一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法技术

本发明专利技术提供一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法，包括以下步骤：S1、获取研究区历史滑坡及降雨资料，构建降雨事件数据库；S2、基于统计模型得到研究区的全区降雨阈值T

【技术实现步骤摘要】
一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害预测预报
，尤其涉及一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法。

技术介绍

[0002]降雨阈值是指引发地质灾害发生的临界降雨量，是建立地质灾害气象预警的关键。具有不同地质环境背景的地区达到或者超过某一降雨条件时就很可能诱发地质灾害，国内外学者针对降雨与地质灾害之间的关系开展了大量的研究工作，并广泛地应用于地质灾害风险防控的研究与实践工作中。
[0003]基于历史灾害数据和降雨数据统计得出的降雨阈值迅速得到发展，不同的统计方法不断应用于不同地质结构特点的地区中。阈值曲线主要包括四个类别：降雨强度
‑
持续时间阈值(I
‑
D)；累计降雨量阈值(E)；累计降雨量
‑
持续时间阈值(E
‑
D)；累计降雨量
‑
降雨强度阈值(E
‑
I)，并广泛的应用于地质灾害危险性分析中，作为地质灾害风险预测的判据。
[0004]目前同一降雨阈值应用区域较广，一般是省或市一个阈值，但是省市级降雨阈值应用到村、镇乃至单个斜坡等局部小区域就会出现降雨阈值差异大、不适用、精度低的问题，如果每个乡镇都开展乡镇级降雨阈值工作会消耗巨大人力物力，难以开展工作。因此如何从省或市级阈值转换至村、镇乃至单个斜坡等局部小区域的精细化降雨阈值成了亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了解决
技术介绍
中指出的大区域单一降雨阈值与局部小区域降雨阈值差异大、不适用、精度低的问题，本专利技术的实施例提供了一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法。
[0006]本专利技术的实施例提供一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1、获取研究区历史滑坡及降雨资料，构建降雨事件数据库；
[0008]S2、基于统计模型得到研究区的全区降雨阈值T
S
；
[0009]S3、分析研究区降雨诱发的滑坡特征，从入渗、径流、蒸发三个方面各选取至少一个滑坡降雨敏感因子开展降雨敏感性评价，获取研究区中的一局部区域的降雨敏感性指数RSSI；
[0010]S4、基于降雨敏感性指数修正全区基准阈值T
S
获得该局部区域的精细化降雨阈值T，其中T＝T
S
(1+μ
‑
RSSI)，μ为基准阈值系数。
[0011]进一步地，所述步骤S3中局部区域的降雨敏感性指数RSSI的计算方法如下：
[0012]S301、将各滑坡降雨敏感因子输入预测模型得到研究区全区敏感性指数分布图；
[0013]S302、根据全区敏感性指数分布图，计算所述局部区域内的降雨敏感性值平均值作为所述降雨敏感性指数RSSI。
[0014]进一步地，所述预测模型为随机森林模型，所述随机森林模型的分类器为
[0015][0016]其中，k表示节点数，t
i
是决策数，γ和I分别为输出变量和特征函数用；
[0017]边际函数为：
[0018]mg(X,γ)＝v
k
I(t
k
(X)＝γ)
‑
max
j≠γ
v
k
I(t
k
(γ)＝j)
[0019]分类原则为：
[0020]P
x,y
(P
Θ
(t(X,Θ)＝γ)
‑
max P
θ
(h(X,Θ)＝j))＜0
[0021]其中(X,γ)为概率空间，P代表特征变量。
[0022]进一步地，所述全区敏感性指数分布图为栅格图。
[0023]进一步地，所述预测模型为数据驱动模型。
[0024]进一步地，所述步骤S2中的统计模型为累计降雨量模型，累积降雨量的计算公式为：
[0025][0026]其中Re为有效降雨量；Rn为前n日降雨量；α为有效降雨系数，n为降雨历时时间。
[0027]进一步地，所述步骤S2中的统计模型为累积降雨量－历时模型，累积降雨量的计算公式为：
[0028]E＝c+α
·
D
β
[0029]其中E为累计降雨量；D为降雨持续时间；α、β、c为统计参数。
[0030]进一步地，所述步骤S2中的统计模型为降雨强度－历时模型，降雨强度的计算公式为：
[0031]I＝c+αD
β
[0032]其中I为降雨强度；D为降雨持续时间；α、β、c为统计参数。
[0033]进一步地，所述步骤S2中的统计模型为累积降雨量－降雨强度，
[0034]I＝c+αE
β
[0035]其中I为降雨强度；E为累计降雨量；α、β、c为统计参数。
[0036]进一步地，入渗方面的滑坡降雨敏感因子包括岩性、地形湿度指数、距河流距离、地下水位；径流方面的滑坡降雨敏感因子包括坡度、起伏度、坡度变异系数；蒸发方面的滑坡降雨敏感因子包括植被覆盖指数、光照指数、土地利用类型。
[0037]本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法，创新性提出滑坡降雨敏感性评价，从入渗、径流、蒸发等方面选取滑坡降雨敏感因子开展降雨敏感性评价，基于降雨敏感性指数修正全区基准阈值得到小区域精细化降雨阈值；提高了降雨阈值的精度，解决了从全区降雨阈值到局部小区域精细化降雨阈值的转换问题，从而得到了更可靠的精细化降雨阈值，为应急管理部门进行更准确的预警预报提供了基础。
附图说明
[0038]图1为实施例中累积降雨量与地质灾害事件累积发生频率关系；
[0039]图2为实施例中滑坡降雨敏感性评价因子图；
[0040]图3为实施例中全区降雨敏感性指数分布图；
[0041]图4为实施例中斜坡单元1h精细化降雨阈值分布图；
[0042]图5为实施例中斜坡单元6h精细化降雨阈值分布图；
[0043]图6为实施例中斜坡单元24h精细化降雨阈值分布图；
[0044]图7为实施例中“鲶鱼”诱发地质灾害分布图；
[0045]图8为实施例中“鲶鱼”诱发地质灾害前24小时降雨量分布图；
[0046]图9为实施例中基准阈值与精细化阈值1、6、24h成功预警率柱状图。
具体实施方式
[0047]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本专利技术的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本专利技术的基本了解，但并不旨在确认本专利技术的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
[0048]在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取研究区历史滑坡及降雨资料，构建降雨事件数据库；S2、基于统计模型得到研究区的全区降雨阈值T
S
；S3、分析研究区降雨诱发的滑坡特征，从入渗、径流、蒸发三个方面各选取至少一个滑坡降雨敏感因子开展降雨敏感性评价，获取研究区中的一局部区域的降雨敏感性指数RSSI；S4、基于降雨敏感性指数修正全区基准阈值T
S
获得该局部区域的精细化降雨阈值T，其中T＝T
S
(1+μ
‑
RSSI)，μ为基准阈值系数。2.如权利要求1所述的一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法，其特征在于，所述步骤S3中局部区域的降雨敏感性指数RSSI的计算方法如下：S301、将各滑坡降雨敏感因子输入预测模型得到研究区全区敏感性指数分布图；S302、根据全区敏感性指数分布图，计算所述局部区域内的降雨敏感性值平均值作为所述降雨敏感性指数RSSI。3.如权利要求2所述的一种基于滑坡降雨敏感性修正的精细化降雨阈值计算方法，其特征在于：所述预测模型为随机森林模型，所述随机森林模型的分类器为其中，k表示节点数，t
i
是决策数，γ和I分别为输出变量和特征函数用；边际函数为：mg(X,γ)＝v
k
I(t
k
(X)＝γ)
‑
max
j≠γ
v
k
I(t
k
(γ)＝j)分类原则为：P
x,y
(P
Θ
(t(X,Θ)＝γ)
‑
maxP
θ
(h(X,Θ)＝j))＜0其中(X,γ)为概率空间，P代...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱宇航，殷坤龙，刘谢攀，龚泉冰，严亮轩，邬礼扬，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：