含部分特定的诱发条件，不能用于其他地质条件、地形条件、诱发条件都不相同的区域。本发明采用步骤a-f，形成一个完整的技术方案，较现有技术而言，同时考虑地质条件、地形条件、诱发条件等三大条件，并通过控制其中两个条件不变，独立研究另外一个条件，并在该条件内控制其他因素不变，研究两个因素的内在关系，最终一步一步获得所有条件内的各因素关系；再研究另外一个条件，再到研究第三个条件，最后获得三大条件的关系。因此，本发明不受研究条件的变化而变化，只要形成机理相同，控制变量合适，就能够推广到不同区域应用，本发明不是局地的区域性预报方法，是具有普适性的预报方法，比目前所有的地质灾害预报方法都有广泛的适用性和可靠性。
二、本发明，适用于不同地区的地质灾害预报，不受区域的限制，也不受区域地质特征的限制，在地形和诱发条件方面也不受限制，具有很好的普适性。
三、本发明，适用于泥石流、滑坡或崩塌与地质有关的自然灾害的预报，泥石流、滑坡和崩塌都有不同的形成机理，对应有不同的影响其发生的地质、地形和诱发条件，以及对应的不同的各影响因素，可以根据不同的形成机理和不同的影响条件及其不同的影响因素，分别研究得出泥石流、滑坡和崩塌的预报；可以用于相同机理下的各个地区和不同地质特征下的泥石流、滑坡和崩塌的预报，较现有技术任何预报方法都更加可靠，适用性更强。
具体实施方式
实施例1
一种地质灾害双层次控制变量预报方法，包括以下步骤：
a、将地质灾害发生因素划分为地形条件、地质条件和引发条件，根据具体的地质灾害形成机理删去没有影响或影响比较小的因素，再合并影响类型相同的因素；
b、调查和收集地质灾害点及附近的地形条件、地质条件、引发条件的具体小的条件参数；
c、双层次控制变量，第一层次，在地质条件相同和引发条件相同情况下，研究地形条件；第二层次，控制一些地形因素变量不变，研究另外两个地形因素变量的关系，再由这两个地形因素的关系研究另外一个地形因素与这两个地形因素的综合关系，获得新的三个地形因素的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合地形条件变量，即地形因子；
d、返回第一层次，在地质条件相同的区域，在已有的地形因子的基础上，研究引发条件；进入第二层次，控制其他引发条件的变量不变，研究其他一个引发变量与地形因子的关系，再由这个引发变量与地形因子的关系，研究另外一个引发因素与这个引发变量与地形因子的关系，获得新的两个引发变量与地形因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发条件变量，即地形引发因子；
e、再回到第一层次，在已有的地形引发因子的基础上，研究地质条件；进入第二层次中，控制一些地质因素变量不变，研究其他一个地质变量与地形引发因子的关系，再由这个地质变量与地形引发因子的关系，研究另外一个地质因素与这个地质变量与地形引发因子的关系，获得新的两个地质与地形引发因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发及地质变量，即地质灾害预报模型；
f、地质灾害预报模型中，与地质灾害发生的可能性大小对应的临界值，为预报判据。
目前对地质灾害预报的研究往往局限在某个特定的研究区内，因为该研究区内的地质条件基本相同，地形条件类似，部分诱发因素相近，因此可以获得一些预报方法与临界值，但是其方法基本都是只包含部分特定的诱发条件，不能用于其他地质条件、地形条件、诱发条件都不相同的区域。本发明采用步骤a-f，形成一个完整的技术方案，较现有技术而言，同时考虑地质条件、地形条件、诱发条件等三大条件，并通过控制其中两个条件不变，独立研究另外一个条件，并在该条件内控制其他因素不变，研究两个因素的内在关系，最终一步一步获得所有条件内的各因素关系；再研究另外一个条件，再到研究第三个条件，最后获得三大条件的关系。因此，本发明不受研究条件的变化而变化，只要形成机理相同，控制变量合适，就能够推广到不同区域应用，本发明不是局地的区域性预报方法，是具有普适性的预报方法，比目前所有的地质灾害预报方法都有广泛的适用性和可靠性。
实施例2
一种地质灾害双层次控制变量预报方法，包括以下步骤：
a、将地质灾害发生因素划分为地形条件、地质条件和引发条件，根据具体的地质灾害形成机理删去没有影响或影响比较小的因素，再合并影响类型相同的因素；
b、调查和收集地质灾害点及附近的地形条件、地质条件、引发条件的具体小的条件参数；
c、双层次控制变量，第一层次，在地质条件相同和引发条件相同情况下，研究地形条件；第二层次，控制一些地形因素变量不变，研究另外两个地形因素变量的关系，再由这两个地形因素的关系研究另外一个地形因素与这两个地形因素的综合关系，获得新的三个地形因素的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合地形条件变量，即地形因子；
d、返回第一层次，在地质条件相同的区域，在已有的地形因子的基础上，研究引发条件；进入第二层次，控制其他引发条件的变量不变，研究其他一个引发变量与地形因子的关系，再由这个引发变量与地形因子的关系，研究另外一个引发因素与这个引发变量与地形因子的关系，获得新的两个引发变量与地形因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发条件变量，即地形引发因子；
e、再回到第一层次，在已有的地形引发因子的基础上，研究地质条件；进入第二层次中，控制一些地质因素变量不变，研究其他一个地质变量与地形引发因子的关系，再由这个地质变量与地形引发因子的关系，研究另外一个地质因素与这个地质变量与地形引发因子的关系，获得新的两个地质与地形引发因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发及地质变量，即地质灾害预报模型；
f、地质灾害预报模型中，与地质灾害发生的可能性大小对应的临界值，为预报判据。
本发明，适用于不同地区的地质灾害预报。
不受区域的限制，也不受区域地质特征的限制，在地形和诱发条件方面也不受限制，具有很好的普适性。
进一步，本发明，适用于泥石流、滑坡或崩塌与地质有关的自然灾害的预报。
泥石流、滑坡和崩塌都有不同的形成机理，对应有不同的影响其发生的地质、地形和诱发条件，以及对应的不同的各影响因素，可以根据不同的形成机理和不同的影响条件及其不同的影响因素，分别研究得出泥石流、滑坡和崩塌的预报；可以用于相同机理下的各个地区和不同地质特征下的泥石流、滑坡和崩塌的预报，较现有技术任何预报方法都更加可靠，适用性更强。
地质灾害预报具体流程如下：
地质灾害发生的影响因素包括：
地形条件A，A指大类条件，地形因子，地形条件中包括很多具体的条件，A1，A2，A3，A4，A5……
引发条件B，B指大类条件，引发因子，引发条件中包括很多具体的条件，B1，B2，B3，B4，B5……
地质条件C，C指大类条件，地质因子，地质条件中包括很多具体的条件，C1，C2，C3，C4，C5……
首先，根据地质灾害的形成机理，删去没有影响，或影响比较小的因素，合并一些影响类型相同的因素，量纲分析法合并不同量纲参数获得无量纲化的因素；必要条件单列出来：
A1，A2，A3，A4，A5……简化，合并后：a1，a2，a3，a4……
B1，B2，B3，B4，B5……简化，合并后：b1，b2，b3，b4……
C1，C2，C3，C4，C5……简化，合并后：c1，c2，c3，c4……
其次，野外调查和收集地质灾害发生点和附近未发生点的各因素数据；对于不满足必要条件的点的数据(未发生点)，全部舍去。
再次，分两个层次研究地质灾害预报：
地形条件A(第一层次)
第二层次：引发条件、地质条件相同：a3，a4，a5…等不变，研究a1与a2关系：对比地质灾害发生与未发生点的a1与a2值，以最大程度区分开地质灾害发生与否为标准，得出a1与a2关系：得到a12。
第二层次：引发条件、地质条件相同：a4，a5…等不变，研究a12与a3关系：对比地质灾害发生与未发生点的a12与a3值，以最大程度区分开地质灾害发生与否为标准，得出a12与a3关系：得到a123。
第二层次：依次类推，得到由a12345…组成的地形因子A。
引发条件B(第一层次)
第二层次：地质条件相同：b2，b3，b4，b5…等不变，研究A与b1关系：对比地质灾害发生与未发生点的A与b1值，以最大程度区分开地质灾害发生与否为标准，得出A与b1关系：得到Ab1。
第二层次：地质条件相同：b3，b4，b5…等不变，研究Ab1与b2关系：对比地质灾害发生与未发生点的Ab1与b2值，以最大程度区分开地质灾害发生与否为标准，得出Ab1与b2关系：得到Ab12。
第二层次：依次类推，得到由Ab12345…组成的地形与引发因子：AB，B＝b12345…
地质条件C(第一层次)
第二层次：c2，c3，c4，c5…等不变，研究AB与c1关系：对比地质灾害发生与未发生点的AB与c1值，以最大程度区分开地质灾害发生与否为标准，得出AB与c1关系：得到ABc1。
第二层次：c3，c4，c5…等不变，研究ABc1与c2关系：对比地质灾害发生与未发生点的ABc1与c2值，以最大程度区分开地质灾害发生与否为标准，得出ABc1与c2关系：得到ABc12。
第二层次：依次类推，得到由ABc12345…组成的地形与引发及地质因子：ABC，C＝c12345…
地形因子A、引发因子B、地质因子C之间的关系ABC即为地质灾害预报模型。
最后，ABC为地质灾害预报模型，与地质灾害发生的可能性大小对应的临界值，为预报判据。临界值可以有3-4个，将区域划分为4-5个区域，对应临界值从小到大，地质灾害的预报等级：可能性也从小到大。

Claims (3)

1.一种地质灾害双层次控制变量预报方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、将地质灾害发生因素划分为地形条件、地质条件和引发条件，根据具体的地质灾害形成机理删去没有影响或影响比较小的因素，再合并影响类型相同的因素；
b、调查和收集地质灾害点及附近的地形条件、地质条件、引发条件的具体小的条件参数；
c、双层次控制变量，第一层次，在地质条件相同和引发条件相同情况下，研究地形条件；第二层次，控制一些地形因素变量不变，研究另外两个地形因素变量的关系，再由这两个地形因素的关系研究另外一个地形因素与这两个地形因素的综合关系，获得新的三个地形因素的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合地形条件变量，即地形因子；
d、返回第一层次，在地质条件相同的区域，在已有的地形因子的基础上，研究引发条件；进入第二层次，控制其他引发条件的变量不变，研究其他一个引发变量与地形因子的关系，再由这个引发变量与地形因子的关系，研究另外一个引发因素与这个引发变量与地形因子的关系，获得新的两个引发变量与地形因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发条件变量，即地形引发因子；
e、再回到第一层次，在已有的地形引发因子的基础上，研究地质条件；进入第二层次中，控制一些地质因素变量不变，研究其他一个地质变量与地形引发因子的关系，再由这个地质变量与地形引发因子的关系，研究另外一个地质因素与这个地质变量与地形引发因子的关系，获得新的两个地质与地形引发因子的综合关系，以此类推，最后获得由一个参数表达的综合的地形引发及地质变量，即地质灾害预报模型；
f、地质灾害预报模型中，与地质灾害发生的可能性大小对应的临界值，为预报判据。
2.根据权利要求1所述的一种地质灾害双层次控制变量预报方法的应用，其特征在于：适用于不同地区的地质灾害预报。
3.根据权利要求1所述的一种地质灾害双层次控制变量预报方法的应用，其特征在于：适用于泥石流、滑坡或崩塌与地质有关的自然灾害的预报。
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