基于灰色关联与可拓法的泥石流危险性评价

(成都理工大学环境与土木工程学院 四川 成都 610059)

一、前言

泥石流是我国山区一种常见的地质灾害，对泥石流的危险性评价意义重大。除了采用传统的单沟泥石流危险性评价外，近年来随着一些现代数学方法和交叉学科的发展，泥石流危险性评价的研究也步入一个多学科交叉阶段。受新构造运动剧烈、地形切割强烈、沟壑发育、降雨频发且集中、崩塌滑坡等不良地质现象发育的影响，研究区易发生规模不一的泥石流灾害。在阅读大量文献的基础上，本文运用灰色关联度法结合可拓理论分析青海省兴海县某小流域泥石流危险性。

二、研究区概况

研究区位于青海省兴海县，区内气候属典型的高原大陆型，区域构造较为复杂，受新构造运动剧烈、地形切割强烈、沟壑发育、降雨频发且集中、崩塌滑坡等不良地质现象发育的影响，研究区易发生规模不一的泥石流灾害，泥石流的发生对附近居民点的选址以及工程建设与后期使用都有着十分重大的影响。

三、因子的选取以及灰色关联法确定因子权重

(一)因子的选取及其比重的确定

参考刘希林提出的泥石流危险性评价方法结合现场工程地质条件选取了流域面积(km2)、流域切割密度(km/km2)、主沟长度(km)、松散物源总量(104m3)、主沟比降(‰)、流域相对高差(km)为评价模型的参评因子。根据灰色关联理论，按以下步骤进行因子权重确定。设有m个影响因子，n条泥石流沟，则Xi={Xi(1),Xi(2),Xi(3),…,Xi(n)},i=1,2,…,m。根据上文选取的因子情况，本文Xi={流域面积，流域切割密度，主沟长度，松散物源总量，主沟比降，流域相对高差}。

1.原始数据均值无量纲化：

(1)

式中，k=1,2,…,n,n为泥石流沟道数；i=1,2,…,m,m为影响因子个数。

在各评价因子中，特别说明松散物源总量是作者通过现场从每条泥石流沟口至沟缘现场记录的沟谷以及两侧谷坡松散物源总量之和获得，各评价因子的现场实测值，运用式(1)得到各评价因子无量纲化值。

2.绝对差序列：

Vij(k)=│Xi’(k)-Xj’(k)│

(2)

根据现场实测值，通过公式(2)计算得到：0.012608；=1.8219508

3.计算关联系数：

(3)

式中:∈(0,+∞)为分辨系数,其作用是提高关联系数之间的差异显著性;ρ越小,分辨能力越大。一般ρ的取值区间为[0,1]，一般取ρ=0.5。依据式2，式3得出各因子与流域面积关联系数。

4.计算关联度：

(4)

5.确定权重：

(5)

依据式式5确定求的各因子权重值表1。

表1 因子权重值

四、可拓法进行泥石流危险性评价

根据野外调查实际情况结合工程经验先将泥石流危险性评价因子划分危险性等级，然后建立物元模型。即确定经典域、节域和物元，最后运用关联函数求得危险性等级综合关联度。根据现场调查所获得的泥石流个评价因子取值，运用可拓法原理可得到各泥石流沟对各危险等级的关联度，最大关联度值所在的等级即为所评判泥石流沟的危险性等级。本文根据可拓学理论评价出的各条沟危险性等级结果与现场勘查相吻合。

五、结论

本文运用灰色关联度法结合可拓学物元理论建立泥石流危险性评价模型对黄河上游青海省兴海县境内某流域段附近泥石流进行危险性评价，其评价结果与现场勘察结果的吻合表明作者模型中选用的参评因子合理。研究表明基于灰色关联度与可拓学法所建立的泥石流危险性评价模型能有效的运用于此流域段附近的泥石流危险性评价。为流域内安置点的建设与施工提供参考。