[发明专利]基于变形速率概率标准化转换的滑坡稳定性预警方法

说明书

本发明提供一种基于变形速率概率标准化转换的滑坡稳定性预警方法，包括如下步骤：数据预处理、正态性检验、概率密度函数拟合、滑坡变形速度V(subgt;m)/subgt;累积概率密度函数、标准正态化转换、预警等级划分及输出。首先进行滑坡变形监测并收集滑坡体坡表关键位置的累计位移时间序列数据，然后计算连续的两个监测数据的累积位移差与时间差获得滑坡变形速度时间序列，再验证当前滑坡变形速度频率分布是否满足正态分布，是则为安全状态，不预警，否则，将获得滑坡变形速度的数值为附零后重新计算滑坡变形速度频率分布，拟合大于零的位移速度概率分布得到其概率密度函数；确定滑坡变形速度与变形指数DI之间的关系；最后输出预警等级。

技术领域

本发明涉及地质灾害预警的技术领域，尤其涉及一种基于变形速率概率标准化转换的滑坡稳定性预警方法。

背景技术

我国多山地，地质灾害频发，滑坡地质灾害尤甚。其分布广泛、危害巨大，每年因滑坡地质灾害产生的经济损失甚巨，对社会而言难以忽视。发展准确、科学的滑坡稳定性预警方法，实现滑坡体变形状态识别及预警，是实现滑坡地质灾害防控的重要手段。

常用的滑坡稳定性预警方法包括稳定系数和可靠概率判据、宏观预报判据、蠕变曲线切线角判据以及变形速率和加速度判据等。这类方法都具有一定的适用性，但局限性也不可忽视。例如稳定系数和可靠概率忽略了滑体的蠕变特性以及滑坡稳定性的时间效应，因而只能用于滑坡的长期预报。宏观预报判据信息获取容易，但需要专业技术人员把关，否则易误判。蠕变曲线切线角判据受限于量纲差异、阈值的影响，无普适性。滑坡变形一般认为会尽力初始变形、等速变形和加速变形三个阶段，基于变形速率和加速度的评价方法依靠典型的滑坡累积位移-时间曲线特征，比较直观，但由于不同边坡工程地质条件、影响因素不同，其临滑阈值难以统一，对其实际推广应用有所限制。

因此，提出一种适用性广泛的、简单易用的滑坡稳定性预警方法极具实际意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于变形速率概率标准化转换的滑坡稳定性预警方法，旨在解决现有滑坡稳定性预警方法局限性较大，使用不广泛的问题。

本发明的实施例提供一种基于变形速率概率标准化转换的滑坡稳定性预警方法，包括如下步骤：

S1,数据预处理：滑坡变形监测并收集滑坡体坡表关键位置的累计位移时间序列数据：S_(m)＝{s₁,s₂,…s_m}；

S2,正态性检验：计算连续的两个监测数据的累积位移差与时间差获得滑坡变形速度时间序列为V_(m)＝{v₁,v₂,…v_m}，计算滑坡变形速度频率分布后，采用Liffiefors检验初步验证当前滑坡变形速度频率分布是否满足正态分布，是则为安全状态，不预警，否则，进入下一步骤；

S3,概率密度函数拟合：将获得所述滑坡变形速度的数值为附零后重新计算滑坡变形速度频率分布，通过Gamma函数拟合大于零的位移速度概率分布得到其概率密度函数；

S4，滑坡变形速度V_(m)累积概率密度函数：分别计算对速度为0和大于0两种情况下的滑坡变形速度累积概率密度函数；

S5，标准正态化转换：通过累积概率函数的等概率变换，建立Gamma分布与标准正态分布之间的转换关系，确定滑坡变形速度与变形指数DI之间的关系；

S6，预警等级划分及输出：依据最后监测点的变形指数数值及其危险区间所属，输出预警等级。

进一步地，步骤S3中，所述概率密度函数f_(v)为：

其中，α和β为形状参数与尺度参数，通过极大似然法估计获得：