一种斜坡地质灾害风险分析方法与流程

1.本发明涉及斜坡地质灾害风险评估技术领域，具体为一种斜坡地质灾害风险分析方法。


背景技术：

2.滑坡和崩塌等斜坡地质灾害是一类本身结构复杂且与人类社会具有对抗性矛盾的地质环境或地质变化所引发的灾害，因此斜坡地质灾害的风险分析和控制主要面向的对象将是灾害本体以及承灾体两方。斜坡地质灾害缺陷演化伴随着斜坡地质灾害从发育到发生的全生命周期过程，意即斜坡地质灾害作为一个高度复杂的综合系统，受外界环境作用影响或物质的聚集态达到某种临界值时，斜坡子单元之间就随之产生缺陷协同作用，薄弱的斜坡子单元会率先发生失稳，然后再产生一系列连锁反应使得众多结构性缺陷扩展、交织，最终导致一个新的宏观尺度上的结构系统破坏。由此可以发现，斜坡地质灾害的发生具有缺陷性、协同性和相干性。这也告诉我们，对斜坡地质灾害的发生不能片面只关注斜坡地质灾害发生的最终结果，而是应更加注重识别和分析地质灾害斜坡子单元的失稳孕育及其发展过程。因此，在认识和掌握了斜坡地质灾害缺陷协同演化特征的基础上，斜坡地质灾害风险控制策略重点有二：一是，控制各子斜坡单元失稳的风险因素；二是，阻断最大可能诱发该斜坡失稳的原因。
3.现今斜坡地质灾害风险评价多止步于形成风险区划结果，欠缺对每个评价单元（如斜坡单元和栅格单元等）内具体致灾因素的甄别与重要性排序，也就是说哪个或哪几个风险因素导致了该斜坡地质灾害隐患的形成。另外，又是哪方面的致灾联系最可能或最容易破坏，进而导致该斜坡地质灾害暴发。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种斜坡地质灾害风险分析方法，其能够通过区域斜坡子单元的斜坡地质灾害风险改进雷达图来确定诱发各斜坡子单元失稳的风险因素和最大可能诱发该斜坡失稳的原因，该发明适用于区域崩塌、滑坡等斜坡地质灾害的风险快速分析与精准控制，以弥补上述背景技术中所述的缺陷与不足。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种斜坡地质灾害风险分析方法，其特征在于包括：利用地区前期斜坡地质灾害风险评价所选的因素及其权重，建立各斜坡单元的地质灾害风险改进雷达图模型；基于改进雷达图的多维分析功能，以改进雷达图为图形分析工具，分析得出导致各斜坡单元失稳的风险因素以及最大可能诱发该斜坡失稳的原因。
6.作为本发明的进一步方案：所述的建立各斜坡单元的斜坡地质灾害风险改进雷达图包括：
步骤二、画出单元圆，通过圆心作任意向第一条射线；沿着第一条射线以相同时针方向依次旋转对应的扇形圆心角度数，并在对应扇形圆心角度线上作出剩余的射线；步骤三、作相邻射线的对角线，以对角线为坐标轴，即第一条射线和第二条射线间的对角线为第一评价因素的坐标轴，第二条射线和第三条射线间的对角线为第二评价因素的坐标轴，以此类推；依据对应斜坡子单元的各评价因素指标值的长度在轴上标出相应的点，依次连接各点，围成的封闭区域即对应斜坡单元的地质灾害风险改进雷达图；步骤四、基于原有雷达图的多维表达功能，将多维、高维的斜坡地质灾害风险评价因素及其权重值和指标值以二维图形的形式建立了各斜坡单元地质灾害风险的数字二维分析图形。
7.作为本发明的进一步方案：相较于地质灾害风险改进雷达图，以对角线为坐标轴，则每一个评价因素在改进雷达图中都对应一个独立的扇形区；即第一条射线和第二条射线区间内的改进雷达图围成区域即为第一评价因素相对应的独立扇形区，如此类推；评价因素对应的独立扇形区面积占比越大，说明该评价因素对该雷达图贡献越大，评价因素在斜坡子单元内表达出的导致斜坡失稳的风险越大；也就是说独立扇形区面积越大，相应的该评价因素对该斜坡的失稳负有更大的责任。
8.作为本发明的进一步方案：独立扇形区面积占比大小计算公式如下：作为本发明的进一步方案：从数字二维分析图形分析角度出发，对于以雷达图显示的这个多维系统结构，某相邻评价因素的边长越长，所述边长指相邻两个评价因素根据指标值的长度在轴上标出的两点之间的距离，则此处图形愈加趋于不稳定，则越容易在此处形成破坏；即就是边长占周长比越大，相邻的两个评价因素相对越容易发生破坏，从而此处越易引发整个多维系统结构坍塌，最终导致斜坡地质灾害的发生。
9.作为本发明的进一步方案：相邻评价因素的边长占比计算公式如下：
作为本发明的进一步方案：所述的缺陷协同演化理论包括：由外部变化引起及自身演变过程中失去原有稳定状态而导致的斜坡地质灾害发生或破坏，其中斜坡地质灾害体自身特性是本因，即斜坡地质灾害自身的各类缺陷及其运动变化，这些缺陷及其运动变化以附加荷载、振动等形式作用于斜坡地质灾害体上，进而打破斜坡地质灾害体的原有稳定状态；另外诱因会促使斜坡地质灾害体内部环境不断演化；根据缺陷协同演化理论，并利用各斜坡单元的地质灾害风险改进雷达图模型来制定斜坡地质灾害风险控制策略，策略一是控制各子斜坡单元失稳的风险因素；策略二阻断最大可能诱发该斜坡失稳的原因。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果是：现今斜坡地质灾害风险评价多止步于形成风险区划结果，欠缺对每个评价单元（如斜坡单元和栅格单元等）内具体致灾因素的甄别与重要性排序，也就是说哪个或哪几个风险因素导致了该斜坡地质灾害隐患的形成。另外，又是哪方面的致灾联系最可能或最容易破坏，进而导致该斜坡地质灾害暴发。为此，本发明在防灾减灾这个总目标的指引下，充分利用现有地区斜坡地质灾害风险评价成果，以缺陷协同演化理论为基础，以改进雷达图为抓手，最终进一步分析测评出各斜坡单元失稳的风险因素以及最大可能诱发该斜坡失稳的原因，为斜坡地质灾害风险快速分析及精准控制提供了一种新方法。
附图说明
11.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，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
12.图1为本发明提供的基于缺陷协同演化理论与改进雷达图的斜坡地质灾害风险分析方法流程图；图2为本发明提供的斜坡地质灾害缺陷协同演化理论的表观原理示意图；图3为本发明实施例提供的西藏自治区八宿县斜坡地质灾害改进雷达图（部分）；图4为本发明实施例提供的西藏自治区八宿县热巴滑坡失稳易发评价结果示意图；
图5为本发明实施例提供的基于缺陷协同演化理论的区域斜坡地质灾害风险分析及控制体系框架图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.请参阅图1-4，本实施例提供技术方案：一种斜坡地质灾害风险分析方法，该方法基于缺陷协同演化理论与改进雷达图实现，该方法包括以下步骤：s1、利用地区前期斜坡地质灾害风险评价所选的因素及其权重，从而建立各斜坡单元的地质灾害风险改进雷达图模型；s2、基于改进雷达图的多维分析功能，以改进雷达图为图形分析工具，分析得出导致各斜坡单元失稳的风险因素以及最大可能诱发该斜坡失稳的原因。
15.以西藏自治区八宿县热巴滑坡风险分析和控制为例说明本发明的技术方案：截止2021年底，八宿县已有地质灾害隐患点226处，其中：泥石流107处，占总数的47.35%；崩塌93处，占总数的41.15%；滑坡24处，占总数的10.62%；地面塌陷及地面沉降各1处，分别占总数的0.44%。另外，八宿县地质灾害规模以小型为主，其次为中型。由此可见，八宿县地质灾害隐患数量大、分布广，并以泥石流与崩塌最为多发，二者数量约占地质灾害总数的88.50%，其次为滑坡，而地面塌陷和地面沉降两者数量之和不及地质灾害总数的1%。
16.第一方面，利用地区前期斜坡地质灾害风险评价所选的因素及其权重，从而建立各斜坡单元的地质灾害风险改进雷达图模型：首先，我们国家已经在绝大多数县域开展了五万、一万等比例尺的地质灾害风险调查评价，也有相当一部分研究人员对众多地区使用不用方法得到了该区域的评价因素及其权重和斜坡地质灾害风险区划结果。简而言之，这些地区斜坡地质灾害风险调查评价成果大多已成功筛选出该区域地质风险评价因素及其权重值。为此，在这些前期区域斜坡地质灾害数据和成果的基础上，使用本发明的方法进一步分析测评出各斜坡单元失稳的风险因素以及最大可能诱发该斜坡失稳的原因，即完成对每个评价单元（如斜坡单元和栅格单元等）内具体致灾因素的甄别与重要性排序以及找出哪方面的致灾联系最可能或最容易破坏，最终实现对各斜坡子单元地质灾害风险的快速分析及精准控制。
17.基于八宿县现有斜坡地质灾害隐患分布规律、发育类型以及发育特征，本实施例选定了基于改进余弦相似度与最小偏差法所确定的评价因素及其组合权重，如表1所示，相应的斜坡地质灾害改进雷达图（部分）如图3所示。
[0018][0018]18.第二方面，基于改进雷达图的多维分析功能，以改进雷达图为图形分析工具，分析得出导致各斜坡单元失稳的风险因素以及最大可能诱发该斜坡失稳的原因：接下来，以八宿县热巴滑坡为例（见图4，其斜坡失稳易发结果是基于最小偏差法和加权雷达图法得到的）介绍该处地质灾害隐患斜坡子单元风险快速分析和控制方法。
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基于雷达图的多维表达功能，现已将八宿县11个斜坡地质灾害风险评价因素及其权重值和指标值以二维图形的形式建立了各斜坡单元地质灾害风险的数字二维分析图形。从雷达图图形分析角度出发，分别利用前述独立扇形区面积占比大小计算公式和相邻评价因素的边长占比计算公式得到八宿县热巴滑坡范围内斜坡子单元各评价因素对应的独立扇形区面积占比大小以及相邻评价因素的边长占比，结果分别见表2和表3。
[0020][0020]
为了更好地说明此风险分析方法是如何应用于斜坡地质灾害精准控制的，下面以八宿县热巴滑坡xp0785斜坡子单元作为示例，提出该处斜坡子单元地质灾害隐患风险精准控制策略：根据上述表2计算结果，八宿县热巴滑坡评价因素在xp0785斜坡子单元内对应的独立扇形区面积占比大小排序前三的评价因素依次为：归一化植被指数、河流距离和地表
粗糙度。因此，可以推断xp0785斜坡子单元主要是由于毗邻沟谷河流，致使地表因河流长时间切割形成凹凸不平的易滑微地形，加之坡面植被稀少，从何综合导致该滑坡体形成，即重点防控的致灾因素是植被、河流和地表粗糙度，故应加固岸坡，建议在坡体前端施作抗滑支挡。另外，由于坡体生态环境比较脆弱，植被稀少，所以在日常要严格禁止该范围内的建设或生产活动，如不能随意进行挖填、堆砌以及放牧或耕种等。相反，更应主动营造植被，增强该处斜坡体生态系统结构的稳固性。
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根据上述表3计算结果，八宿县热巴滑坡相邻评价因素在xp0785斜坡子单元内边长占比大小排序前三的评价因素组合依次为：土地利用类型和归一化植被指数、道路距离和地形起伏度以及断层距离和地表切割深度。该结果也很好印证了表2的计算结果，即该滑坡的发生是由于区域内地质生态环境脆弱，加之道路建设的人工扰动，打破了该斜坡体的原有稳固状态，进而形成了易滑的地质体。
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综合而言，如图5所示，从本质安全、结构性减灾和非结构性减灾的缺陷管理角度出发，热巴滑坡xp0785斜坡子单元风险控制策略建议为：稳固岸坡，前端施作抗滑支挡；严格控制滑坡区域内的人工活动强度；坡面整治，植被绿化，帮助恢复与稳固该斜坡体的生态系统；日常加强监测，定期巡视。
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尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。