本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究，特別是一種基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、滑坡是指地表土層或巖石沿著一定傾角向下滑動(dòng)的地質(zhì)現(xiàn)象。它通常發(fā)生在地形陡峭的山坡、河岸、懸崖等地方，是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害?；乱讚p性是指某個(gè)地區(qū)或地點(diǎn)發(fā)生滑坡的可能性以及滑坡發(fā)生后可能造成的程度或影響的程度。評(píng)估滑坡易損性是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要組成部分，它有助于識(shí)別和評(píng)估可能受到滑坡威脅的區(qū)域，并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)和預(yù)防措施。

2、滑坡易損性評(píng)價(jià)方法可分為定性、半定量和定量評(píng)價(jià)三類，其中定性或半定量屬于傳統(tǒng)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，主要包括信息量法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。此類方法多存在樣本依賴程度高或主觀性強(qiáng)的問題，在單體滑坡易損性評(píng)價(jià)上適用性較差。隨著泥石流算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬的手段被引入滑坡研究，形成了基于數(shù)值模擬的滑坡易損性定量評(píng)價(jià)方法?；玖鞒虨椋菏紫葦?shù)值模擬手段還原滑坡的失穩(wěn)破壞過程，得到滑坡運(yùn)動(dòng)過程下變電站的變形破壞模式，然后利用行業(yè)規(guī)范并結(jié)合變電站內(nèi)各設(shè)備的變形將變電站內(nèi)的各設(shè)備分級(jí)，最終根據(jù)變電站的變形破壞模型得到變電站的易損性評(píng)價(jià)模型。

3、由于獨(dú)特的地質(zhì)條件，貴州省由強(qiáng)降雨誘發(fā)的滑坡災(zāi)害頻發(fā)。已有的滑坡易損性定量評(píng)價(jià)方法中缺乏對(duì)山區(qū)電網(wǎng)的滑坡災(zāi)害這一類易損性評(píng)價(jià)方法，因此對(duì)變電站滑坡易損性評(píng)價(jià)易造成易損性錯(cuò)估、低估等情況，從而誤導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)及應(yīng)急搶險(xiǎn)工作。因此，準(zhǔn)確地建立基于變電站變形破壞模型的滑坡易損性評(píng)價(jià)方法是目前急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問題在于已有的滑坡易損性定量評(píng)價(jià)方法中缺乏對(duì)山區(qū)電網(wǎng)的滑坡災(zāi)害這一類易損性評(píng)價(jià)方法，因此對(duì)變電站滑坡易損性評(píng)價(jià)易造成易損性錯(cuò)估、低估等情況，從而誤導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)及應(yīng)急搶險(xiǎn)工作的問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，其包括，對(duì)變電站滑坡進(jìn)行勘察，查明滑坡區(qū)域的地質(zhì)條件及滑坡失穩(wěn)特征，通過現(xiàn)場(chǎng)勘察資料和室內(nèi)試驗(yàn)獲取巖土體物理力學(xué)性質(zhì)；

5、利用降雨入滲水文模型計(jì)算巖土體滲流特征，利用flac3d軟件模擬對(duì)不同降雨滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合蒙特卡洛方法計(jì)算滑坡年失穩(wěn)概率，將變電站滑坡的年失穩(wěn)概率作為滑坡的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)；

6、利用flac3d模擬得到滑坡失穩(wěn)過程中變電站內(nèi)各類設(shè)施的變形破壞模型，對(duì)各類設(shè)施的易損性進(jìn)行定值，利用風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式得到各工況下變電站的經(jīng)濟(jì)損失情況，實(shí)現(xiàn)變電站滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

7、作為本發(fā)明所述基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)變電站滑坡進(jìn)行勘察，其可采用步驟有對(duì)變電站滑坡進(jìn)行勘察，查明滑坡區(qū)地質(zhì)條件；

8、利用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)變電站的失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行分析，收集現(xiàn)場(chǎng)巖土體進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)確定變電站滑坡數(shù)值模擬所需的天然參數(shù)。

9、作為本發(fā)明所述基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述利用降雨入滲水文模型計(jì)算巖土體滲流特征，其可采用如下步驟：

10、簡(jiǎn)化降雨入滲模型計(jì)算不同工況的降雨入滲深度；

11、利用flac3d軟件模擬對(duì)不同降雨工況變電站滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)；

12、利用flac3d數(shù)值模擬軟件結(jié)合蒙特卡洛方法得到變電站滑坡的失穩(wěn)概率結(jié)合條件概率計(jì)算方法計(jì)算滑坡年失穩(wěn)概率，將變電站滑坡的年失穩(wěn)概率作為滑坡的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

13、作為本發(fā)明所述基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述利用降雨入滲水文模型計(jì)算巖土體滲流特征，利用flac3d軟件模擬對(duì)不同降雨滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中可采用如下步驟：

14、根據(jù)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)規(guī)范以及當(dāng)?shù)氐慕涤觊撝?，確定滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的降雨工況，查閱當(dāng)?shù)厮氖謨?cè)獲取設(shè)計(jì)工況的降雨量：

15、

16、其中，hp為各工況的24小時(shí)設(shè)計(jì)計(jì)算降雨量；為平均面降雨量，kp為模比系數(shù)，其數(shù)值與cs/cv的比值有關(guān)，cs為偏態(tài)系數(shù)，cv為變差系數(shù)，可確定cs/cv比值，通過查閱當(dāng)?shù)厮氖謨?cè)中的附表6-1獲取kp值；

17、利用無人機(jī)三維傾斜攝影得到現(xiàn)場(chǎng)的高程數(shù)據(jù)以及dem數(shù)據(jù)，利用得到的等高線帶入rhino軟件建立三維地質(zhì)模型；

18、在數(shù)值計(jì)算過程中引入green-ampt模型，將濕潤(rùn)鋒以上的巖土體認(rèn)定為飽和狀態(tài)，故在數(shù)值模型中對(duì)濕潤(rùn)鋒以上的巖土體采用飽和參數(shù)計(jì)算，對(duì)于濕潤(rùn)鋒以下巖土體采用天然參數(shù)；

19、利用不同的入滲深度表示不同降雨工況：

20、

21、其中，式中，y為入滲深度；t為降雨持時(shí)，計(jì)算中取1日；q為降雨強(qiáng)度，單位為mm/d；α為斜坡坡度；ωs為飽和含水率、ωi為初始含水率；

22、根據(jù)收集資料或者室內(nèi)試驗(yàn)得到數(shù)值模擬所需巖土體參數(shù)；

23、利用flac3d軟件結(jié)合上述巖土體參數(shù)對(duì)變電站滑坡進(jìn)行數(shù)值模擬，獲取不同降雨工況下滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)對(duì)變電站滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

24、作為本發(fā)明所述基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述利用flac3d數(shù)值模擬軟件結(jié)合蒙特卡洛方法得到良田變電站滑坡的失穩(wěn)概率并結(jié)合條件概率計(jì)算方法計(jì)算滑坡年失穩(wěn)概率，將變電站滑坡的年失穩(wěn)概率作為滑坡的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，可采用如下步驟：

25、利用flac3d-monte?carlo耦合模擬法對(duì)變電站滑坡失穩(wěn)概率進(jìn)行計(jì)算，

26、在flac3d中模擬多次數(shù)時(shí)，滿足條件的頻率等于滑坡的破壞概率，得到滑坡的破壞概率，可采用如下表達(dá)式：

27、

28、pf＝1-φ(β)

29、其中，為穩(wěn)定性方程中的隨機(jī)數(shù)；pf為滿足穩(wěn)定性系數(shù)f小于1出現(xiàn)的頻率；m為滿足f≤1的次數(shù)，n為模擬次數(shù)；

30、將變電站滑坡在數(shù)值模擬過程中的抗剪參數(shù)粘聚力以及內(nèi)摩擦角作為穩(wěn)定性方程的隨機(jī)數(shù)x；

31、滑體的飽和抗剪強(qiáng)度值和內(nèi)摩擦角利用matlab軟件中的隨機(jī)數(shù)調(diào)用包，生成符合狀態(tài)變量函數(shù)g(fs)分布的隨機(jī)數(shù)，滑體土飽和狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角值隨機(jī)數(shù)參數(shù)；

32、可根據(jù)計(jì)算得到的滑坡失穩(wěn)概率對(duì)滑坡失穩(wěn)的可能性進(jìn)行初步判定；

33、根據(jù)flac3d-monte?carlo模擬法計(jì)算得到滑坡的失穩(wěn)概率，滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)還包括時(shí)間尺度，根據(jù)參考文獻(xiàn)認(rèn)定該時(shí)間尺度為年；

34、故滑坡的發(fā)生概率選取年概率表達(dá)，利用條件概率計(jì)算公式，計(jì)算得到降雨型滑坡的年失穩(wěn)概率，可采用如下表達(dá)式：

35、p[b|a]＝p[ab]/p[a]

36、p[ab]＝p[b|a]×p[a]

37、其中，p[a]為降雨工況出現(xiàn)的概率，一般用降雨重現(xiàn)期t來表示，降雨工況的發(fā)生與降雨重現(xiàn)期t有以下對(duì)應(yīng)關(guān)系，即p[a]＝1/t；p[b|a]為降雨工況下滑坡發(fā)生的條件概率，即得到的滑坡失穩(wěn)概率pf，p[ab]為某降雨工況出現(xiàn)與滑坡事件共同出現(xiàn)的概率，即a和b的聯(lián)合概率；

38、根據(jù)上述公式的計(jì)算結(jié)果結(jié)合滑坡不同年概率取值范圍對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)性半定量標(biāo)準(zhǔn)可以對(duì)不同年失穩(wěn)概率所處范圍內(nèi)的危險(xiǎn)性級(jí)別進(jìn)行劃分。

39、作為本發(fā)明所述基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述利用flac3d模擬得到滑坡失穩(wěn)過程中變電站內(nèi)各類設(shè)施的變形破壞模型，對(duì)各類設(shè)施的易損性進(jìn)行定值，利用風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式得到各工況下變電站的經(jīng)濟(jì)損失情況，得到變電站滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，其主要可分為以下步驟：

40、根據(jù)flac3d軟件模擬變電站滑坡失穩(wěn)過程中，得到變電站內(nèi)部各類設(shè)施的變形破壞過程，并各類設(shè)施總結(jié)破壞模型；

41、利用已有的行業(yè)規(guī)范建立了各類設(shè)施的破壞標(biāo)準(zhǔn)，最后用0到1之間的無量綱數(shù)值表征各設(shè)施的易損性建立變電站滑坡的易損性評(píng)價(jià)模型。

42、作為本發(fā)明所述基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述flac3d軟件模擬變電站滑坡失穩(wěn)過程，總結(jié)變電站內(nèi)部各類設(shè)施的變形破壞過程，并各類設(shè)施總結(jié)破壞模型采用如下步驟：

43、利用rhino軟件并在原三維地質(zhì)體模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行開挖，在開挖的范圍內(nèi)建立變電站各類設(shè)施模型，最終得到滑坡－變電站模型；

44、rhino軟件網(wǎng)格劃分功能的缺陷，默認(rèn)將滑坡－變電站模型網(wǎng)格統(tǒng)一網(wǎng)格大小劃分，通過對(duì)滑坡－變電站網(wǎng)格進(jìn)行差額劃分得到兩者模型差異性和數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性；

45、將網(wǎng)格劃分文件導(dǎo)入至flac3d，得到滑坡－變電站數(shù)值模型，所述網(wǎng)格劃分文件為.f3grid文件格式；

46、對(duì)每類設(shè)施的每個(gè)部位的位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到監(jiān)測(cè)滑坡－變電站數(shù)值模型的各類設(shè)施的變形曲線；

47、根據(jù)數(shù)值分析的計(jì)算結(jié)果分析變電站內(nèi)各設(shè)備的變形破壞過程，結(jié)合以上的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線分析得到各設(shè)備的變形機(jī)理；

48、確定變電站內(nèi)各設(shè)施的失效準(zhǔn)則，得到定量描述變電站內(nèi)各設(shè)施的易損性，根據(jù)已有的各類規(guī)范以及電力行業(yè)準(zhǔn)則收集整理了變電站內(nèi)的混凝土電線桿、控制室以及變壓器基礎(chǔ)的破壞準(zhǔn)則；

49、提出變電站內(nèi)常見的三類設(shè)備的破壞準(zhǔn)則；

50、混凝土電線桿是以傾斜變形為主，故將傾斜度作為其破壞指標(biāo)，所述傾斜度可表征為頂部與底部的相對(duì)位移/桿高；

51、控制室是以基底不均勻位移導(dǎo)致的傾斜為主故將整體傾斜率作為其破壞指標(biāo)，所述整體傾斜率可表征為四大角點(diǎn)相鄰任意兩點(diǎn)的累計(jì)沉降差值除以該兩點(diǎn)的水平距離；

52、變壓器基礎(chǔ)是以基底不均勻沉降導(dǎo)致的混凝土拉裂破壞為主，故將變壓器基礎(chǔ)的不均勻沉降量比值作為其破壞指標(biāo)，不均勻沉降量比值可表征為沉降量最大值/基礎(chǔ)高度；

53、根據(jù)上述各類設(shè)施的破壞準(zhǔn)則建立變電站各類設(shè)施的損性評(píng)價(jià)模型，認(rèn)定當(dāng)變電站的設(shè)備處于完好并且能夠使時(shí)其易損性為0，當(dāng)變電站內(nèi)的設(shè)備達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)則將其易損性認(rèn)定為1，當(dāng)各類設(shè)備的狀態(tài)是變形～破壞之間，利用以上的破壞準(zhǔn)則通過線性內(nèi)插法將其狀態(tài)的易損性進(jìn)行定值。

54、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其包括，獲取模塊，對(duì)變電站滑坡進(jìn)行勘察，查明滑坡區(qū)域的地質(zhì)條件及滑坡失穩(wěn)特征，通過現(xiàn)場(chǎng)勘察資料和室內(nèi)試驗(yàn)獲取巖土體物理力學(xué)性質(zhì)；

55、評(píng)價(jià)模塊，利用降雨入滲水文模型計(jì)算巖土體滲流特征，利用flac3d軟件模擬對(duì)不同降雨滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合蒙特卡洛方法計(jì)算滑坡年失穩(wěn)概率，將變電站滑坡的年失穩(wěn)概率作為滑坡的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)；

56、輸出模塊，利用flac3d模擬得到滑坡失穩(wěn)過程中變電站內(nèi)各類設(shè)施的變形破壞模型，對(duì)各類設(shè)施的易損性進(jìn)行定值，利用風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式得到各工況下變電站的經(jīng)濟(jì)損失情況，實(shí)現(xiàn)變電站滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

57、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的步驟。

58、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如本發(fā)明第一方面所述的基于變電站失效模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的步驟。

59、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明建立在基于動(dòng)力學(xué)過程的滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、基于降雨入滲水文模型、邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型及蒙特卡洛方法的滑坡破壞概率計(jì)算以及基于變電站變形破壞模型的易損性評(píng)價(jià)等成果之上得到的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)成果。

60、本發(fā)明所采用的滑坡危險(xiǎn)性及滑坡破壞概率的計(jì)算模型與變電站變形破壞模型以及易損性模型的提出均得到了驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了考慮變電站變形破壞模型的滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，豐富了貴州山區(qū)滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究方法種類。