浅析灰色系统模型在滑坡预测中的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析灰色系统模型在滑坡预测中的 应用 摘要：本文结合了作者多年工作 经验，针对兰州黄茨滑坡的监测资料的 基础上，利用灰色系统模型预报滑坡的 滑动时间，进行了简要的分析，以供参 考； 中国论文网 /2/view-12910782.htm 关键词：灰色系统模型、黄茨滑 坡、滑坡预测 目前，用于进行短期和临滑预报 的理论和方法主要有日本学者斋藤氏 在世纪 年代提出的藤迪孝方法； 我国学者邓聚龙提出的灰色预报；回 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 归分析法；坡体变形功理论和方法。 本文以黄茨滑坡工程地质条件分析为基 础，选用灰色系统模型进行了临滑预测 1。 一、基于位移系统的灰色系统模 型 该模型最早由晏同珍（1988）教 授应用于滑坡灾害的时间预测研究，后 由殷坤龙教授、晏同珍教授（1996）等 进一步得到发展。一般常用的灰色系统 Verhulst 模型的微分方程形式是： （1） b 是系数，随不同的滑坡类型和 不同的滑坡位移阶段而变化，用灰色系 统原理进行求解。 若用 x 代表滑坡的位移，则上式 中左边为位移随时间变化的速率。用 dx/dt 达到极大值的时间作为滑坡快速 滑动时间的预测值。 式（1）的解为： （2） x1、t1 为初始位移值及初始时间。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 当 x=a/2b 时， dx/dt 为最大值，所对应 的时刻 tr 为滑坡发生时间的预测值。 （3） 如果滑坡位移观测数据的时间间 隔为 t，则预测方程可写为： （4） 下面运用灰色系统模型求解系数 a、b： 滑坡位移监测数据（等时间距 t）为： x(0)1, x(0)2, x(0)3, , x(0)n 对滑坡位移监测数据进行累加生 成处理（AGO） ，得到累加生成数列： x(1)1, x(2)2, x(1)3, , x(1)n 根据原始观测数据和累加生成数 列建立矩阵 A、B 和 Yn： a、b 系数根据下式求解： （5） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 其中，矩阵（AB）为矩阵 A 和 B 的合矩阵。 二、滑坡形成条件及诱发因素分 析 在兰州市中心以西近 70km 处， 由青海西来的湟水注入黄河八盘峡库区。 黄茨滑坡即位于黑台南缘，滑坡前缘直 抵黄茨村。黄茨滑坡主滑方向为 SE30o 左右，前缘东西宽 300m，后缘东西宽 近 500m，南北长 370m，体积近 600 万 m3。 黄茨滑坡的诱发因素主要为大量 灌溉水。由于灌溉产生了许多台塬滑坡， 所以若干年来已禁止在台缘百余米宽度 内灌溉，这样一来，便在靠近灌区的非 灌区中产生了不少内高外低的灌溉引起 的沉降裂缝。通常平行于灌区边界分布， 常有多条，形成一沉降裂缝带。 三、滑坡监测 为了更可靠地监测滑坡动态变化， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 根据实际地形条件，设置了 3 条呈辐射 状的监测线，共布设了 10 个监测桩， 每次观测到的桩的位移方向与其所在监 测线垂直。图 3-1 所示是 10 个地面监 测桩的 St 曲线。 注：图 C2C1-1 坐标与图 C1 相同。 图 3-1 观测桩观测 s-t 曲线 从该图可以看出： 它们表现了大体相同的动态过 程，主要有以下几点： a1994 年 1012 月初，或近似 匀速，或缓慢加速，或在加速、减速中 波动。日均位移量在 15mm 之间，多 数为 3mm 左右； b冬灌后的 1994 年 12 月中下 旬，大部分桩均呈现加速状态。日均位 移量达 1.97.1mm，多数为 46mm； c1994 年 12 月底到 1995 年 1 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 月初或 1 月中旬，除 C4 而外，其余 9 个均出现一明显减速段； d1995 年 1 月中旬开始显著加 速运动，直至破坏。1995 年 1 月 1425 日，日均位移量达 7.312mm，多数为 7.49.3mm。1995 年 1 月 2527 日，日均位移量达 8.525.5mm，多数为 1019.5mm。 从开始监测到滑体下滑，只有 地面监测桩监测到的位移量才反映了滑 坡在这一阶段的总位移量，从 1994 年 10 月 1 日到 1995 年 1 月 27 日，各桩的 总位移量均达到 500mm 左右。 从这 10 条 S-t 曲线可以看出， 它们的同步性愈到后期愈表现明显，这 也是进行滑坡预测预报的重要依据之一。 四、滑坡预报 1、 根据地面监测桩数据计算 基于位移信息的灰色系统模型适 用于处于加速阶段直至滑移破坏的滑坡， 根据地面监测桩记录的曲线，从 10 个 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 地面监测桩的 St 曲线，选取有明显 加速段的 C1、C3 、C5、C7 、C8、C8 和 C1-1 数据及计算（假设 1 月 8 日位 移为零）结果如下表：4-1 2、根据位移计数据计算 选用位移计 B2 实测有明显加速 破坏的 1995 年 1 月 26 日-29 日监测数 据，数据及计算结果见表 4-2 表 4-2 位移计 B2 监测数据及预 测破坏时间 3、预测结果分析 根据位移信息的灰色系统理论预 测时间破坏时间，最早在 1995 年 1 月 30 日 13 时 26 分，最迟在 2 月 2 日 10 时 04 分，结果集中在 29-31 日，时间 差为 44 小时 38 分钟。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 实际滑动时间为 2 月 1 日凌晨 3 时左右，预测时间多数偏早。 误差分析： 滑坡岩土体具有复杂的各项异性， 滑坡滑动本身有很大的不确定性； 监测误差，由于各种外界因素扰 动，仪器测量数据与滑坡实际位移有一 定差别； 公式的不准确性，地质灾害预测 机理复杂，公式只能趋于接近，不可能 完全吻合； 计算误差，从曲线上量取数据存 在较