CN113887903A - 一种库岸边坡地质灾害风险排序方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质灾害风险管控技术领域，公开了一种库岸边坡地质灾害风险排序方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，即在由地质灾害空间发生概率、时间发生概率、影响范围和失稳后效应组成的危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下，可以根据各个指标参数的参数值自动地准确量化库岸边坡地质灾害风险，并实现准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序的目的，进而可以辨识出地质灾害体风险大小的水平等级和管控优先顺序，有效降低误导库区地质灾害风险管理决策的风险，减小库岸边坡地质灾害损失。此外，还通过对定量化地质灾害风险评价模型进行简化，解决了传统模型需要考虑因素繁多和难以理解等问题。
Description
技术领域
本发明属于地质灾害风险管控技术领域，具体地涉及一种库岸边坡地质灾害风险排序方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质。
背景技术
我国地质灾害具有点多面广的分布特点，而地质灾害风险管控的能力和人力有限，无法有效开展面面俱到的地质灾害风险管控工作。由于地质灾害(风险源)与风险受体的作用机制交错复杂，面对当前有限的地质灾害风险管控能力和人员物质基础，为合理配置风险管控资源及提升管控效果，实现基于有限投入来达成地质灾害风险管控效益最大化的目标，十分有必要对众多地质灾害进行差别化风险评估，辨识出风险大小的水平级别和管控优先顺序，以便最大限度地为地质灾害风险管理层提供决策依据，确保风险管控对策实施的针对性和高效性。
库岸边坡是一种毗邻库区水体的特殊边坡，若发生失稳事件(例如滑坡或崩塌等事件)将导致出现地质灾害及次生灾害(例如涌浪和堵江等灾害)，进而给附近人员及物质财产造成巨大损失，因此对于库区地质灾害风险管控工作而言，需要分析和判断水库周边岸坡的稳定条件，评定库岸边坡岩土体在水体升降(特别是在近坝库岸且当水体骤降的条件下)和风浪冲蚀下抵抗变形/破坏的潜在能力或安全度，实现库岸边坡稳定评估目的。库岸边坡稳定的影响因素主要有库岸边坡的物质组成结构、库岸形态及地质构造条件、降水作用、库水位的变化和人类及其他经济活动等。
目前，针对水库滑坡按一般边坡分析方法作稳定分析，常规用刚体平衡法(即根据静力平衡原理分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性)。但是库岸边坡具有其自身的边坡特殊性，并且其失稳也并不仅限于滑坡，因此采用传统边坡稳定分析方法将难以准确量化库岸边坡地质灾害风险，导致无法准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序，进而存在误导库区地质灾害风险管理决策的风险。
发明内容
为了解决采用传统边坡稳定分析方法将难以准确量化库岸边坡地质灾害风险，导致无法准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序，进而存在误导库区地质灾害风险管理决策的风险问题，本发明目的在于提供一种库岸边坡地质灾害风险排序方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，可以辨识出地质灾害体风险大小的水平等级和管控优先顺序，利于指导地质灾害风险管理层优先向排序靠前的至少一个库岸边坡投入地质灾害风险管控的能力和人力，达成地质灾害风险管控效益最大化的目标，确保风险管控对策实施的针对性和高效性，最终有效降低误导库区地质灾害风险管理决策的风险，可以减小库岸边坡地质灾害损失。
第一方面，本发明提供了一种库岸边坡地质灾害风险排序方法，包括：
获取多个库岸边坡中各个库岸边坡在危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下各个指标参数的参数值，其中，所述危险性评价指标体系包含有灾害易发地质指标子体系和灾害发生概率指标子体系，所述灾害易发地质指标子体系包含有边坡类型参数、灾害体几何特征参数、岩土体特征参数和灾害体状态参数，所述灾害发生概率指标子体系包含有灾害诱发因素参数、失稳运动参数和失稳后次生灾害参数，所述易损性评价指标体系包含有人员易损性参数、物质易损性参数和人员管理到位分级参数；
针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，按照如下公式计算对应的地质灾害风险量化总值Rt：
式中，i,j,k分别表示正整数，M表示所述灾害易发地质指标子体系中的指标参数总量，wi表示在所述灾害易发地质指标子体系中第i个指标参数的预设权重系数，Ai表示与所述第i个指标参数的参数值对应的预设易发性量化值，N表示所述灾害发生概率指标子体系中的指标参数总量，γj表示在所述灾害发生概率指标子体系中第j个指标参数的预设权重系数，Bj表示与所述第j个指标参数的参数值对应的预设发生概率量化值，K表示所述易损性评价指标体系中的指标参数总量，ηk表示在所述易损性评价指标体系中第k个指标参数的预设权重系数，Ck表示与所述第k个指标参数的参数值对应的预设易损性量化值；
按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序，依次排列在所述多个库岸边坡中的对应库岸边坡，得到库岸边坡地质灾害风险排序表。
基于上述发明内容，提供了一种能够准确量化库岸边坡地质灾害风险并准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序的新方案，即在由地质灾害空间发生概率、时间发生概率、影响范围和失稳后效应组成的危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下，可以根据各个指标参数的参数值自动地准确量化库岸边坡地质灾害风险，并实现准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序的目的，进而可以辨识出地质灾害体风险大小的水平等级和管控优先顺序，利于指导地质灾害风险管理层优先向排序靠前的至少一个库岸边坡投入地质灾害风险管控的能力和人力，达成地质灾害风险管控效益最大化的目标，确保风险管控对策实施的针对性和高效性，最终有效降低了误导库区地质灾害风险管理决策的风险，可以减小库岸边坡地质灾害损失。此外，还通过对定量化地质灾害风险评价模型进行简化，解决了传统模型需要考虑因素繁多和难以理解等问题。
在一个可能的设计中，在计算得到各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值之后且在根据地质灾害风险量化总值进行排序前，所述方法还包括：
针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，分别计算对应的易发性量化总值
发生概率量化总值
和易损性量化总值
按照如下公式对所述各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值Rt进行归一化处理:
式中，
表示所述地质灾害风险量化总值Rt的且用于排序对应库岸边坡的归一化处理结果，Smax表示在所有库岸边坡的易发性量化总值St中的最大值，Pmax表示在所有库岸边坡的发生概率量化总值Pt中的最大值，Vmax表示在所有库岸边坡的易损性量化总值Vt中的最大值。
在一个可能的设计中，在得到库岸边坡地质灾害风险排序表之后，所述方法还包括：
从所述库岸边坡地质灾害风险排序表中选取前X个库岸边坡，其中，X表示正整数；
根据所述前X个库岸边坡中各个库岸边坡的地理位置，在地质灾害监控电子地图中加载展示所述前X个库岸边坡/和对应的地质灾害风险量化总值Rt。
在一个可能的设计中，在得到库岸边坡地质灾害风险排序表之后，所述方法还包括：
针对所述多个库岸边坡中的任意一个库岸边坡，在实时获取到对应的且在所述灾害发生概率指标子体系下任意一个指标参数的新参数值后，根据该新参数值更新计算对应的新地质灾害风险量化总值，最后根据该新地质灾害风险量化总值在所述库岸边坡地质灾害风险排序表中更新对应的排队位置，得到新的库岸边坡地质灾害风险排序表。
在一个可能的设计中，在所述灾害易发地质指标子体系中，所述边坡类型参数用于指示库岸边坡是否为临水边坡，所述灾害体几何特征参数包含有库岸边坡的斜坡高度、斜坡坡度和/或潜在失稳范围方量类型，所述岩土体特征参数包含有岩土体类型、斜坡结构类型、岩体结构类型和/或工程地质岩组类型，所述灾害体状态参数包含有地表变形强度等级、防灾工程措施类型和/或灾害变形阶段类型。
在一个可能的设计中，在所述灾害发生概率指标子体系中，所述灾害诱发因素参数包含有库水位变幅量、年降雨量和/或地震类型，所述失稳运动参数包含有失稳运动速度和/或失稳后扩展模式类型，所述失稳后次生灾害参数用于指示在库岸边坡出现失稳后会产生的次生灾害类型。
在一个可能的设计中，在所述易损性评价指标体系中，所述人员易损性参数用于指示库岸边坡出现灾害时的潜在威胁人数，所述物质易损性参数包含有拦河坝类型和/或非拦河坝的构筑物类型，所述人员管理到位分级参数包含有人员配备到位分级类型、安全意识普及频次类型和/或管理制度到位分级类型。
第二方面，本发明提供了一种库岸边坡地质灾害风险排序装置，包括有依次通信连接的数据获取模块、数值计算模块和风险排序模块；
所述数据获取模块，用于获取多个库岸边坡中各个库岸边坡在危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下各个指标参数的参数值，其中，所述危险性评价指标体系包含有灾害易发地质指标子体系和灾害发生概率指标子体系，所述灾害易发地质指标子体系包含有边坡类型参数、灾害体几何特征参数、岩土体特征参数和灾害体状态参数，所述灾害发生概率指标子体系包含有灾害诱发因素参数、失稳运动参数和失稳后次生灾害参数，所述易损性评价指标体系包含有人员易损性参数、物质易损性参数和人员管理到位分级参数；
所述数值计算模块，用于针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，按照如下公式计算对应的地质灾害风险量化总值Rt：
式中，i,j,k分别表示正整数，M表示所述灾害易发地质指标子体系中的指标参数总量，wi表示在所述灾害易发地质指标子体系中第i个指标参数的预设权重系数，Ai表示与所述第i个指标参数的参数值对应的预设易发性量化值，N表示所述灾害发生概率指标子体系中的指标参数总量，γj表示在所述灾害发生概率指标子体系中第j个指标参数的预设权重系数，Bj表示与所述第j个指标参数的参数值对应的预设发生概率量化值，K表示所述易损性评价指标体系中的指标参数总量，ηk表示在所述易损性评价指标体系中第k个指标参数的预设权重系数，Ck表示与所述第k个指标参数的参数值对应的预设易损性量化值；
所述风险排序模块，用于按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序，依次排列在所述多个库岸边坡中的对应库岸边坡，得到库岸边坡地质灾害风险排序表。
第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括有通信相连的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意可能设计所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。
第五方面，本发明提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如上第一方面或第一方面中任意可能设计所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。
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是本发明提供的库岸边坡地质灾害风险排序方法的流程示意图。
图2是本发明提供的危险性评价指标体系的指标结构示意图。
图3是本发明提供的易损性评价指标体系的指标结构示意图。
图4是本发明提供的库岸边坡地质灾害风险排序装置的结构示意图。
图5是本发明提供的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来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虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明示例的实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一和第二等等来描述各种对象，但是这些对象不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个对象和另一个对象。例如可以将第一对象称作第二对象,并且类似地可以将第二对象称作第一对象，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其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或者同时存在A和B等三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其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或者同时存在A和B等两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
如图1～3所示，本实施例第一方面提供的所述库岸边坡地质灾害风险排序方法，可以但不限于由具有一定计算资源的计算机设备执行，例如由个人计算机(PersonalComputer，PC，指一种大小、价格和性能适用于个人使用的多用途计算机；台式机、笔记本电脑到小型笔记本电脑和平板电脑以及超级本等都属于个人计算机)、智能手机、个人数字助理(Personal digital assistant，PAD)或可穿戴设备等电子设备执行，以便在由地质灾害空间发生概率、时间发生概率、影响范围和失稳后效应组成的危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下，实现准确量化库岸边坡地质灾害风险和准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序的目的，进而可有效降低误导库区地质灾害风险管理决策的风险，确保风险管控对策实施的针对性和高效性。如图1所示，所述库岸边坡地质灾害风险排序方法，可以但不限于包括有如下步骤S1～S3。
S1.获取多个库岸边坡中各个库岸边坡在危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下各个指标参数的参数值，其中，所述危险性评价指标体系包含但不限于有灾害易发地质指标子体系和灾害发生概率指标子体系，所述灾害易发地质指标子体系包含但不限于有边坡类型参数、灾害体几何特征参数、岩土体特征参数和灾害体状态参数等，所述灾害发生概率指标子体系包含但不限于有灾害诱发因素参数、失稳运动参数和失稳后次生灾害参数等，所述易损性评价指标体系包含但不限于有人员易损性参数、物质易损性参数和人员管理到位分级参数等。
在所述步骤S1中，考虑地质灾害危险性评价是在地质灾害易发性评价基础之上，在某种诱发因素动态影响作用下，一定区域内某一时间段发生特定规模和类型地质灾害的可能性，其中，危险性体现的是地质灾害的发生概率与威胁范围，是一个动态性评价结果，而地质灾害易发性评价是从基础地质环境条件(内在控制因素)出发，静态考察地质灾害在相对稳定的孕灾环境中发生的可能性大小，指的是地质灾害空间发生的概率。因此即使斜坡稳定性的影响因素很复杂，不同地质条件下评价指标的选取不同，但是依然可以遵循以上评价指标选取原则，根据地质灾害危险性评价定义，将危险性评价指标分为两大类：(一)灾害易发地质指标子体系，即地质灾害基础地质环境条件因素：(1)边坡类型参数、(2)灾害体几何特征参数、(3)岩土体特征参数和(4)灾害体状态参数等；(二)灾害发生概率指标子体系，即地质灾害诱发因素与后效应参数：(1)灾害诱发因素参数、(2)失稳运动参数、(3)失稳后次生灾害参数等。同时由于地质灾害自身危险性以及受灾体对地质灾害抵抗的能力有着千差万别的差异，在地质灾害易损性评价的实际工作中，并不可能把所有的影响因素都加入地质灾害易损性评价指标体系之中。因此，在选取地质灾害易损性评价指标的时候，必须通过充分分析地质灾害受灾体特性，即本实施例充分考虑库岸边坡的特殊性，威胁对象主要分为两类：人员和构筑物，并且良好的人员组织与管理是减轻灾害损失的有效手段，因此在易损性评价指标体系中，不但有人员易损性参数和物质易损性参数，还将反映“人员与管理”的人员管理到位分级参数作为了一个关键因子。由此本实施例基于所述危险性评价指标体系和所述易损性评价指标体系，可以简化库岸边坡地质灾害风险评价模型，解决传统模型需要考虑因素众多和难以理解等问题。
如图2所示，所述灾害易发地质指标子体系和所述灾害发生概率指标子体系分别具有至少两级指标参数(即评价因子)，下面对所述至少两级指标参数中的各个指标参数的定义、选取和评判做详细说明。
(1.1)边坡类型参数：考虑边坡的特点，根据《水利水电工程边坡设计规范》，水电边坡区分了临水边坡与不临水边坡，对于临水边坡又区分了水库边坡和水道边坡，对于水库边坡又区分了上游边坡和下游边坡，这里为了简化模型，只考虑了临水边坡与不临水边坡，即在所述灾害易发地质指标子体系中，所述边坡类型参数用于指示库岸边坡是否为临水边坡。
(1.2)灾害体几何特征参数：考虑边坡的几何特征直接影响斜坡发生不稳定变形的规模和可能性，因此本实施例选取斜坡高度(即一般来说，相对高差越大，山坡稳定性越差，崩塌、滑坡和泥石流等小良地质现象越发育；高差越大，提供的位势能越大，岩土体的势能越大，相对高差可以反映出发生灾害的危害程度，随着相对高度的增大，潜在滑动面的层数越多，越容易产生地质灾害)、斜坡坡度(即坡度是地质灾害形成的最主要地貌因子之一，随着坡度的增大，斜坡岩土体抗能力逐渐减弱而下滑力增大；当坡度达到一定角度，超过岩土体坡度休止角时，坡体上的松散固体物质切向分力就可以克服摩擦力而向下运动；针对滑坡变形后的坡度变化，则会有两种情况，滑坡发生后坡度变缓有利于滑坡的稳定，反之，滑坡坡度变陡，特别是斜坡下部或滑坡体前缘变陡，都不利于滑坡稳定)和潜在失稳范围方量(即考虑外界环境扰动会对斜坡稳定性产生不利的影响，当潜在失稳范围方量较大时，斜坡发生二次灾害的规模越大，潜在失稳范围方量直接影响变形破坏的规模)等作为二级评价因子，即在所述灾害易发地质指标子体系中，所述灾害体几何特征参数包含但不限于有库岸边坡的斜坡高度、斜坡坡度和/或潜在失稳范围方量类型等。
(1.3)岩土体特征参数：考虑岩土体特征表征灾害体的内在特性，对边坡变形失稳有引导作用，因此本实施例选取岩土体类型(即考虑不同斜坡的破坏机理有明显差异，故将岩土体类型作为二级评价因子对斜坡进行风险排序；根据岩土体类型差异，将斜坡分为土质斜坡、岩质斜坡和碎屑质斜坡，其中，土质斜坡以第四系松散堆积物为主，强度较低，在强降雨条件下，土体孔隙为雨水下渗提供通道，斜坡易失稳产生滑坡；岩质斜坡主要组成物质为碎屑岩、碳酸盐岩、岩浆岩或变质岩，斜坡稳定性受结构面影响较大，不利结构面将斜坡割裂，斜坡内应力重新分布，降低岩质斜坡的稳定性；碎屑质斜坡结构较破碎，组成物质主要为母岩经物理风化作用形成的碎屑物质，斜坡整体性较差，易失稳)、斜坡结构类型(即是指斜坡坡向与岩层层面、节理裂隙等结构面的组合交切关系，可把斜坡结构类型分为逆向坡、水平向坡、斜向坡、顺向坡和基覆界面坡等；坡体结构是坡体内岩体或土体的分布和排列顺序、位置、产状及其与临空面之间的关系，它是形成滑坡的地质基础，主要是控制了滑动面/带的位置和形状；岩层层面倾角与坡体倾角的相互关系对斜坡稳定性起控制作用，不同的坡体结构类型往往决定着不同的斜坡的变形破坏模式；在顺向坡中，当岩层层面小于斜坡坡度时，为斜坡下滑失稳创造底边界条件，斜坡稳定性较差)、岩体结构(即是指岩体中结构面和结构体的大小、形状及组合方式，可分为三类：次块状、块状及整体结构；碎块状、镶嵌及松弛结构；松动、散体及碎裂结构，等等；其中，所述次块状、块状及整体结构岩体的稳定性普遍较好，但也可能因结构面切割产生大型块体失稳，同时，斜坡不稳定变形亦可能产生所述松动、散体及碎裂结构；故不同的岩体结构对边坡变形破坏模式有影响，边坡变形破坏模式又反过来影响边坡的岩体结构，两者相互作用，不可分割；松动岩体在开挖等人为因素的作用下，引起应力调整，岩体结构发生改变，为雨水的下渗提供了通道，诱发边坡失稳)和工程地质岩组等作为二级评价因子，即在所述灾害易发地质指标子体系中，所述岩土体特征参数包含但不限于有岩土体类型、斜坡结构类型、岩体结构类型和/或工程地质岩组类型等。
(1.4)灾害体状态参数：本实施例选取地表变形强度(即地表的变形强度表征了边坡目前的变形程度，当坡体可以观察到拉张裂缝和“马刀树”等变形迹象时，边坡内部应力正在进行调整，这时候人类工程活动，比如开挖坡脚或爆破，将会对边坡稳定性有很大的影响)、防灾工程(即灾害体的防治措施完善程度对地质灾害风险排序意义重大，对灾害体开展工程治理、进行地质灾害监测或树立警示牌等防灾措施可以降低该灾害的潜在危害后果)和变形阶段(即考虑边坡失稳是一个动态的过程，可根据灾害体变形情况将该过程分为四个阶段：稳定阶段、蠕滑阶段、加速阶段和临滑阶段，每个阶段灾害体的稳定状态有差异，稳定阶段时，灾害体危险性较低，而蠕滑、加速及临滑阶段，灾害体的危险性依次增大，影响其风险性)等三个评价因子作为二级评价因子，以便反映边坡目前的变形情况(其为边坡失稳提供条件)和治理措施(其可有效阻止边坡不稳定发展)，即在所述灾害易发地质指标子体系中，所述灾害体状态参数包含但不限于有地表变形强度等级、防灾工程措施类型和/或灾害变形阶段类型等。
(2.1)灾害诱发因素参数：考虑诱发因素是边坡失稳的“推动剂”，当边坡具备产生不稳定变形的不利条件时，诱发因素会推动灾害的发生，因此本实施例选取库水位变幅(即水库蓄水后，将形成大量的涉水边坡，库区水位的变化将导致部分蓄水之前稳定的坡体产生滑坡；当库水水位上升时，坡体中由于水的渗入，浸润面的位置将升高，这将导致坡体浸水体积的增加，从而使滑面上的有效应力减少或抗滑阻力减少和部分滑带饱水后强度的降低；当库水水位下降时，由于坡体中浸润面下降的滞后效应，将导致坡体内产生超孔隙水压力，也将对边坡的稳定性产生影响)、降雨量(即降雨作用对斜坡稳定性影响显著，降雨可增强岩土体自重，增加岩土体下滑力，同时，降雨情况下，雨水沿裂隙下渗，软化结构面，降低岩土体抗滑力，下滑力增大，抗滑力降低，斜坡失稳的可能性增大)与地震/震动(即地震或震动的反复作用下会直接改变边坡原有的应力平衡状态，易使粘性土土体的结构发生破坏，地震或震动的反复作用下会直接改变边坡原有的应力平衡状态，易使粘性土土体的结构发生破坏或坡体结构进一步受到扰动，从而降低岩土体的抗剪强度，边坡稳定下变得更差，在外部条件改变时易发生稳定性突变，出现滑坡、崩塌等地质灾害)作为二级评价因子，即在所述灾害发生概率指标子体系中，所述灾害诱发因素参数包含但不限于有库水位变幅量、年降雨量和/或地震类型等。
(2.2)失稳运动参数：考虑灾害体失稳后的运动速度及运动轨迹对灾害体的威胁程度有影响，速度越快，轨迹越不利时，易损性往往较大，因此本实施例选取失稳运动速度、灾害体下部是否有拦挡物(即在潜在灾害体失稳时，如果灾害体下部有挡墙、茂盛高大树木或低矮树木，灾害体在一定程度上可以被拦截，削弱其继续向前造成的风险)和失稳后扩展模式(即扩展模式影响边坡失稳后的威胁范围，失稳后扩展模式为扩大型，造成的风险较高，损失较大，扩展模式为缩减型，威胁范围较小，风险较小)等作为二级评价因子，即在所述灾害发生概率指标子体系中，所述失稳运动参数包含但不限于有失稳运动速度和/或失稳后扩展模式类型等。
(2.3)失稳后次生灾害参数：考虑库区地质灾害往往不会有直接威胁对象，而往往是产生的次生灾害造成的人员伤亡、经济损失最大，最大的次生灾害为涌浪灾害，涌浪不仅仅威胁滑坡对岸公路或居民地等，同时也会对电站坝体产生一定影响。因此，“是否会产生涌浪等次生灾害”是库区地质灾害风险评价的重要参数。此外，堵江次生灾害是另一类不容忽视的次生灾害。近年来发生的大型崩塌、巨型滑坡进入主沟(或江河)，将会形成堰塞坝，拦蓄上游大量来水来沙。经过一定时间后，如果堰塞坝体将因被饱和软化及水流冲刷而溃决，就可能形成规模很大的山洪或泥石流灾害。因此在所述灾害发生概率指标子体系中，所述失稳后次生灾害参数用于指示在库岸边坡出现失稳后会产生的次生灾害类型。
如图3所示，所述易损性评价指标体系也具有至少两级指标参数，下面对各个指标参数的定义、选取和评判做详细说明。
(3.1)人员易损性参数：考虑地质灾害对人类社会的影响主要体现为造成人员的伤亡及人员的紧急转移，地质灾害对人员伤亡程度以及需要转移的人员数量多少均与受灾地区的人口数量有着密切的关系，因此在所述易损性评价指标体系中，所述人员易损性参数用于指示库岸边坡出现灾害时的潜在威胁人数。
(3.2)物质易损性参数：考虑基础设施和建筑物为有形资产，可用固定资产投资来表示，显然，一个地区固定资产价值越大，遭受自然灾害时该地区总的物质损失就越大，也即易损性就越大，因此在所述易损性评价指标体系中，所述物质易损性参数包含有拦河坝类型和/或非拦河坝的构筑物类型。
(3.3)人员管理到位分级参数：考虑完善的地质灾害防治管理制度与良好的地质灾害防治教育培训是削弱地质灾害人员伤亡的主要手段，因此在所述易损性评价指标体系中，所述人员管理到位分级参数包含但不限于有人员配备到位分级类型、安全意识普及频次类型和/或管理制度到位分级类型等。
前述灾害易发地质指标子体系中各个指标参数的参数值可以由管理人员在对库岸边坡做出地质调查后得到，其一般为固定值。前述灾害发生概率指标子体系中一部分指标参数可以由管理人员在对库岸边坡做出地质调查后得到(例如失稳后扩展模式类型和次生灾害类型等，一般为固定值)，另一部分指标参数还可以基于监测传感器采集得到(例如库水位变幅量、年降雨量、地震类型和失稳运动速度等，一般为动态变化值)。前述易损性评价指标体系中各个指标参数的参数值可以由管理人员在对库岸边坡周边地区做出相关调研后得到，其一般为固定值。因此前述各个指标参数的参数值可以由管理人员通过常规方式输入得到。
S2.针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，按照如下公式计算对应的地质灾害风险量化总值Rt：
式中，i,j,k分别表示正整数，M表示所述灾害易发地质指标子体系中的指标参数总量，wi表示在所述灾害易发地质指标子体系中第i个指标参数的预设权重系数，Ai表示与所述第i个指标参数的参数值对应的预设易发性量化值，N表示所述灾害发生概率指标子体系中的指标参数总量，γj表示在所述灾害发生概率指标子体系中第j个指标参数的预设权重系数，Bj表示与所述第j个指标参数的参数值对应的预设发生概率量化值，K表示所述易损性评价指标体系中的指标参数总量，ηk表示在所述易损性评价指标体系中第k个指标参数的预设权重系数，Ck表示与所述第k个指标参数的参数值对应的预设易损性量化值。
在所述步骤S2中，所述灾害易发地质指标子体系中各个指标参数的预设权重系数及各个参数值的预设易发性量化值的取值结果，所述灾害发生概率指标子体系中各个指标参数的预设权重系数及各个参数值的预设发生概率量化值的取值结果，所述易损性评价指标体系中各个指标参数的预设权重系数及各个参数值的预设易损性量化值的取值结果，可分别如下表1、表2和表3所示：
表1.在灾害易发地质指标子体系中各个指标参数的取值示例
表2.在灾害发生概率指标子体系中各个指标参数的取值示例
表3.在易损性评价指标体系中各个指标参数的取值示例
由此根据上述表1～表3，即可获取各个指标参数的预设权重系数和各个参数值对应的预设易发性量化值、预设发生概率量化值或预设易损性量化值，进而根据前述公式可以计算得到各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值Rt，其表示特定地质灾害造成的人员伤亡、财产损失或经济活动破坏的期望值。此外，在上述计算公式中，
表示易发性量化总值，即在相对稳定的孕育环境下地质灾害发生的可能性，指的是空间尺度；
表示发生概率量化总值，其与前述易发性量化总值的乘积表示地质灾害危险性值，即一定区域内潜在地质灾害中一定时间内在动态影响因素作用下地质灾害发生的概率，指的是空间与时间综合尺度；
表示易损性量化总值，即指的是地质灾害失稳运动过程中途径的承灾体的损坏程度。
S3.按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序，依次排列在所述多个库岸边坡中的对应库岸边坡，得到库岸边坡地质灾害风险排序表。
在所述步骤S3中，所述库岸边坡地质灾害风险排序表即表示了按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序依次排列的各个库岸边坡，可以指导地质灾害风险管理层优先向排序靠前的至少一个库岸边坡投入地质灾害风险管控的能力和人力，进而达成地质灾害风险管控效益最大化的目标，确保风险管控对策实施的针对性和高效性，减小库岸边坡地质灾害损失。此外，为了直观化所述地质灾害风险量化总值Rt，可对上述公式计算结果进行归一化处理，即在计算得到各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值之后且在根据地质灾害风险量化总值进行排序前，所述方法还包括但不限于有：针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，分别计算对应的易发性量化总值
发生概率量化总值
和易损性量化总值
按照如下公式对所述各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值Rt进行归一化处理:
式中，
表示所述地质灾害风险量化总值Rt的且用于排序对应库岸边坡的归一化处理结果，Smax表示在所有库岸边坡的易发性量化总值St中的最大值，Pmax表示在所有库岸边坡的发生概率量化总值Pt中的最大值，Vmax表示在所有库岸边坡的易损性量化总值Vt中的最大值。
在所述步骤S3之后，为了直观地且有针对性地输出展示需要投入必要能力和人力进行抗灾的有限目标，所述方法还包括但不限于有：从所述库岸边坡地质灾害风险排序表中选取前X个库岸边坡，其中，X表示正整数；根据所述前X个库岸边坡中各个库岸边坡的地理位置，在地质灾害监控电子地图中加载展示所述前X个库岸边坡/和对应的地质灾害风险量化总值Rt。前述数值X可以但不限于是具体根据本地所具有的地质灾害风险管控能力和人力来预先确定，例如若本地所具有的地质灾害风险管控能力和人力可以支持对至少5个库岸边坡进行抗灾，则可确定为数值5。此外，在地质灾害监控电子地图中加载展示特定信息的方式为现有常规方式。
在所述步骤S3之后，为了能够根据实时获取的新参数值及时更新所述库岸边坡地质灾害风险排序表，所述方法还包括但不限于有：针对所述多个库岸边坡中的任意一个库岸边坡，在实时获取到对应的且在所述灾害发生概率指标子体系下任意一个指标参数的新参数值后，根据该新参数值更新计算对应的新地质灾害风险量化总值，最后根据该新地质灾害风险量化总值在所述库岸边坡地质灾害风险排序表中更新对应的排队位置，得到新的库岸边坡地质灾害风险排序表。
由此基于前述步骤S1～S3所描述的库岸边坡地质灾害风险排序方法，提供了一种能够准确量化库岸边坡地质灾害风险并准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序的新方案，即在由地质灾害空间发生概率、时间发生概率、影响范围和失稳后效应组成的危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下，可以根据各个指标参数的参数值自动地准确量化库岸边坡地质灾害风险，并实现准确进行多库岸边坡地质灾害风险排序的目的，进而可以辨识出地质灾害体风险大小的水平等级和管控优先顺序，利于指导地质灾害风险管理层优先向排序靠前的至少一个库岸边坡投入地质灾害风险管控的能力和人力，达成地质灾害风险管控效益最大化的目标，确保风险管控对策实施的针对性和高效性，最终有效降低了误导库区地质灾害风险管理决策的风险，可以减小库岸边坡地质灾害损失。此外，还通过对定量化地质灾害风险评价模型进行简化，解决了传统模型需要考虑因素繁多和难以理解等问题。
如图4所示，本实施例第二方面提供了一种实现第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法的虚拟装置，包括有依次通信连接的数据获取模块、数值计算模块和风险排序模块；
所述数据获取模块，用于获取多个库岸边坡中各个库岸边坡在危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下各个指标参数的参数值，其中，所述危险性评价指标体系包含有灾害易发地质指标子体系和灾害发生概率指标子体系，所述灾害易发地质指标子体系包含有边坡类型参数、灾害体几何特征参数、岩土体特征参数和灾害体状态参数，所述灾害发生概率指标子体系包含有灾害诱发因素参数、失稳运动参数和失稳后次生灾害参数，所述易损性评价指标体系包含有人员易损性参数、物质易损性参数和人员管理到位分级参数；
所述数值计算模块，用于针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，按照如下公式计算对应的地质灾害风险量化总值Rt：
式中，i,j,k分别表示正整数，M表示所述灾害易发地质指标子体系中的指标参数总量，wi表示在所述灾害易发地质指标子体系中第i个指标参数的预设权重系数，Ai表示与所述第i个指标参数的参数值对应的预设易发性量化值，N表示所述灾害发生概率指标子体系中的指标参数总量，γj表示在所述灾害发生概率指标子体系中第j个指标参数的预设权重系数，Bj表示与所述第j个指标参数的参数值对应的预设发生概率量化值，K表示所述易损性评价指标体系中的指标参数总量，ηk表示在所述易损性评价指标体系中第k个指标参数的预设权重系数，Ck表示与所述第k个指标参数的参数值对应的预设易损性量化值；
所述风险排序模块，用于按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序，依次排列在所述多个库岸边坡中的对应库岸边坡，得到库岸边坡地质灾害风险排序表。
本实施例第二方面提供的前述装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法，于此不再赘述。
如图5所示，本实施例第三方面提供了一种执行第一方面所述库岸边坡地质灾害风险排序方法的计算机设备，包括有通信相连的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、闪存(FlashMemory)、先进先出存储器(First Input First Output，FIFO)和/或先进后出存储器(First Input Last Output，FILO)等等；所述处理器可以但不限于采用型号为STM32F105系列的微处理器。此外，所述计算机设备还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。
本实施例第三方面提供的前述计算机设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法，于此不再赘述。
本实施例第四方面提供了一种存储包含第一方面所述库岸边坡地质灾害风险排序方法的指令的计算机可读存储介质，即所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。其中，所述计算机可读存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
本实施例第四方面提供的前述计算机可读存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法，于此不再赘述。
本实施例第五方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第一方面所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种库岸边坡地质灾害风险排序方法，其特征在于，包括：
获取多个库岸边坡中各个库岸边坡在危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下各个指标参数的参数值，其中，所述危险性评价指标体系包含有灾害易发地质指标子体系和灾害发生概率指标子体系，所述灾害易发地质指标子体系包含有边坡类型参数、灾害体几何特征参数、岩土体特征参数和灾害体状态参数，所述灾害发生概率指标子体系包含有灾害诱发因素参数、失稳运动参数和失稳后次生灾害参数，所述易损性评价指标体系包含有人员易损性参数、物质易损性参数和人员管理到位分级参数；
针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，按照如下公式计算对应的地质灾害风险量化总值Rt：
式中，i,j,k分别表示正整数，M表示所述灾害易发地质指标子体系中的指标参数总量，wi表示在所述灾害易发地质指标子体系中第i个指标参数的预设权重系数，Ai表示与所述第i个指标参数的参数值对应的预设易发性量化值，N表示所述灾害发生概率指标子体系中的指标参数总量，γj表示在所述灾害发生概率指标子体系中第j个指标参数的预设权重系数，Bj表示与所述第j个指标参数的参数值对应的预设发生概率量化值，K表示所述易损性评价指标体系中的指标参数总量，ηk表示在所述易损性评价指标体系中第k个指标参数的预设权重系数，Ck表示与所述第k个指标参数的参数值对应的预设易损性量化值；
按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序，依次排列在所述多个库岸边坡中的对应库岸边坡，得到库岸边坡地质灾害风险排序表。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算得到各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值之后且在根据地质灾害风险量化总值进行排序前，所述方法还包括：
针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，分别计算对应的易发性量化总值
发生概率量化总值
和易损性量化总值
按照如下公式对所述各个库岸边坡的地质灾害风险量化总值Rt进行归一化处理:
式中，
表示所述地质灾害风险量化总值Rt的且用于排序对应库岸边坡的归一化处理结果，Smax表示在所有库岸边坡的易发性量化总值St中的最大值，Pmax表示在所有库岸边坡的发生概率量化总值Pt中的最大值，Vmax表示在所有库岸边坡的易损性量化总值Vt中的最大值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到库岸边坡地质灾害风险排序表之后，所述方法还包括：
从所述库岸边坡地质灾害风险排序表中选取前X个库岸边坡，其中，X表示正整数；
根据所述前X个库岸边坡中各个库岸边坡的地理位置，在地质灾害监控电子地图中加载展示所述前X个库岸边坡/和对应的地质灾害风险量化总值Rt。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到库岸边坡地质灾害风险排序表之后，所述方法还包括：
针对所述多个库岸边坡中的任意一个库岸边坡，在实时获取到对应的且在所述灾害发生概率指标子体系下任意一个指标参数的新参数值后，根据该新参数值更新计算对应的新地质灾害风险量化总值，最后根据该新地质灾害风险量化总值在所述库岸边坡地质灾害风险排序表中更新对应的排队位置，得到新的库岸边坡地质灾害风险排序表。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述灾害易发地质指标子体系中，所述边坡类型参数用于指示库岸边坡是否为临水边坡，所述灾害体几何特征参数包含有库岸边坡的斜坡高度、斜坡坡度和/或潜在失稳范围方量类型，所述岩土体特征参数包含有岩土体类型、斜坡结构类型、岩体结构类型和/或工程地质岩组类型，所述灾害体状态参数包含有地表变形强度等级、防灾工程措施类型和/或灾害变形阶段类型。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述灾害发生概率指标子体系中，所述灾害诱发因素参数包含有库水位变幅量、年降雨量和/或地震类型，所述失稳运动参数包含有失稳运动速度和/或失稳后扩展模式类型，所述失稳后次生灾害参数用于指示在库岸边坡出现失稳后会产生的次生灾害类型。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述易损性评价指标体系中，所述人员易损性参数用于指示库岸边坡出现灾害时的潜在威胁人数，所述物质易损性参数包含有拦河坝类型和/或非拦河坝的构筑物类型，所述人员管理到位分级参数包含有人员配备到位分级类型、安全意识普及频次类型和/或管理制度到位分级类型。
8.一种库岸边坡地质灾害风险排序装置，其特征在于，包括有依次通信连接的数据获取模块、数值计算模块和风险排序模块；
所述数据获取模块，用于获取多个库岸边坡中各个库岸边坡在危险性评价指标体系和易损性评价指标体系下各个指标参数的参数值，其中，所述危险性评价指标体系包含有灾害易发地质指标子体系和灾害发生概率指标子体系，所述灾害易发地质指标子体系包含有边坡类型参数、灾害体几何特征参数、岩土体特征参数和灾害体状态参数，所述灾害发生概率指标子体系包含有灾害诱发因素参数、失稳运动参数和失稳后次生灾害参数，所述易损性评价指标体系包含有人员易损性参数、物质易损性参数和人员管理到位分级参数；
所述数值计算模块，用于针对所述多个库岸边坡中的各个库岸边坡，按照如下公式计算对应的地质灾害风险量化总值Rt：
式中，i,j,k分别表示正整数，M表示所述灾害易发地质指标子体系中的指标参数总量，wi表示在所述灾害易发地质指标子体系中第i个指标参数的预设权重系数，Ai表示与所述第i个指标参数的参数值对应的预设易发性量化值，N表示所述灾害发生概率指标子体系中的指标参数总量，γj表示在所述灾害发生概率指标子体系中第j个指标参数的预设权重系数，Bj表示与所述第j个指标参数的参数值对应的预设发生概率量化值，K表示所述易损性评价指标体系中的指标参数总量，ηk表示在所述易损性评价指标体系中第k个指标参数的预设权重系数，Ck表示与所述第k个指标参数的参数值对应的预设易损性量化值；
所述风险排序模块，用于按照地质灾害风险量化总值Rt从大到小的顺序，依次排列在所述多个库岸边坡中的对应库岸边坡，得到库岸边坡地质灾害风险排序表。
9.一种计算机设备，其特征在于,包括有通信相连的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如权利要求1～7中任意一项所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如权利要求1～7中任意一项所述的库岸边坡地质灾害风险排序方法。
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| CN115600787B (zh) * | 2022-05-10 | 2023-07-07 | 铜仁学院 | 外源酸对硅酸盐岩化学风化与地质碳汇影响的评估方法 |
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