泥石流数学模型构建及危险性评价研究

【摘要】：泥石流是一种常见的自然灾害现象,具有爆发时间短、破坏力强、群发性高等特点,不仅直接威胁到人民的生命和财产安全,而且严重地阻碍了社会的进步和经济的可持续发展。本文基于水动力学基本理论来建立泥石流数学模型,并基于粗糙集理论构建泥石流危险性评价模型,用所建立的模型来预测泥石流的发生情况以及对泥石流危险度等级进行判定,可以为泥石流预警预报提供技术支持,具有重要的理论意义和实际应用价值。 本文以实时降雨过程为前提,基于水动力学基本理论,以降雨、地表汇流、河道径流等因素作为泥石流形成的驱动力,以泥沙起动理论作为泥石流发生的起动条件,以广西五个市(县)的行政区域为地域边界,建立了综合考虑地形条件、地质条件、气候水文条件、植被情况、人口分布等影响因子的泥石流数学模型。模型中通过程序实现计算区域网格自动化划分,通过GIS技术和差值模式进行地形的数字化处理,利用不同编码进行地质条件的模化,通过河道、网格及通道的切割形成网格的数字化河网等。将数学模型的计算结果与同一时期计算区域内的实际地质灾害图进行分析比较,验证了泥石流数学模型的可行性。 本文以粗糙集理论中的知识及知识库、不可分辨关系、上下近似集、属性约简、属性值约简、知识依赖度、属性重要度等概念为理论基础,将范例推理技术、相似系统相似度与粗糙集理论相结合,以云南37条泥石流沟的统计资料作为源数据,构建了基于粗糙集理论的泥石流危险性评价模型。模型中将一次泥石流可能最大冲出量、泥石流发生频率、流域面积等十个因素作为评价的影响因子,给出了一种综合权重的方式计算影响因子权值的方法,利用范例相似度最大原则来探讨目标范例与源范例的关系。应用所建立的模型来确定待评定的泥石流沟危险度等级,通过计算结果与实际值的分析比较,验证危险性评价模型的可行性。最后将综合权重计算的方法引入到数学模型中确定影响因子权值,通过计算结果与实际值的比较来验证权值的修正情况。