金沙江上游茂顶河段滑坡成因机制及敏感性研究

发布时间：2020-06-16 05:54

【摘要】：金沙江位于长江上游,其河流发育历史同该区域水电站、公路、铁路及生态环境的建设与安全有着密不可分的关系,同时影响着长江中、下游的生产及生态环境。受到高原隆升及隆升带来的气候环境变化,高原区及周边地区的崩、滑、流等地质灾害频发,而长江上游流域是发育地质灾害效应最为强烈的地区之一,对现今人类工程与生活产生很大影响。本文研究区所在的金沙江上游茂顶河段,由于受到快速隆升及河谷下切的影响,同样呈现地质灾害频发的特点,发现存在多处滑坡堆积体可能成为未来人类工程活动的潜灾体。同时该河段位于拟建旭龙坝址下游及斯木达坝址上游之间,为了可持续的开发该流域水利资源,有必要对该流域内的地质灾害进行成因机制及敏感性的研究。论文的主要研究内容及获取的成果如下:首先,滑坡成因机制分析。本文在收集茂顶河段地形地貌、地层岩性、遥感影像及数字等高线模型(DEM)等资料的基础之上,借助3S(RS、GIS、GPS)技术手段,通过室内遥感解译及现场地质调查,对两岸滑坡体空间分布特征进行了描述,认为研究区存在着大规模密集分布的滑坡堆积体,且右岸规模分布明显大于多于左岸。发现研究区存在弯曲-拉裂(占67.9%)和蠕滑-拉裂(占32.1%)两种滑坡成因机制类型,其中主要成因类型为弯曲-拉裂。当结合堆积体所在地层岩性、产状、边坡结构特征以及变形阶段特征进行综合分析后,可以有效确定滑坡的成因机制类型。其次,斜坡运动学分析。首先对斜坡地质条件、岩体结构特征进行描述,结合现场结构面调查(如层面、随机节理),进一步对结构面进行优势分组与描述,以期掌握斜坡的整体结构特征。在结构面的表达上采用的基于右手法则的表达方式将结构面走向玫瑰花图和产状统一表达出来。进而采用密度点法优势分组,将结构面分成四组。随后,基于运动学理论,判定斜坡可能存在的破坏模式,分别借助基于赤平投影技术的经典运动学分析及基于概率论的随机运动学分析对斜坡的安全坡角进行了评估。通过对潜在破坏块体破坏模式的判定,获取了贡达滑坡体上部和下部的安全坡角,分别为47°和23°,与现场实际判断较为吻合。再次,滑坡影响因子评价。结合前人研究基础及研究区实际,首先选取了可能影响滑坡产生的11个评价指标初步构建了滑坡敏感性的评价体系,对每个影响因子进行详细的分类研究。通过对各影响因子的初步判断剔除了地震因子对滑坡建模产生的影响。随后,基于统计学理论,借助Arcgis平台的数据管理、SPSS的统计分析模块、Excel及Matlab的信息处理,通过相对面积密度法(频率比法)分析了各影响因子分类区间的重要性。进一步,对滑坡各影响因子的相关性进行了研究,分别通过方差膨胀因子和容差法、皮尔逊相关系数法发现降雨、植被覆盖及高程间具有高度的相关性。最后,基于信息学理论深层次筛选了具有良好预测能力的影响因子,分别基于信息增益法、信息增益比法及采用五折交叉验证技术对各影响因子的预测能力进行了排序评估,将所得结果与研究区现场及基础资料对比,合理剔除了曲率、坡向两个对滑坡敏感性建模预测能力较差的因子。最后,滑坡敏感性评价建模分析及评价结果检验。基于筛选出的滑坡影响因子,构建了两个模型对研究区滑坡的敏感性进行评价,一种是基于组合赋权(层次分析法、主成分分析法)的信息量模型(AHP-PCA-ICM),该方法首先在权重的确定上融合了人的主观判断,随后又通过客观的主成分分析法对权重进行了调整,最后应用信息量模型对研究区的敏感性进行了评价;另一种为结合主成分分析的粒子群支持向量机评价模型(PCA-PSO-SVM),该方法依据机器学习智能算法客观完成,首先通过主成分分析解决了不同影响因子间的共线性问题,随后利用粒子群算法对模型重要参数进行寻优,最后借助Arcgis、Matlab、SPSS等软件,应用支持向量回归机模型对研究区进行了敏感性评价。通过Sridevi Jadi实验概率精度分析法、ROC曲线和Kappa系数三个指标对两个模型的效能进行对比分析表明,无论是Sridevi Jadi实验概率精度分析法、ROC曲线还是Kappa检验法均表明PCA-PSO-SVM模型较AHP-PCA-ICM模型的预测结果要有优势,基于三种检验方法的共同结果,建议以PCA-PSO-SVM模型所建立的结果作为该区滑坡敏感性评价结果用图。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P642.22
【图文】：

影像,背景,区域,位置

吉林大学博士学位论文析，对斜坡安全的坡角进行了确定；进而，基于遥感影像、借助 Arcgis、Matlab、SPSS、Excel 等软件对图层及栅格数据因子的分类特征，同时对影响因子的相互关系进行了分析及出的滑坡影响因子，分别应用基于组合赋权方法的信息量模粒子群算法参数寻优的支持向量回归机建模，对研究区整体多种检验方法对模型预测结果进行全面评价。一系列基于现场及室内的调查、实验、统计、分析、计算与程地质学、地貌学、统计学、信息学及计算机科学相关知识坡灾害的防治起到指引作用，为该河段附近旭龙坝址的建设

框架图,发育年代,框架,金沙江

本节系统回顾了金沙江所处地块地质隆升的成因背景及现状，同时阐述了金沙江的形成演化史，可知目前的金沙江仍处于地质隆升的背景，结合河流快速下切作用，导致金沙江多处岸段地质灾害频发，因而有必要对这一河段进行灾害调查与评估。1.2.2 滑坡发生的成因机制及其堵江事件解读1）滑坡成因机制随着世界人口增长，人类工程活动增加，加之世界气候复杂多变，滑坡的发生对人类的影响越来越大，其受到关注的频率也逐年增高。目前，滑坡已经继地震灾害，成为全球第二大地质灾害[55,56]，严重危害着人类工程活动与人的生命财产安全。如欧洲的亚平宁、阿尔卑斯山、大部分英国、斯堪的纳维亚等地区，美洲的马德雷山脉、安第斯山脉、落基山脉等地区，亚洲的青藏高原、中国台湾、喜马拉雅、日本等地区都是滑坡灾害的高发区[57]。我国地域广阔，滑坡事件频发，特别是在西部地区，发生了在国际上都

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