泥石流災(zāi)害的研究與分析

1、泥石流災(zāi)害的研究與分析摘要 泥石流溝谷條件不同，泥石流活動(dòng)程度及危害程度差異很大。因此，對不同泥石流溝進(jìn)行危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)很有必要。降雨是泥石流形成最重要的激發(fā)因素，當(dāng)除降雨外的其它泥石流形成因素達(dá)到某種程度，一旦有足夠的降雨量，就可能發(fā)生災(zāi)害性泥石流。以重慶市北碚區(qū)泥石流暴發(fā)的長期降雨資料為基礎(chǔ)，定性、定量分析了前期降雨和短歷時(shí)雨強(qiáng)等降雨指標(biāo)在泥石流形成中的作用。問題一用主成分分析法建立模型 應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析研究區(qū)降雨的變化特征、發(fā)展趨勢，以及運(yùn)用主成分分析法探討降雨在泥石流形成中的貢獻(xiàn)。具體模型步驟如下：先對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)；再計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣；而后計(jì)算它的特征值和特征向量

2、；再計(jì)算貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率，最后選擇主成分個(gè)數(shù)，計(jì)算主成分得分。 通過主成分分析得知，在泥石流形成降雨指標(biāo)中，短歷時(shí)雨強(qiáng)和當(dāng)日雨量對泥石流形成貢獻(xiàn)最大，但間接前期降雨的作用也不能低估，它對泥石流暴發(fā)前土體含水量有十分重要的影響。問題二用灰色關(guān)聯(lián)法建立模型 它是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分，通過灰色關(guān)聯(lián)分析確定影響泥石流的主導(dǎo)危險(xiǎn)因子就，從而進(jìn)行泥石流危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià)。具體步驟如下：先選擇因子；再對各因子無量綱化處理；然后計(jì)算因子絕對差值；進(jìn)而求出關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。 評(píng)價(jià)結(jié)果表明，本區(qū)大部分泥石流溝屬低度危險(xiǎn)，大多數(shù)區(qū)域（街道、鎮(zhèn)）屬中度危險(xiǎn)，其中有些單溝、區(qū)域泥石流危險(xiǎn)度接近危險(xiǎn)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)的臨界

3、值，人類活動(dòng)和植被的變化可以使泥石流向高或低危險(xiǎn)度轉(zhuǎn)化。關(guān)鍵詞：泥石流災(zāi)害；降雨量；主成分分析法；灰色理論；危險(xiǎn)度；重慶市北碚區(qū)一、問題的重述泥石流是指斜坡上或溝谷中松散碎屑物質(zhì)被暴雨或積雪、冰川消融水所飽和，在重力作用下，沿斜坡或溝谷流動(dòng)的一種特殊洪流，是突然爆發(fā)的飽含大量泥沙和石塊的特殊山洪。它的特點(diǎn)是爆發(fā)突然，歷時(shí)短暫，來勢兇猛和巨大的破壞力。 泥石流是半干旱和濕潤山區(qū)最為常見的一種自然災(zāi)害現(xiàn)象，是指斜坡上或溝谷中松散碎屑物質(zhì)被暴雨或積雪、冰川消融水所飽和，在重力作用下，沿斜坡或溝谷流動(dòng)的一種特殊洪流，是突然爆發(fā)的飽含大量泥沙和石塊的特殊山洪。它的特點(diǎn)是爆發(fā)突然，歷時(shí)短暫，來勢兇猛和巨大

4、的破壞力。中國國土幅員遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，泥石流災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。比如2010年8月7日晚甘肅省舟曲縣城突降暴雨，引發(fā)特大泥石流災(zāi)害，截止19日下午4時(shí)，泥石流災(zāi)害死亡人數(shù)1364人，失蹤401人，1000多人獲救。又如2010年入汛以來的特大洪水、特大泥石流和山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害給四川省公路交通造成嚴(yán)重?fù)p毀。截至8月24日，災(zāi)害損毀已造成直接經(jīng)濟(jì)損失28.5億元，全省14條國省道因?yàn)?zāi)中斷，尤其是8月13日夜間至14日凌晨汶川縣境內(nèi)突降暴雨，造成多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)生泥石流，位于映秀鎮(zhèn)紅村溝的山石垮塌將通往汶川的213國道攔腰截?cái)啵航佣伪蛔?，新建的映秀?zhèn)被淹。我國是世界上泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一下圖為

5、我國2000之2009年泥石流發(fā)生的次數(shù)圖1為我國2000之2009年泥石流發(fā)生的次數(shù)： 我們通過大量調(diào)查，得出降雨量是造成泥石流災(zāi)害的主要因子，因此本文我們探討了降雨在重慶市北碚區(qū)泥石流形成中的作用。泥石流形成是前期降雨與短歷時(shí)雨強(qiáng)共同作用的結(jié)果。并且利用灰色關(guān)聯(lián)分析法考察系統(tǒng)諸因素之間的相關(guān)聯(lián)程度，建立關(guān)聯(lián)矩陣來評(píng)價(jià)各因子的影響程度。根據(jù)中國歷年泥石流的發(fā)生情況（時(shí)間、地點(diǎn)及強(qiáng)度等），分析影響泥石流發(fā)生的各種因素，根據(jù)分析，我們采用統(tǒng)計(jì)分析法、灰色關(guān)聯(lián)法對其分析研究。1、 符號(hào)說明符號(hào)含義原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化之后的數(shù)據(jù)第個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差相關(guān)系數(shù)矩陣矩陣的特征值矩陣的特征向量主成分得分均值化數(shù)據(jù)原始

6、數(shù)據(jù)第列的平均值因子絕對差值關(guān)聯(lián)系數(shù)主導(dǎo)因子對其他因子的關(guān)聯(lián)度2、 問題分析1.問題一：泥石流形成的降雨條件主成分分析根據(jù)中國歷年泥石流的發(fā)生情況（時(shí)間、地點(diǎn)及強(qiáng)度等），分析影響泥石流發(fā)生的各種因素。通過大量的調(diào)查，我們了解到降雨是泥石流形成最重要的激發(fā)因素，降雨是泥石流形成最重要的激發(fā)因素，當(dāng)除降雨外的其它泥石流形成因素達(dá)到某種程度，一旦有足夠的降雨量，就可能發(fā)生災(zāi)害性泥石流。以研究區(qū)泥石流暴發(fā)的長期降雨資料為基礎(chǔ)，定性、定量分析了前期降雨和短歷時(shí)雨強(qiáng)等降雨指標(biāo)在泥石流形成中的作用。在短歷時(shí)雨強(qiáng)和前期降雨共同作用下形成泥石流。間接前期降雨、直接前期降雨和激發(fā)雨量三者所起的作用是不一樣的。間接

7、前期降雨使土體具有較高的含水量，它在改變泥石流補(bǔ)給物質(zhì)穩(wěn)定狀態(tài)的作用中占主導(dǎo)地位；直接前期降雨則引起到使土體進(jìn)一步失穩(wěn)的作用，在后續(xù)短歷時(shí)雨強(qiáng)的激發(fā)下形成泥石流。而短歷時(shí)雨強(qiáng)直接起激發(fā)作用，泥石流暴發(fā)所需要的短歷時(shí)雨強(qiáng)的大小，與泥石流暴發(fā)前補(bǔ)給物質(zhì)的前期含水狀況有關(guān)。前期降雨越大，補(bǔ)給物質(zhì)就越接近飽和，泥石流暴發(fā)所要求的短歷時(shí)雨強(qiáng)就越小，反之亦然。統(tǒng)計(jì)分析法 應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析研究區(qū)降雨的變化特征、發(fā)展趨勢，以及運(yùn)用主成分分析法探討降雨在泥石流形成中的貢獻(xiàn)。具體模型步驟如下：（1） 先對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，1,2，.,n; 1,2,.,（2） 得到標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)；（3） 計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣；（4）

8、 計(jì)算它的特征值和特征向量；（5） 計(jì)算貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率，最后選擇主成分個(gè)數(shù)，計(jì)算主成分得分。2.問題二：泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)危險(xiǎn)性的定量表達(dá)即危險(xiǎn)度，是指有可能遭到泥石流損害的可能性大小。根據(jù)其性質(zhì)和和各個(gè)因子的特征，決定了對泥石流危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià)方法有很多。泥石流是一種非常復(fù)雜的自然現(xiàn)象，影響因素眾多，且相互之間的關(guān)系十分復(fù)雜，不同因素的作用方式和影響程度各不相同，多數(shù)因素具有不確定性，本身就是一個(gè)灰色系統(tǒng)。因此，我們綜合考慮影響泥石流的各個(gè)因子，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)?；疑P(guān)聯(lián)法它是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分，通過灰色關(guān)聯(lián)分析確定影響泥石流的主導(dǎo)危險(xiǎn)因子就，從而進(jìn)行泥石流危險(xiǎn)度

9、的評(píng)價(jià)。具體步驟如下：選擇因子，因子的選擇主要遵循具有代表性、容易獲取和量化以及因子個(gè)數(shù)始終的原則。利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法來確定影響泥石流主導(dǎo)危險(xiǎn)因子和關(guān)聯(lián)危險(xiǎn)因子；對各因子無量綱化處理，一般來講，實(shí)際問題中的不同因子往往具有不同的量綱，而在比較時(shí)，要求量綱相同，因此，需要首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化；計(jì)算因子絕對差值；進(jìn)而求出關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度。四、模型假設(shè)1.暴雨預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率影響著泥石流的預(yù)報(bào),假定泥石流實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)具有非確定性;2.泥石流預(yù)報(bào)的臨界雨量值地區(qū)差異不大,有統(tǒng)一的雨量標(biāo)準(zhǔn);3.假設(shè)各組數(shù)據(jù)都為原始數(shù)據(jù)，來源真實(shí)可靠，各組數(shù)據(jù)之間相互獨(dú)立；五、模型的建立與求解模型一：泥石流形成的降雨條件

10、主成分分析法在多指標(biāo)的研究中往往由于變量個(gè)數(shù)太多，且彼此之間存在著一定的相關(guān)性，因而使得所觀察的數(shù)據(jù)在一定程度上有信息重疊，當(dāng)變量較多時(shí)，研究樣本的規(guī)律就很復(fù)雜，主成分分析就是以少數(shù)的綜合變量取代原始的多維變量。應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析重慶市北碚區(qū)降雨的變化特征、發(fā)展趨勢，以及運(yùn)用主成分分析法探討降雨在泥石流形成中的貢獻(xiàn)，其步驟如下：1.1選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇對泥石流災(zāi)害有重要影響的間接前期降雨量、當(dāng)日最大降雨量、1小時(shí)最大雨強(qiáng)、10分鐘最大雨強(qiáng)4個(gè)因素作為其評(píng)價(jià)指標(biāo)表1 北碚區(qū)泥石流暴發(fā)的雨量（mm）資料時(shí)間間接前期降雨量當(dāng)日最大降雨量1小時(shí)最大雨強(qiáng)10分鐘最大雨強(qiáng)1962.7.58229.652

11、.518.31972.6.2576.121651.217.81978.5.2976.1196.940.910.31987.7.2027.3192.242.510.61989.7.1066.3203.649.516.81993.8.182.5156.840.210.12003.7.191320044.110.82005.6.246.316348.712.41.2.建立評(píng)價(jià)矩陣，1.3.再對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理標(biāo)準(zhǔn)化處理的公式如下：， 公式（1）使其無量綱化具體模型步驟如下：先對數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到無量綱的數(shù)據(jù)；再由matlab計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣；表2 相關(guān)系數(shù)矩陣間接前期降雨（）當(dāng)日最大降雨（）最大雨

12、強(qiáng)（）10最大雨強(qiáng)（）間接前期降雨()1.0000當(dāng)日最大降雨()0.11871.0000最大雨強(qiáng)()-0.31540.58861.000010最大雨強(qiáng)()-0.02440.70600.93001.00001.4.用matlab計(jì)算它的特征值和特征向量，再計(jì)算貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率；表3 特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率主成分特征值貢獻(xiàn)率（%）累計(jì)貢獻(xiàn)率（%）第一主成分2.538163.4563.45第二主成分1.003925.1088.55第三主成分0.445111.1399.68第四主成分0.01290.32100.00由于前兩個(gè)累積貢獻(xiàn)率為，一般選擇以上，可以認(rèn)為前2個(gè)主成分已經(jīng)反映了原變量的基本

13、信息，因此，主要考慮第一、第二主成分對泥石流形成的影響，已經(jīng)能夠說明問題，后2個(gè)主成分可以略去。從而得出前兩個(gè)主成分的特征向量：表 4 特征向量間接前期降雨（）當(dāng)日最大降雨（）最大雨強(qiáng)（）最大雨強(qiáng)（）第一特征向量0.7143-0.2825-0.23230.5967第二特征向量-0.6517-0.46610.08450.59241.5計(jì)算主成分得分: 公式（2）第一主成分：第二主成分：表5 個(gè)主成分因子載荷矩陣主成分因子間接前期降雨當(dāng)日最大降雨最大雨強(qiáng)最大雨強(qiáng)第一主成分-0.27175 0.81847 0.94374 0.95063 第二主成分0.95980 0.14597 -0.08469 0

14、.23277 對第一、第二主成分因子的載荷矩陣進(jìn)行分析。主成分因子載荷表示主成分與變量之間的相關(guān)關(guān)系。第一主成分對泥石流的貢獻(xiàn)率達(dá)63.45%，其中10min最大雨強(qiáng)、1h最大雨強(qiáng)和當(dāng)日最大降雨對泥石流的形成貢獻(xiàn)最大。而間接前期降雨的因子載荷很小，對第一主成分的貢獻(xiàn)不大。第二主成分在泥石流形成中的作用不容忽視，主要由間接前期降雨等組成，貢獻(xiàn)率為25.10%。通過主成分分析得知，在泥石流形成降雨指標(biāo)中，短歷時(shí)雨強(qiáng)和當(dāng)日雨量對泥石流形成貢獻(xiàn)最大，但間接前期降雨的作用也不能低估，它對泥石流暴發(fā)前土體含水量有十分重要的影響。模型二：泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)2.1因子的選擇因子的選擇主要遵循具有代表性、容易獲取

15、和量化以及因子個(gè)數(shù)適中的原則。利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法來確定影響泥石流主導(dǎo)危險(xiǎn)因子和關(guān)聯(lián)危險(xiǎn)因子。令為灰色關(guān)聯(lián)因子集，代表樣本，代表樣本總數(shù)（=1,2，,）,代表關(guān)聯(lián)因子，代表關(guān)聯(lián)因子總數(shù)（=1,2，）,把主導(dǎo)因子作為對比序列。我們初步選取關(guān)聯(lián)因子11項(xiàng)，即一次泥石流沖出物最大放量（）、松散固體物質(zhì)平均厚度（）、流域面積（）、主溝長度（）、流域相對高差（）、形成區(qū)山坡平均坡度（）、切割度（）、24最大降雨量（）、最大降雨量（）、流域植被覆蓋度（）和流域人口密度（）。泥石流沖出物方量直接決定著泥石流的破壞性，故將其作為泥石流危險(xiǎn)度判定的主導(dǎo)因子。本文我們選擇了研究區(qū)典型的30條泥石流，統(tǒng)計(jì)得出各因子

16、的原始數(shù)據(jù)（見附錄一）。2.2無量綱化處理一般來講，實(shí)際問題中的不同因子往往具有不同的量綱，而在比較時(shí)，要求量綱相同，因此，需要首先對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化；常用的方法有初值法和均值法兩種。這里我們采用均值法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。得到均值化矩陣。均值法處理則是用平均值去除所有數(shù)據(jù)，以得到一個(gè)占平均值百分比為多少的數(shù)列。公式（3）式中表示均值化數(shù)據(jù)；表示原始數(shù)據(jù)；表示原始數(shù)據(jù)第列（個(gè)因子）的平均值。用均值法把原始數(shù)據(jù)做無量綱化處理，得到均值化矩陣如下： 表6 泥石流原始數(shù)據(jù)無量綱值泥石流溝X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11稱砣溝20.1786 0.6452 0.2034 0.6

17、282 0.7962 1.0596 1.1134 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 稱砣溝50.3571 0.6452 0.4703 0.7137 0.8227 1.0730 0.8452 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 稱砣溝60.2143 0.7097 0.2288 0.6760 0.9554 1.1064 1.1624 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 稱砣溝80.2143 0.6452 0.2415 0.5772 0.8493 1.1198 1.1326 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 稱砣溝9

18、0.2857 0.7097 0.3051 0.7752 0.9289 1.0496 1.0942 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 稱砣溝110.2143 0.7097 0.2161 0.5225 0.6900 1.0763 1.0389 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 稱砣溝120.2143 0.7097 0.2288 0.4679 0.6635 1.0930 0.9793 1.0098 1.0123 1.0921 0.3198 鳳凰寺10.4286 0.7742 0.4068 1.2128 1.3270 0.9025 1.1368 1.0629

19、 1.0464 1.0278 0.9919 鳳凰寺20.1786 0.6452 0.2034 0.7580 0.8227 0.9025 1.0580 1.0629 1.0464 1.0278 0.9919 鳳凰寺110.2857 0.7097 0.3178 0.8194 0.8758 0.9861 0.9452 0.9141 0.9398 1.0278 0.9919 九龍寨10.2143 0.5806 0.2669 0.4370 0.6104 1.1565 1.1773 0.9141 0.9398 0.9636 1.3796 九龍寨20.2857 0.6452 0.3305 0.4406 0.

20、6635 1.1365 1.2688 0.9141 0.9398 0.9636 1.3796 九龍寨30.5714 0.7097 0.6102 1.7085 1.9108 1.3504 0.9026 0.9141 0.9398 0.9636 1.3796 九龍寨40.4643 0.7742 0.4576 0.4507 0.7696 1.0295 1.4391 0.9141 0.9398 0.9636 1.3796 九龍寨53.8571 0.7097 4.1568 1.9762 1.8843 1.0128 1.5158 0.9141 0.9398 0.9636 1.3796 飛蛾山10.2857

21、 0.9032 0.2288 0.5089 0.6900 1.2067 1.0027 1.0629 1.0464 1.0278 0.0000 飛蛾山20.4286 0.8387 0.3941 0.6386 0.6900 0.8156 0.6365 1.0629 1.0464 1.0278 0.0000 飛蛾山30.5357 0.7097 0.5339 0.8913 1.2473 1.1131 1.2262 1.0629 1.0464 1.0278 0.0000 水泥廠10.1786 0.6452 0.2161 0.9150 0.9289 0.8524 1.0282 1.0098 0.9846

22、0.9636 1.0969 水泥廠20.2143 0.7097 0.2415 0.9970 0.9820 0.8591 0.9112 1.0098 1.0123 1.0278 1.0969 禿嶺10.2857 0.7742 0.2797 0.9082 0.9820 1.0396 1.0431 1.0629 1.0464 0.9636 0.0000 禿嶺20.3214 0.8387 0.2924 0.7580 0.9289 1.0162 0.9942 1.0629 1.0464 0.9636 0.0000 七一橋14.7857 0.7097 5.1483 2.8612 1.7144 0.9961

23、 0.8558 0.9141 0.9398 0.8994 2.6060 七一橋25.3929 0.6452 6.4068 2.0759 1.5287 0.6585 0.9261 0.9141 0.9398 0.8994 2.6060 飛20.3571 0.7742 0.3432 0.7274 0.7696 1.0663 0.9282 1.0629 1.0464 0.9636 0.0000 磨石盤2.2500 0.8387 2.0466 1.3930 1.3535 0.9393 0.5450 0.9141 0.9398 1.0278 0.0000 木魚山0.7857 3.2258 0.4576

24、0.5600 0.5573 0.7253 0.5343 1.0629 1.0464 0.8351 2.0651 中門洞0.2500 0.8387 0.2415 0.7752 0.5679 1.0061 1.1198 1.0629 1.0464 1.0278 0.0000 巴豆林4.0000 0.7742 3.9407 1.8951 1.5340 0.8156 0.9175 0.9141 0.9398 1.0278 0.0000 醪糟坪1.9643 6.4516 0.5847 1.9311 0.9554 0.8357 0.5216 1.1416 1.0549 0.7709 8.4166 （3）計(jì)

25、算因子絕對差值 兩個(gè)因子的絕對最大和最小差值分別為公式（4）利用公式（4）計(jì)算主導(dǎo)因子序列與各關(guān)聯(lián)因子序列相互比較的絕對差值（見附錄二），并找出最大絕對差值15.1000和最小絕對差值0.0018。（4）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù) 公式（5） 式中，表示關(guān)聯(lián)系數(shù)；為主導(dǎo)因子與關(guān)聯(lián)因子比較后的絕對差值；為所有差值序列中的最大絕對差值；為所有差值序列中的最小絕對差值；為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取=0.5。.用公式（5）計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù).（5）求關(guān)聯(lián)度 公式（6） 式中，為主導(dǎo)因子與其他因子的關(guān)聯(lián)度；為樣本個(gè)數(shù)；為第個(gè)樣本；為第個(gè)關(guān)聯(lián)因子。利用公式（6）計(jì)算關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度越大，說明主導(dǎo)因子與關(guān)聯(lián)因子之間的變化態(tài)勢越一致，泥石流

26、的危險(xiǎn)性就越大。關(guān)聯(lián)度的計(jì)算結(jié)果表明，一次泥石流最大沖出量對其本身的關(guān)聯(lián)度為1，對其他關(guān)聯(lián)因子的關(guān)聯(lián)度都小于1。流域相對高差與主導(dǎo)因子的關(guān)聯(lián)度較小，僅為0.509，對泥石流活動(dòng)的影響相對較小，不作為評(píng)價(jià)因子，其它10個(gè)關(guān)聯(lián)因子確定為泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)因子。表7 主導(dǎo)因子與關(guān)聯(lián)因子之間的關(guān)聯(lián)度0.8775 0.8793 0.8816 0.8825 0.8827 0.8897 0.8920 0.9010 0.9223 0.9830 65978110432（6）確定出各關(guān)聯(lián)因子的權(quán)重為了正確反映關(guān)聯(lián)因子與主導(dǎo)因子的關(guān)聯(lián)程度，采用等級(jí)茶樹的方法確定各個(gè)關(guān)聯(lián)因子的權(quán)重，從關(guān)聯(lián)度最小的危險(xiǎn)因子開始，給定權(quán)數(shù)

27、為1，以此基本單位位公差，依次成等差數(shù)列向關(guān)聯(lián)度增大的方向遞增。同時(shí)，為突出主導(dǎo)因子權(quán)重值，給定其權(quán)重為次要因子最大權(quán)重的2倍。則各評(píng)價(jià)因子的權(quán)數(shù)和權(quán)重如下表：表8 各評(píng)價(jià)因子的權(quán)數(shù)和權(quán)重評(píng)價(jià)因子權(quán)重0.28570.14290.12700.11110.09520.07940.06350.04760.03170.0159（7）泥石流危險(xiǎn)因子等級(jí)及其定量賦值泥石流危險(xiǎn)等級(jí)一般用極度、高度、中度、低度等定性描述，根據(jù)研究的實(shí)際情況，采用對稱不等分間隔的四級(jí)分割法來劃分泥石流危險(xiǎn)因子的等級(jí)并給各等級(jí)定量賦值：1級(jí)為0，2級(jí)為0.3，3級(jí)為0.7，4級(jí)為1。然后，定各個(gè)泥石流溝

28、危險(xiǎn)因子的等級(jí)并定量賦值如下：表9 單溝泥石流危險(xiǎn)因子等級(jí)及其賦值表評(píng)價(jià)因子及其賦值單位1級(jí)（0）2級(jí)（0.3）3級(jí)（0.7）4級(jí)（1）一次泥石流沖出物最大方量松散固體物質(zhì)平均厚度流域面積主溝長度形成區(qū)山坡平均坡度切割度24最大降雨量最大降雨量流域植被覆蓋度%流域人口密度人/（8）計(jì)算泥石流危險(xiǎn)度 各泥石流危險(xiǎn)因子的賦值與其權(quán)重的成績之和即為泥石流危險(xiǎn)度，記為,且有。同時(shí)記10項(xiàng)危險(xiǎn)因子的賦值分別為、。則泥石流危險(xiǎn)度的計(jì)算公式為：公式（7）利用公式（7）可計(jì)算出30條泥石流的危險(xiǎn)度，如下表： 表10 各泥石流溝危險(xiǎn)因子賦值及危險(xiǎn)度泥石流溝X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11稱砣溝2

29、00000.70.30.70.7000.133稱砣溝50.30000.700.70.7000.133稱砣溝600.3000.70.30.70.7000.162稱砣溝800000.70.30.70.7000.133稱砣溝900.3000.70.30.70.7000.162稱砣溝1100.3000.70.30.70.7000.162稱砣溝1200.3000.70.30.70.7000.162鳳凰寺100.3000.30.30.70.700.30.156鳳凰寺200000.30.30.70.700.30.127鳳凰寺1100.3000.30.30.70.700.30.156九龍寨100000.70.

30、30.70.700.70.222九龍寨200000.70.30.70.700.70.222九龍寨30.30.300.30.70.30.70.700.70.395九龍寨400.3000.70.70.70.700.70.251九龍寨50.70.300.30.70.70.70.700.70.473飛蛾山100.3000.70.30.70.7000.162飛蛾山200.3000.300.70.7000.117飛蛾山30.30.3000.70.30.70.700.30.248水泥廠100000.30.30.70.700.30.127水泥廠200.3000.30.30.70.7000.156禿嶺100.3

31、000.70.30.70.7000.162禿嶺200.3000.70.30.70.7000.162七一橋10.70.300.30.30.30.70.7010.467七一橋20.700.30.30.30.30.70.7010.481飛200.3000.70.30.70.7000.162磨石盤0.70.300.30.300.70.7000.34木魚山0.31000.300.70.70.310.416中門洞00.3000.70.30.70.7000.612巴豆林0.70.300.30.30.30.70.7000.34醪糟坪0.7100.30.3010.70.310.567(9)單溝泥石流危險(xiǎn)的等級(jí)劃

32、分在計(jì)算出各條泥石流危險(xiǎn)度后，就必須劃分危險(xiǎn)度的等級(jí)。根據(jù)劉希林的泥石流危險(xiǎn)度劃分方法并結(jié)合本區(qū)的實(shí)際情況，將泥石流危險(xiǎn)度分為4級(jí)，如下表：表11 單溝泥石流危險(xiǎn)度劃分及其活動(dòng)特點(diǎn)單溝泥石流危險(xiǎn)度危險(xiǎn)度等級(jí)0.30低度危險(xiǎn)各危險(xiǎn)因子取值較小，組合欠佳，能夠發(fā)生小規(guī)模的泥石流或山洪。危害輕，一般不會(huì)造成重大災(zāi)害。0.300.55中度危險(xiǎn)個(gè)別危險(xiǎn)因子取值較大，組合尚可，能夠間歇性發(fā)生中等規(guī)模的泥石流，較易由工程治理所控制。危害較輕，可造成一定的災(zāi)害。0.550.80高度危險(xiǎn)各危險(xiǎn)因子取值較大，個(gè)別危險(xiǎn)因子取值甚高，組合亦佳，潛在破壞力大，能夠發(fā)生大規(guī)模和高頻率的泥石流。危害嚴(yán)重，可造成重大災(zāi)害0.

33、80極度危險(xiǎn)各危險(xiǎn)因子取值極大，組合極佳，一觸即發(fā)，能夠發(fā)生巨大規(guī)模和特高頻率的泥石流危害十分嚴(yán)重，可造成重大災(zāi)害表12 30條泥石流危險(xiǎn)度的計(jì)算結(jié)果危險(xiǎn)度等級(jí)低度危險(xiǎn)中等危險(xiǎn)高度危險(xiǎn)極度危險(xiǎn)數(shù)量（條）22710模型二結(jié)果表明，本區(qū)大部分泥石流溝屬低度危險(xiǎn)，這些區(qū)域應(yīng)加強(qiáng)水土保持，同時(shí)還要注意對泥石流的發(fā)展趨勢的預(yù)測與分析。大多數(shù)區(qū)域（街道、鎮(zhèn)）屬中度危險(xiǎn)，這些區(qū)域應(yīng)實(shí)施生物和工程措施并重的方法，加強(qiáng)主要泥石流的綜合治理、監(jiān)測預(yù)報(bào)以及避難措施。其中有些單溝、區(qū)域泥石流危險(xiǎn)度接近危險(xiǎn)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)的臨界值，人類活動(dòng)和植被的變化可以使泥石流向高或低危險(xiǎn)度轉(zhuǎn)化。六、模型的評(píng)價(jià)1. 模型的優(yōu)點(diǎn)（1）模

34、型一的優(yōu)點(diǎn)：模型一用 統(tǒng)計(jì)分析法 應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析研究區(qū)降雨的變化特征、發(fā)展趨勢，以及運(yùn)用主成分分析法探討降雨在泥石流形成中的貢獻(xiàn)（2）模型二的優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)其性質(zhì)和和各個(gè)因子的特征，決定了對泥石流危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià)方法有很多。泥石流是一種非常復(fù)雜的自然現(xiàn)象，影響因素眾多，且相互之間的關(guān)系十分復(fù)雜，不同因素的作用方式和影響程度各不相同，多數(shù)因素具有不確定性，本身就是一個(gè)灰色系統(tǒng)。因此，我們綜合考慮影響泥石流的各個(gè)因子，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法進(jìn)行泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)。2. 模型的缺點(diǎn): （1）對泥石流形成的降雨指標(biāo)綜合分析以及前期降雨、短歷時(shí)雨強(qiáng)在泥石流形成中的定量研究不多。 （2）利用降雨進(jìn)行泥石流的實(shí)時(shí)

35、預(yù)報(bào)，是基于半定性和半定量的經(jīng)驗(yàn)性分析，都沒有從機(jī)理上闡明降雨指標(biāo)與泥石流發(fā)生的必然性，而且泥石流預(yù)報(bào)的臨界雨量值地區(qū)差異很大，沒有統(tǒng)一的雨量標(biāo)準(zhǔn)，難以推廣。 （3）在泥石流的預(yù)測預(yù)報(bào)中，泥石流成災(zāi)規(guī)模和成災(zāi)損失預(yù)報(bào)仍是一個(gè)有待解決的重要課題。七、參考文獻(xiàn)1劉希林，唐川著.泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)M.科學(xué)出版社，1995.193 2 姜啟源,邢文訓(xùn),謝金星,楊頂輝,大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，北京：清華大學(xué)出版社，2004.3泥石流的防治M.北京：中國鐵道出版社，1983.12.4陳理榮,數(shù)學(xué)建模導(dǎo)論，北京：北京郵電大學(xué)出版社，1999.5韓中庚,數(shù)學(xué)建模方法及其應(yīng)用，北京：高等教育出版社，2005.6戴明強(qiáng),李衛(wèi)

36、軍,楊鵬飛,數(shù)學(xué)模型及其應(yīng)用，北京：科學(xué)出版社，2006.7劉希林,莫多聞.地貌災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)的基本問題一以泥石流預(yù)測預(yù)報(bào)為例J.山地學(xué)報(bào),2001,19(2):150156.8劉希林.我國泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)研究:回顧與展望J.山地研究,1994,12(2):6570.8、 附錄附錄1：原始數(shù)據(jù)泥石流溝一次泥石流的沖出物的最大方量 X1松散固體物質(zhì)平均厚度 X2流域面積 X3主溝長度 X4相對高差 X5形成區(qū)山坡平均坡度 X6切割度 X724h最大降雨量 X81h最大降雨量 X9流域制備覆蓋度 X10流域人口密度 X11稱砣溝20.50.51.623015031.752.319047.58540.

37、5稱砣溝510.53.7261.315532.139.719047.58540.5稱砣溝60.60.551.8247.518033.154.619047.58540.5稱砣溝80.60.51.9211.316033.553.219047.58540.5稱砣溝90.80.552.4283.817531.451.419047.58540.5稱砣溝110.60.551.7191.313032.248.819047.58540.5稱砣溝120.60.551.8171.312532.74619047.58540.5鳳凰寺11.20.63.24442502753.420049.180125.6鳳凰寺20.

38、50.51.6277.51552749.720049.180125.6鳳凰寺110.80.552.530016529.544.417244.180125.6九龍寨10.60.452.116011534.655.317244.175174.7九龍寨20.80.52.6161.31253459.617244.175174.7九龍寨31.60.554.8625.536040.442.417244.175174.7九龍寨41.30.63.616514530.867.617244.175174.7九龍寨510.80.5532.7723.535530.371.217244.175174.7飛蛾山10.80

39、.71.8186.313036.147.120049.1800飛蛾山21.20.653.1233.813024.429.920049.1800飛蛾山31.50.554.2326.323533.357.620049.1800水泥廠10.50.51.733517525.548.319046.275138.9水泥廠20.60.551.936518525.742.819047.580138.9禿嶺10.80.62.2332.518531.14920049.1750禿嶺20.90.652.3277.517530.446.720049.1750七一橋113.40.5540.51047.532329.840

40、.217244.170330七一橋215.10.550.476028819.743.517244.170330飛210.62.7266.314531.943.620049.1750磨石盤6.30.6516.151025528.125.617244.1800木魚山2.22.53.620510521.725.120049.165261.5中門洞0.70.651.9283.810730.152.620049.1800巴豆林11.20.631693.828924.443.117244.1800醪糟坪5.554.67071802524.5214.849.5601065.8附錄二、主導(dǎo)因子序列與各關(guān)聯(lián)因子

41、序列相互比較的絕對差值X2X3X4X5X6X7X8X9X10X1110.4666 0.0248 0.4497 0.6176 0.8810 0.9348 0.8312 0.8337 0.9135 0.1413 20.2880 0.1132 0.3566 0.4656 0.7158 0.4880 0.6526 0.6551 0.7349 0.0373 30.4954 0.0145 0.4618 0.7411 0.8921 0.9481 0.7955 0.7980 0.8778 0.1055 40.4309 0.0272 0.3629 0.6350 0.9055 0.9183 0.7955 0.79

42、80 0.8778 0.1055 50.4240 0.0194 0.4895 0.6432 0.7639 0.8085 0.7241 0.7266 0.8064 0.0341 60.4954 0.0018 0.3082 0.4757 0.8620 0.8246 0.7955 0.7980 0.8778 0.1055 70.4954 0.0145 0.2536 0.4492 0.8788 0.7650 0.7955 0.7980 0.8778 0.1055 80.3456 0.0218 0.7842 0.8984 0.4739 0.7082 0.6344 0.6178 0.5993 0.5633

43、 90.4666 0.0248 0.5794 0.6441 0.7239 0.8795 0.8844 0.8678 0.8493 0.8133 100.4240 0.0321 0.5337 0.5901 0.7004 0.6595 0.6284 0.6541 0.7421 0.7062 110.3664 0.0527 0.2227 0.3961 0.9423 0.9630 0.6998 0.7255 0.7493 1.1653 120.3594 0.0448 0.1549 0.3778 0.8508 0.9831 0.6284 0.6541 0.6779 1.0939 130.1382 0.0

44、387 1.1371 1.3394 0.7790 0.3312 0.3427 0.3684 0.3922 0.8082 140.3099 0.0067 0.0136 0.3054 0.5652 0.9748 0.4498 0.4755 0.4993 0.9153 153.1475 0.2996 1.8809 1.9729 2.8443 2.3414 2.9430 2.9173 2.8935 2.4775 160.6175 0.0569 0.2232 0.4043 0.9210 0.7170 0.7772 0.7607 0.7421 0.2857 170.4101 0.0345 0.2100 0

45、.2614 0.3870 0.2080 0.6344 0.6178 0.5993 0.4286 180.1740 0.0018 0.3556 0.7116 0.5774 0.6905 0.5272 0.5107 0.4921 0.5357 190.4666 0.0375 0.7365 0.7503 0.6738 0.8497 0.8312 0.8060 0.7850 0.9183 200.4954 0.0272 0.7827 0.7677 0.6448 0.6969 0.7955 0.7980 0.8136 0.8826 210.4885 0.0061 0.6225 0.6962 0.7538

46、 0.7574 0.7772 0.7607 0.6779 0.2857 220.5173 0.0291 0.4366 0.6074 0.6947 0.6728 0.7415 0.7250 0.6422 0.3214 234.0760 0.3626 1.9245 3.0713 3.7896 3.9299 3.8716 3.8459 3.8864 2.1797 244.7477 1.0139 3.3169 3.8642 4.7344 4.4668 4.4787 4.4530 4.4935 2.7868 250.4171 0.0139 0.3702 0.4125 0.7092 0.5710 0.7058 0.6892 0.6065 0.3571 261.4113 0.2034 0.8570 0.8965 1.3107 1.7050 1.3359 1.3102 1.2222 2.2500 272.4401 0.3281 0.2258 0.2284 0.0604 0.2514 0.