CN111144762A - 一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，本发明将一个单体地面地质灾害的风险值定义为：灾害易发度、危险度、单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度和承灾体延米价值，这四个指标的乘积，即每条预选施工线路中的每一个单体地面地质灾害的风险值均由上述方法获得，那么每条预选施工线路的总风险值即由该条线路上所有单体地面地质灾害风险值叠加获得，最后，通过对比每一条预选施工线路的总风险值，即可实现最优铁路线路的筛选。

Description

一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法
技术领域
本发明涉及铁路工程选线技术领域，具体涉及一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法。
背景技术
目前随着我国西部深度开发战略的实施，一系列重大型铁路工程将要实施，如川藏铁路、滇藏铁路等。这些区域地质环境极为复杂，铁路线路走线多以隧道为主，且多为深埋长大隧道，灾害易发，尤其在地质环境复杂的西南艰险山区，工程灾害问题日益凸显，尤其在地面地质灾害发育区域，地质灾害对铁路工程的施工、运营等造成严重的生命财产损失。所以，目前都会对铁路工程的预选施工线路进行地质灾害风险评估，选出最合理的线路方案，以此来降低工程安全风险，规避重大地质灾害隐患，进而减少施工工期以及资源的浪费。
目前，对于多源地质灾害风险评估选线，存在以下不足：
(1)铁路工程地质灾害风险评估选线多以单一种类地质灾害为对象，或滑坡，或泥石流，或崩塌等，很少有将铁路工程沿线多种地质灾害同时进行评估的，造成选线结果不合理，无法合理规避地质灾害。
(2)少部分考虑多种地质灾害风险的，对于多源地质灾害风险评估选线，研究采用的是针对不同类型地质灾害使用不同评价方法，这样在做决策时面对多个不同标准下的风险值，难以综合权衡利弊，并作出最优选择，影响选线的合理性。
发明内容
为了解决铁路工程选线中所存在的多以单一种类地质灾害为对象和无法对多种地质灾害进行统一评价的问题，本发明的目的在于提供一种采用线路上多种地质灾害为对象，并对线路上不同的地质灾害统一进行风险评估，并使风险结果具有可叠加性的铁路线路筛选方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，包括以下步骤：
S101.获取某条铁路工程所有的预选施工线路；
S102.针对某条预选施工线路，获取该条预选施工线路上所有的单体地面地质灾害；
S103.针对该条预选施工线路上的第i个单体地面地质灾害，分别计算第i 个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi、危险度Wi、第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi和承灾体延米价值Mu；
S104.根据公式Ri＝Yi×Wi×Bfi×Mu，得到该条预选施工线路中第i个单体地面地质灾害的风险值Ri；
S105.根据公式
Figure RE-GDA0002417756610000021
计算得到该条预选施工线路的总风险值Rj，其中，n为该条预选施工线路中单体地面地质灾害的个数；
S106.获取下一预选施工线路，重复步骤S102～S105，直到将铁路工程中每条预选施工线路的总风险值Rj计算完毕为止；
S107.通过比较每条预选施工线路的总风险值Rj的大小，选择总风险值最小的作为最优的预选施工线路。
优化的，所述第i个单体地面地质灾害包含若干个影响指标。
优化的，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi由以下步骤得出：
S103a.使用1～9标度法构造若干个影响指标的判断矩阵，并通过所述判断矩阵计算每个影响指标的权重；
S103b.根据每个影响指标的权重，对每个影响指标进行等级划分，并对每个等级进行赋值，得到第i个单体地面地质灾害的易发度预测表；
S103c.获取每个影响指标的实际地形值，将每个影响指标的实际地形值与所述易发度预测表进行匹配，得到每个影响指标对第i个单体地面地质灾害的易发性预测值；
S103d.将每个影响指标对应的易发性预测值进行求和计算，得到第i个单体地面地质灾害的易发性预测值；
S103e.根据所述第i个单体地面地质灾害的易发性预测值，得到所述第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi。
优化的，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害的危险度Wi由以下步骤得出：
S201.获取预选施工线路与第i个单体地面地质灾害所在位置的直线距离 S；
S202.根据经验公式获取第i个单体地面地质灾害发生后的最大运动距离 L；
S203.判断S的大小以及S与L的大小，若S≤0，则灾害的危险度Wi＝1，若 S＞0，且L≥S，则灾害的危险度Wi＝1，若S＞0，且L＜S，则灾害的危险度Wi＝0。
优化的，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi，由以下步骤得出：
S301.获取第i个单体地面地质灾害的多个案例；
S302.根据线性拟合方法得出第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi与第i个单体地面地质灾害滑源区最大宽度B的线性关系；
S303.根据所述线性关系，计算得到所述第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi。
优化的，所述单体地面地质灾害分别为滑坡地面地质灾害、崩塌地面地质灾害、泥石流地面地质灾害和水体溃决地面地质灾害。
优化的，所述滑坡地面地质灾害、所述崩塌地面地质灾害、所述泥石流地面地质灾害和所述水体溃决地面地质灾害的影响指标均包括孕灾环境影响指标和外界诱发影响指标。
优化的，所述滑坡地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括坡度、坡高、坡向、规模和变形迹象，所述滑坡地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量和地震烈度；
所述崩塌地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括坡度、坡高、崩塌规模、岩体结构、现有变形迹象和风化程度，所述崩塌地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量和地震烈度；
所述泥石流地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括松散物质储量、流域面积、主沟长度和主沟纵比降，所述泥石流地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量、冰川面积和植被覆盖率；
所述水体溃决地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括库容、坝宽和冰川面积，所述水体溃决地面地质灾害的外界诱发影响指标包括流域面积、地震烈度和库岸崩滑体发育情况。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供了一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，本发明集合了铁路工程所有的预选施工线路，同时将每条预选施工线路上所有的单体地面地质灾害作为风险对象，计算出每个单体地面地质灾害的风险值，最后将每条预选施工线路上的每个单体地面地质灾害的风险值进行叠加，从而得到该条预选施工线路的总风险值，进而通过对比每条预选施工线路的总风险值，即可判断出最优的预选施工线路。
具体原理如下：
本发明将一个单体地面地质灾害的风险值定义为：灾害易发度、危险度、单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度和承灾体延米价值，这四个指标的乘积，即每条预选施工线路中的每一个单体地面地质灾害风险值均由上述方法获得，那么每条预选施工线路的总风险值即由该条线路上所有单体地面地质灾害风险值叠加获得，最后，通过对比每一条预选施工线路的总风险值，即可实现最优线路的筛选。
通过上述设计，本发明采用多种单体地面地质灾害为风险对象，避免了传统选线评估方法中只采用单个地面地质灾害所存在的选线结果不合理的问题，同时，本发明对每个单体地面地质灾害采用统一量化评估方法，实现了风险评估的可叠加性，进一步的提高了选线的合理性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法的步骤示意图。
图2是本发明提供的基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法的流程框图。
图3是发明提供的滑坡地面地质灾害对预选施工选路的影响宽度拟合曲线示意图。
图4是本发明提供的崩塌地面地质灾害对预选施工选路的影响宽度拟合曲线示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A 和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
实施例一
如图1～4所示，本实施例所提供的基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，包括以下步骤：
S101.获取某条铁路工程所有的预选施工线路。
S102.针对某条预选施工线路，获取该条预选施工线路上所有的单体地面地质灾害。
步骤S101和S102则是获取铁路工程线路的所有预选施工线路，以及每条预选施工线路上的单体地面地质灾害。如在铁路线性工程中，一条铁路线性工程，可能对应有4条预选施工线路。而步骤S101和步骤S102则是获取这4条预选施工线路，以每条预选施工线路上存在的单体地面地质灾害。
对每条预选施工线路上的单体地面地质灾害获取完毕后，则进行步骤S103，得到每个单体地面地质灾害的风险值。
S103.针对该条预选施工线路上的第i个单体地面地质灾害，分别计算第i 个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi、危险度Wi、第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi和承灾体延米价值Mu。
S104.根据公式Ri＝Yi×Wi×Bfi×Mu，得到该条预选施工线路中第i个单体地面地质灾害的风险值Ri。
所述步骤S103和步骤S104则是风险值的定义与计算，具体为：
本发明将单个单体地面地质灾害的风险值定义为以下4个指标的乘积：
分别为灾害易发度、危险度、单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度和承灾体延米价值。
即每一个单体地面地质灾害的风险值Ri均可以用上述4个指标的乘积进行综合表示，则本发明将不同的单体地面地质灾害的风险评价统一化，能够实现不同单体地面地质灾害风险值的叠加，避免了传统多个地面地质灾害风险评价采用不同评价方法，无法做到合理叠加的问题，大大的提高了采用多个地面地质灾害为风险对象，所得出的选线结果的合理性。
S105.根据公式
Figure RE-GDA0002417756610000071
计算得到该条预选施工线路的总风险值Rj，其中，n为该条预选施工线路中单体地面地质灾害的个数。
所述步骤S105则是进行叠加的过程，由于每条预选施工线路上不仅仅只有一个单体地面地质灾害，所以，经过步骤S104后，即可得出一条预选施工线路上所有的单体地面地质灾害的风险值，然后将其进行叠加即可得到一条预选施工线路的总风险值Rj。
得出单条预选施工线路的总风险值Rj后，还需要获取其他预选施工线路的总风险值，才能进行对比，根据各条预选施工线路的总风险值筛选出最优的预选施工线路，具体步骤如下：
S106.获取下一预选施工线路，重复步骤S102～S105，直到将铁路工程中每条预选施工线路的总风险值Rj计算完毕为止；
S107.通过比较每条预选施工线路的总风险值Rj的大小，选择总风险值最小的作为最优的预选施工线。
重复执行步骤S102～S105，即可得出所有预选施工线路所对应的总风险值，通过比较每条预选施工线路总风险值的大小，即可得出最优预选施工线路，所对应的则是步骤S106和步骤S107。
当然，在本实施例中，总风险值Rj越小，则代表风险越低。
实施例二
如图1～4所示，本实施例为实施例一中所述基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法的具体实施方式：
首先，本实施例，举例每条预选施工线路上的单体地面地质灾害具体如下：
优化的，所述单体地面地质灾害分别为滑坡地面地质灾害、崩塌地面地质灾害、泥石流地面地质灾害和水体溃决地面地质灾害。
即在本实施例中，选取上述四个单体地面地质灾害作为风险评估对象。
同时，每个单体地面地质灾害又包括若干影响指标，具体为：
所述滑坡地面地质灾害、所述崩塌地面地质灾害、所述泥石流地面地质灾害和所述水体溃决地面地质灾害的影响指标均包括孕灾环境影响指标和外界诱发影响指标。
其中，具体影响指标阐述如下：
所述滑坡地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括坡度、坡高、坡向、规模和变形迹象，所述滑坡地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量和地震烈度。
所述崩塌地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括坡度、坡高、崩塌规模、岩体结构、现有变形迹象和风化程度，所述崩塌地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量和地震烈度。
所述泥石流地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括松散物质储量、流域面积、主沟长度和主沟纵比降，所述泥石流地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量、冰川面积和植被覆盖率；
所述水体溃决地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括库容、坝宽和冰川面积，所述水体溃决地面地质灾害的外界诱发影响指标包括流域面积、地震烈度和库岸崩滑体发育情况。
通过上述设计，每个单体地面地质灾害均可以通过对应的影响指标进行易发性评估，得到每个单体地面地质灾害的易发度。
选取完毕后，即可进行步骤S103，针对每个地面地质灾害，得出其对应的灾害易发度、危险度、对预选施工线路的影响宽度和承灾体延米价值。
下面具体阐述上述4个指标的具体计算过程：
其中，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi由以下步骤得出：
S103a.使用1～9标度法构造若干个影响指标的判断矩阵，并通过所述判断矩阵计算每个影响指标的权重。
S103b.根据每个影响指标的权重，对每个影响指标进行等级划分，并对每个等级进行赋值，得到第i个单体地面地质灾害的易发度预测表。
S103c.获取每个影响指标的实际地形值，将每个影响指标的实际地形值与所述易发度预测表进行匹配，得到每个影响指标对第i个单体地面地质灾害的易发性预测值。
S103d.将每个影响指标对应的易发性预测值进行求和计算，得到第i个单体地面地质灾害的易发性预测值。
S103e.根据所述第i个单体地面地质灾害的易发性预测值，得到所述第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi。
通过步骤S103a～S103e，则可得出第i个单体地面地质灾害的灾害易发度 Yi。
当单条预选施工线路具有上述4个单体地面地质灾害时,n的总数就为4，Y1就为第一个单体地面地质灾害的风险值，当然，四个单体地面地质灾害排序不分先后。
在本实施例中，1～9标度法构造每个单体地面地质灾害影响指标的判断矩阵为一种现有技术，具体原理如下：
评价系数法是价值工程中确定功能价值的一种主要方法，1～9标度法不仅可以对功能之间的重要性及重要性大小进行明确地评价与判断，而且还可以检验并保持评价(判断)过程的一致性。
1～9标度法，就是用1～9之间的九个数(及其倒数)作为评价元素，标度各功能之间的相对重要性大小，形成判断矩阵，具体判断过程如下：
(1)用同等重要、稍微重要、重要、很重要与极端重要五种判断表示功能之间的重要性区别，并按一下规则给予评分：
当Fs与Fb与同等重要时，asb＝1；当Fs与Fb稍微重要一些时，asb＝3；当Fs与Fb重要一些时，asb＝5；当Fs与Fb重要得多时，asb＝7；当Fs与Fb极端重要时， asb＝9；如果属于两者之间，则用2、4、6给予评分。
其中，Fs与Fb表示相互评价的对象。
(2)如Fs与Fb比较的asb，则其对称元素(Fs与Fb比较的结果)为1/asb。
(3)对角线元素(自身)为1，即asb＝1(s＝1,2,...,m；b＝1,2,...,c)。
(4)进行功能系数的确定，功能系数的确定采用求和方式，如权重。
下面对权重的计算进行举例：
如要得出第一影响指标的权重，即当s＝1.b＝1时：
Figure RE-GDA0002417756610000101
其中，
Figure RE-GDA0002417756610000102
其余影响因子的计算即可参照上述。
(5)进行一致性检验，检验评分过程的一致性，可以转换为检验一致性比率CR是否小于0.1，当CR小于0.1时，即认为评分过程具有满意的一致性。
通过上述步骤，即可通过1～9标度法，构造出每个单体地面地质灾害的影响因子的判断矩阵，最后通过判断矩阵中，每个影响指标权重大小对每个影响指标进行等级划分，并对每个等级赋值，进而构建出第i个单体地面地质灾害的易发度预测表。
当单体地面地质灾害为滑坡地面地质灾害时，其判断矩阵以及易发度预测表如表1和表2所示：
表1
Figure RE-GDA0002417756610000111
通过表1可看出，CR值为0.001，小于0.1，一致性检验通过。表1中纵向表头和横向表头的影响指标即是上述提到的Fs与Fb。
根据表1中每个影响指标的权重，即可对每个影响指标进行等级划分和评分，如表1所示，坡度的权重为0.13，即表明坡度的评分的最大值为权重的100 倍，即13。在本实施例中，每个影响指标评分的最大值根据判断矩阵的权重获得，而其它等级划分及每个等级所对应的值可根据多个案例分析总结得到，但最大值不得超过权重的100倍，表2则是滑坡地面地质灾害的易发度预测表。
表2
Figure RE-GDA0002417756610000121
同理可得，其余3个单体地面地质灾害的判断矩阵和易发度预测表，分别如表3～8所示。
表3和表4，分别表示崩塌地面地质灾害的判断矩阵和易发度预测表。
表3
Figure RE-GDA0002417756610000122
表4
Figure RE-GDA0002417756610000131
表5和表6则分别表示泥石流地面地质灾害的判断矩阵和易发度预测表。
表5
Figure RE-GDA0002417756610000132
表6
Figure RE-GDA0002417756610000141
表7和表8则分别表示水体溃决地面地质灾害的判断矩阵和易发度预测表。
表7
Figure RE-GDA0002417756610000142
表8
Figure RE-GDA0002417756610000151
通过上述表格，即可得出每个单体地面地质灾害中，对应影响指标的等级评分，最后通过每个影响指标的实际地性值，与易发性评估表中进行匹配，即可得出相应的易发性预测值。
如滑坡地面地质灾害中，坡度的实际地形值为15度，那么根据其易发度预测表，就可得出坡度对滑坡地面地质灾害的易发性预测值为2，同理，即可得出滑坡地面地质灾害其余影响指标对其的易发性预测值，最后将所有影响指标的易发性预测值进行相加，即可得到滑坡地面地质灾害的易发性预测值，并可根据值的大小进行分级，得到易发性预测值等级表。
在本实施例中，得出的单体地面地质灾害的易发性预测值，可进行量化处理，根据《铁路隧道风险评价与管理暂行规定》中给出的概率等级标准，使之与本实施例中计算获得的易发性预测值进行一一对应，取概率等级中心值作为该单体地面地质灾害的灾害易发度Yi。
表9则是《铁路隧道风险评价与管理暂行规定》中的概率等级标准表。
表10是单体地面地质灾害的易发性预测值等级表。
表9
概率范围 中心值 概率等级描述 概率等级
＞0.3 1 很可能 5
0.03～0.3 0.1 可能 4
0.003～0.03 0.01 偶然 3
0.0003～0.003 0.001 不可能 2
＜0.0003 0.0001 很不可能 1
表10
Figure RE-GDA0002417756610000161
通过表9和表10即可得出每个单体地面地质灾害的易发度，表10中的5 个等级分别与表9中的5个等级一一对应，如滑坡地面地质灾害的易发性预测值为45分，则对应的易发度为0.001，同理，其余三个单体地面地质灾害的灾害易发度也可得出。
在分别得出4个单体地面地质灾害的灾害易发度后，即可进行危险度的计算，具体步骤如下：
其中，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害的危险度Wi由以下步骤得出。
S201.获取预选施工线路与第i个单体地面地质灾害所在位置的直线距离 S。
S202.根据经验公式获取第i个单体地面地质灾害发生后的最大运动距离 L。
S203.判断S的大小以及S与L的大小，若S≤0，则灾害的危险度Wi＝1，若S＞0，且L≥S，则灾害的危险度Wi＝1，若S＞0，且L＜S，则灾害的危险度Wi＝0。
在本实施例中，通过判断第i个单体地面地质灾害所在位置与预选施工线路的直线距离S，单体地面地质灾害发生后的最大运动距离L，两者的大小，进而得出危险度Wi。
在本实施例中，经验公式为一种现有公式，可直接使用。
由于计算单体地面地质灾害的最大运动距离L具有很多中公式，本实施例中，通过采用公式进行依次计算，选出其中值最大的作为单体地面地质灾害的最大运动距离L。
而单个单体地面地质灾害所在位置与预选施工线路的直线距离S则可根据地图直接得出，即根据地图上两者之间的距离，换算得到。
在本实施例，滑坡地面地质灾害采用如下经验公式：
L1＝2(H1-H2)，式中，L1表示滑坡地面地质灾害的运动距离，H1表示滑坡后缘高程，H2表示滑坡前缘高程。
Figure RE-GDA0002417756610000171
式中，L2也表示滑坡地面地质灾害的运动距离，H表示滑坡垂直滑落高度，即坡高，V表示滑坡体积，z,r为系数，其中，z＝-0.15666， r＝0.62419。
Figure RE-GDA0002417756610000172
式中，L3也表示滑坡地面地质灾害的运动距离，H表示滑坡垂直滑落高度，即坡高，α为发源区破裂地面的坡顶、坡脚之间的连线与水平面之间的夹角。
Figure RE-GDA0002417756610000173
式中，L4也表示滑坡地面地质灾害的运动距离，V表示滑坡体积。
采用上述4个经验公式得出来的滑坡地面地质灾害的运动距离，选择其中最大的一个作为滑坡地面地质灾害的最大运动距离L，与S进行比较，具体判断过程如步骤S203。
同时，上述公式可在以下文献中查阅：
[1]吴钟腾.云南彝良麻窝滑坡失稳后的运动危险区预测研究[D].成都理工大学,2014.
[2]Scheidegger A E.On the prediction of the reach and velocity ofcatastrophic landslides:2F,1T,14R.ROCK MECHANICS,V5,N4,1973,P231 –236[J].International Journal of Rock Mechanics&Mining Sciences& GeomechanicsAbstracts.1974,11(3):65.
同理，也可采用经验公式得出崩塌地面地质灾害的最大运动距离：
Figure RE-GDA0002417756610000181
式中，L5为崩塌地面地质灾害的运动距离，H2表示崩塌前后缘高差，V2表示崩塌体积，其中V2≥104m3。
Figure RE-GDA0002417756610000182
式中，L6也为崩塌地面地质灾害的运动距离，H2表示崩塌前后缘高差，V2表示崩塌体积，其中V2＜104m3。
L7＝0.866H2+18.45，式中L7也为崩塌地面地质灾害的运动距离。
通过上述3个公式，也可从3个公式计算出的值中选择最大的一个作为崩塌地面地质灾害的最大运动距离。
上述3个公式可在以下文献中查到：
[3]李为乐，刘清华，何敬等.贵州省乡村地质灾害风险评价与管控示范 [R].成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室.2018.
[4]程强，苏生瑞.汶川地震崩塌滚石坡面运动特征[J].岩土力学. 2014(3):772-776.
同理，泥石流地面地质灾害的最大运动距离也可采用以下经验公式得出：
L8＝8.6(V3 tanθu)0.42，式中，L8为泥石流地面地质灾害的运动距离，V3为物源量，θu为沟道坡度。
L9＝25V3 0.3，式中，L9也为泥石流地面地质灾害的运动距离。
Figure RE-GDA0002417756610000191
式中，L10也为泥石流地面地质灾害的运动距离。
L11＝7.13(V3H3)0.271，式中，L11也为泥石流地面地质灾害的运动距离，H3为流域高差。
Figure RE-GDA0002417756610000192
式中，L12也为泥石流地面地质灾害的运动距离。
L13＝0.36A0.06+0.03(V3H3)0.54-0.18,式中，L13为泥石流地面地质灾害的运动距离，A为流域面积。
通过上述6个经验公式，选出其中最大的一个，即可作为泥石流地面地质灾害的最大运动距离。
上述6个经验公式也可从以下文献中获得：
[5]Ikeya H.Debris flow and its countermeasures in Japan[J]. Bulletinof the International Association of Engineering Geology- Bulletin de l'Association Internationale de Géologie de l'Ingénieur. 1989,40(1):15-33.
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[7]Rickenmann D.Empirical Relationships for Debris Flows[J]. NaturalHazards.1999,19(1):47-77.
[8]Yeung Y A,Friesecke G,Schmidt B.Debris flow characteristics andrelationships in the Central Spanish Pyrenees[J].Natural Hazards &EarthSystem Sciences.2003,3(6):683-691.
[9]常鸣，唐川，苏永超等.雅鲁藏布江米林段泥石流堆积扇危险范围预测模型[J].工程地质学报.2012,20(6):971-978.
由于水体溃决地面地质灾害具有爆发性和突发性的特征，所以，在本实施例中，取水体溃决地面地质灾害的危险度直接为1。
在得出上述4个单体地面地质灾害的危险度后，则可进行第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi和承灾体延米价值Mu的计算。
具体如下：
在本实施例中，承灾体延米价值Mu可通过线性工程施工预算方案得到。
下面对影响宽度的计算进行具体的阐述：
优化的，在步骤S103中，第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi，由以下步骤得出：
S301.获取第i个单体地面地质灾害的多个案例。
S302.根据线性拟合方法得出第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi与第i个单体地面地质灾害滑源区最大宽度B的线性关系。
S303.根据所述线性关系，计算得到所述第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi。
在本实施例中，通过步骤S301～步骤S303则可得出影响宽度，即Bf1表示第一个单体地面地质灾害的影响宽度，而i的个数一共为4个，即上述提到的4 个单体地面地质灾害，而上述4个单体地面地质灾害部分先后排序。
在本实施例中，各单体地面地质灾害的影响宽度均是通过分析案例，采用线性拟合方式得出。
例如：滑坡地面地质灾害，在本实施例中，选取27个典型的滑坡案例，采用线性拟合方式得出滑坡单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度与滑坡地面地质灾害滑源区最大宽度B的线性关系以及拟合曲线。
在本实施例中，通过线性拟合得出的关系式：
Bf1＝0.9877B+105.36
式中，Bf1则为滑坡单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度。
如图3所示，图3为滑坡地面地质灾害对预选施工选路的影响宽度拟合曲线示意图。
同理，通过分析案例，即可得出崩塌地面地质灾害的影响宽度Bf2
Bf2＝0.9667B+118.76。
也可得出拟合曲线，如图所示，图4是本发明提供的崩塌地面地质灾害对预选施工选路的影响宽度拟合曲线示意图。
在本实施例中，线性拟合方式是一种现有技术，可使用excel软件直接得出。
当单体地面地质灾害为泥石流时，还可采用学者Tang等(2012)和常鸣等(2012)利用流域高差、流域面积和流域内物源量等创建了泥石流最大堆积宽度预测模型，得出影响宽度，具体公式如下：
Bfi＝0.40A0.08+0.04(V3H3)0.35-0.23，式中，A为流域面积，H3为流域高差，V3为物源量。
还可采用另外一个公式：
Figure RE-GDA0002417756610000221
通过上述公式，即可得到泥石流地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度。
由于水体溃决地面地质灾害产生后的势能差别过大，在本实施例中，无法用统一的计算标准来计算影响范围，所以，采用水体与预选施工线路的实际地形关系确定其影响宽度。
综上，本实施例就可将上述4个单体地面地质灾害的灾害易发度、危险度、对预选施工线路的影响宽度和承灾体延米价值分别计算得出。
将每个单体地面地质灾害的灾害易发度、危险度、对预选施工线路的影响宽度和承灾体延米价值进行相乘，即可得到该单体地面地质灾害的风险值，最后将所有的单体地面地质灾害的风险值进行相加，即可得到该条预选施工线路的总风险值。
最后，对比每条预选施工线路的总风险值，筛选出其中值最小的一个，即为最优预选施工线路。
综上，采用本发明所提供的基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，具有如下技术效果：
(1)发明采用多种单体地面地质灾害为风险对象，避免了传统选线评估方法中只采用单个地面地质灾害所存在的选线结果不合理的问题，同时，本发明对每个单体地面地质灾害采用统一量化评估方法，实现了风险评估的可叠加性，进一步的提高了选线的合理性。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101.获取某条铁路工程所有的预选施工线路；
S102.针对某条预选施工线路，获取该条预选施工线路上所有的单体地面地质灾害；
S103.针对该条预选施工线路上的第i个单体地面地质灾害，分别计算第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi、危险度Wi、第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi和承灾体延米价值Mu；
S104.根据公式Ri＝Yi×Wi×Bfi×Mu，得到该条预选施工线路中第i个单体地面地质灾害的风险值Ri；
S105.根据公式
Figure FDA0002341952940000011
计算得到该条预选施工线路的总风险值Rj，其中，n为该条预选施工线路中单体地面地质灾害的个数；
S106.获取下一预选施工线路，重复步骤S102～S105，直到将铁路工程中每条预选施工线路的总风险值Rj计算完毕为止；
S107.通过比较每条预选施工线路的总风险值Rj的大小，选择总风险值最小的作为最优的预选施工线路。
2.根据权利要求1所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于：所述第i个单体地面地质灾害包含若干个影响指标。
3.根据权利要求1所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi由以下步骤得出：
S103a.使用1～9标度法构造若干个影响指标的判断矩阵，并通过所述判断矩阵计算每个影响指标的权重；
S103b.根据每个影响指标的权重，对每个影响指标进行等级划分，并对每个等级进行赋值，得到第i个单体地面地质灾害的易发度预测表；
S103c.获取每个影响指标的实际地形值，将每个影响指标的实际地形值与所述易发度预测表进行匹配，得到每个影响指标对第i个单体地面地质灾害的易发性预测值；
S103d.将每个影响指标对应的易发性预测值进行求和计算，得到第i个单体地面地质灾害的易发性预测值；
S103e.根据所述第i个单体地面地质灾害的易发性预测值，得到所述第i个单体地面地质灾害的灾害易发度Yi。
4.根据权利要求2所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害的危险度Wi由以下步骤得出：
S201.获取预选施工线路与第i个单体地面地质灾害所在位置的直线距离S；
S202.根据经验公式获取第i个单体地面地质灾害发生后的最大运动距离L；
S203.判断S的大小以及S与L的大小，若S≤0，则灾害的危险度Wi＝1，若S>0，且L≥S，则灾害的危险度Wi＝1，若S>0，且L<S，则灾害的危险度Wi＝0。
5.根据权利要求1所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于，所述步骤S103中，第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi，由以下步骤得出：
S301.获取第i个单体地面地质灾害的多个案例；
S302.根据线性拟合方法得出第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi与第i个单体地面地质灾害滑源区最大宽度B的线性关系；
S303.根据所述线性关系，计算得到所述第i个单体地面地质灾害对预选施工线路的影响宽度Bfi。
6.根据权利要求2所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于：所述单体地面地质灾害分别为滑坡地面地质灾害、崩塌地面地质灾害、泥石流地面地质灾害和水体溃决地面地质灾害。
7.根据权利要求6所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于：所述滑坡地面地质灾害、所述崩塌地面地质灾害、所述泥石流地面地质灾害和所述水体溃决地面地质灾害的影响指标均包括孕灾环境影响指标和外界诱发影响指标。
8.根据权利要求7所述的一种基于地面地质灾害风险评估的铁路线路筛选方法，其特征在于：
所述滑坡地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括坡度、坡高、坡向、规模和变形迹象，所述滑坡地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量和地震烈度；
所述崩塌地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括坡度、坡高、崩塌规模、岩体结构、现有变形迹象和风化程度，所述崩塌地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量和地震烈度；
所述泥石流地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括松散物质储量、流域面积、主沟长度和主沟纵比降，所述泥石流地面地质灾害的外界诱发影响指标包括年均降雨量、冰川面积和植被覆盖率；
所述水体溃决地面地质灾害的孕灾环境影响指标包括库容、坝宽和冰川面积，所述水体溃决地面地质灾害的外界诱发影响指标包括流域面积、地震烈度和库岸崩滑体发育情况。
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