基于正态云模型的浏阳市永和镇岩溶塌陷易发性研究

鲁玉龙, 叶高峰, 杨仙, 卢治林, 刘洋, 张联志, 李干龙. 基于正态云模型的浏阳市永和镇岩溶塌陷易发性研究[J]. 中国岩溶, 2023, 42(6): 1294-1302. doi: 10.11932/karst2023y027
引用本文: 鲁玉龙, 叶高峰, 杨仙, 卢治林, 刘洋, 张联志, 李干龙. 基于正态云模型的浏阳市永和镇岩溶塌陷易发性研究[J]. 中国岩溶, 2023, 42(6): 1294-1302. doi: 10.11932/karst2023y027
LU Yulong, YE Gaofeng, YANG Xian, LU Zhilin, LIU Yang, ZHANG Lianzhi, LI Ganlong. Study on susceptibility of karst collapse based on normal cloud model in Yonghe town, Liuyang City[J]. Carsologica Sinica, 2023, 42(6): 1294-1302. doi: 10.11932/karst2023y027
Citation: LU Yulong, YE Gaofeng, YANG Xian, LU Zhilin, LIU Yang, ZHANG Lianzhi, LI Ganlong. Study on susceptibility of karst collapse based on normal cloud model in Yonghe town, Liuyang City[J]. Carsologica Sinica, 2023, 42(6): 1294-1302. doi: 10.11932/karst2023y027

基于正态云模型的浏阳市永和镇岩溶塌陷易发性研究

  • 基金项目: 湖南省自然科学基金项目(2021JJ40197)
详细信息
    作者简介: 鲁玉龙(1986-),男,博士,高级工程师,硕士生导师,主要从事地球化学及地质灾害方面的研究。E-mail:316645465@qq.com
    通讯作者: 杨仙(1982-),女,博士,硕士生导师,从事地下工程环境影响及地质灾害方面的研究。E-mail:yangxjj@163.com
  • 中图分类号: P642.26

Study on susceptibility of karst collapse based on normal cloud model in Yonghe town, Liuyang City

More Information
  • 在对浏阳市永和镇既有岩溶塌陷进行详细勘查的基础上,选取了岩溶发育程度(钻孔溶蚀率)、与区内断层的距离、上覆土层厚度、岩溶水特征、与人工抽水漏斗中心的距离以及地面塌陷现状(地面塌陷密度)等6个岩溶塌陷易发性评价因子,提出了赋值条件及赋值范围,并根据既有塌陷的评价因子评分状况,采用熵值法获取了评价因子的权重,基于正态云模型对研究区岩溶塌陷灾害的易发性进行了评价。正态云模型评价结果中既有岩溶塌陷均分布在岩溶塌陷高易发区,而层次分析法评价结果中3个既有塌陷分布在岩溶塌陷中易发区,说明正态云模型在处理类似岩溶塌陷易发性评价等模糊性及随机性问题时比层次分析法更精准。

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  • 图 1  岩溶地面塌陷点分布图

    Figure 1. 

    图 2  岩溶塌陷风险标准评价云

    Figure 2. 

    图 3  岩溶塌陷综合风险评价云

    Figure 3. 

    图 4  永和镇岩溶塌陷风险易发性分区图

    Figure 4. 

    表 1  评价因子及赋值表

    Table 1.  Table of evaluation factors and assignment

    编号评价因子名称赋值条件取值范围
    1钻孔溶蚀率/%>108
    3~102~8
    <32
    2与区内断层距离/m0~508
    50~1002~8
    >1002
    3上覆土层厚度/m总厚≤10,上部黏土≤38
    10<总厚≤20,上部黏土≤32~8
    总厚>20,上部黏土>32
    4地下水波动幅度/m·a−1>88
    3~82~8
    <32
    5与抽水漏斗中心距离/m0~2008
    200~5002~8
    >5002
    6已有地面塌陷发育密度(个/10 km2)>108
    2~102~8
    <22
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    表 2  既有塌陷坑调查赋值

    Table 2.  Investigation and assignment of existing collapse pits

    序号钻孔溶蚀率与区内断层距离上覆土层厚度地下水波动幅度与抽水漏斗中心距离已有地面塌陷发育密度
    塌陷18.08.08.08.08.08.0
    塌陷25.28.06.88.08.08.0
    塌陷37.07.68.08.06.88.0
    塌陷47.67.28.08.06.28.0
    塌陷57.56.08.07.57.88.0
    塌陷68.07.68.07.57.58.0
    塌陷78.06.48.08.06.78.0
    塌陷87.07.86.88.06.76.8
    塌陷97.26.57.87.88.06.8
    塌陷106.56.87.58.07.56.8
    塌陷116.86.27.27.67.36.5
    塌陷126.58.08.06.58.05.2
    塌陷135.88.07.55.25.25.2
    塌陷145.67.57.68.05.85.8
    塌陷156.76.58.07.62.07.6
    塌陷167.27.68.08.02.08.0
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    表 3  评价因子权重

    Table 3.  Evaluation factor weight

    评价
    因子
    钻孔
    溶蚀率
    与区内断层
    距离
    上覆土层
    厚度
    地下水波动
    幅度
    人工抽
    排地下水
    已有地面塌陷
    发育密度
    权重0.179 930.124 260.199 720.091 810.175 450.228 83
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    表 4  单元点内勘查点评价因子赋值

    Table 4.  Evaluation factor assignment of exploration spots in unit points

    序号钻孔
    溶蚀率
    与区内断层
    距离
    上覆土层
    厚度
    地下水波动
    幅度
    人工抽
    排地下水
    已有地面塌陷
    发育密度
    勘查点17.687.66.27.27.0
    勘查点27.685.46.27.27.0
    勘查点37.687.26.26.87.0
    勘查点47.67.27.25.26.87.0
    勘查点57.07.285.25.67.0
    勘查点67.06.885.25.67.0
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    表 5  岩溶塌陷评分标准正态云模型特征参数

    Table 5.  Characteristic parameters of scoring standard of normal cloud model for karst collapse

    风险等级高易发区中易发区域低易发区
    数字特征(7,0.333,0.1)(4.8,0.4,0.1)(2.8,0.4,0.1)
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    表 6  岩溶塌陷综合风险评估云的数字特征

    Table 6.  Digital characteristics of comprehensive risk evaluation cloud for karst collapse

    项目总指标$ {E}_{x} $$ {E}_{n} $$ He $
    岩溶塌陷综合评价云$ C $6.983 60.485 700 0310.231 6
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    表 7  岩溶塌陷综合风险评价云相似度

    Table 7.  Cloud similarity of comprehensive risk evaluation for karst collapse

    相似度高易发区中易发区域低易发区评估结果
    岩溶塌陷综合
    风险评价云$ C $
    0.804 40.010 10高易发区
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    表 8  地面塌陷易发性分区一览表

    Table 8.  Zoning of ground collapse susceptibility

    灾种综合分区面积/km2分布区域
    地面塌陷高易发区1.56花园村-菊香社区-永福村一带
    0.15永和中学-佳成村南山组一带
    0.58李贞小学(旧)-佳成村新湾组-佳成村新平组一带
    0.12井泉村牛车组一带
    0.93铁山村-宝山村一带
    中等易发区9.18花园村-菊香社区-佳成村-宝山河沿岸一带
    低易发区5.91危险性大区、中等区之外
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  • [1]

    项式均, 陈健, 覃有强. 湖北大冶县大广山铁矿岩溶塌陷的预测和评价[J]. 中国岩溶, 1987, 6(4):297-314.

    XIANG Shijun, CHEN Jian, QIN Youqiang. Prediction and evaluation of karst collapse in Daguangshan iron mine in Daye county, Hubei[J]. Carsologica Sinica, 1987, 6(4):297-314.

    [2]

    贾秀梅, 周骏业, 董玉良, 张发旺. 灰色系统理论在岩溶地面塌陷分析预测中的应用[J]. 中国地质灾害与防治学报, 1994, 5(Suppl.1):113-117.

    JIA Xiumei, ZHOU Junye, DONG Yuliang, ZHANG Fawang. Application of the grey system model in the prediction of karst ground collapse[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 1994, 5(Suppl.1):113-117.

    [3]

    包惠明, 胡长顺. 岩溶地面塌陷神经网络预测[J]. 工程地质学报, 2002, 10(3): 299-304.

    BAO Huiming, HU Changshun. Neural network prediction of karstic ground collapse[J]. Journal of Engineering Geology, 2002, 10(3): 299-304.

    [4]

    陈菊艳, 朱斌, 彭三曦, 单慧媚. 基于AHP和GIS的矿区岩溶塌陷易发性评估:以贵州林歹岩溶矿区为例[J]. 自然灾害学报, 2021, 30(5):226-236.

    CHEN Juyan, ZHU Bin, PENG Sanxi, SHAN Huimei. Assessment of susceptibility to karst collapse in mining area based on AHP and GIS: A case study in Lindai karst mining area in Guizhou[J]. Journal of Natural Disasters, 2021, 30(5):226-236.

    [5]

    武鑫, 黄敬军, 缪世贤. 基于层次分析–模糊综合评价法的徐州市岩溶塌陷易发性评价[J]. 中国岩溶, 2017, 36(6):836-841.

    WU Xin, HUANG Jingjun, MIAO Shixian. Susceptibility zoning and mapping of karst collapse in Xuzhou using analytic hierarchy process-fuzzy comprehensive evaluation method[J]. Carsologica Sinica, 2017, 36(6):836-841.

    [6]

    蒙彦, 雷明堂. 岩溶塌陷研究现状及趋势分析[J]. 中国岩溶, 2019, 38(3):411-417.

    MENG Yan, LEI Mingtang. Analysis of situation and trend of sinkhole collapse[J]. Carsologica Sinica, 2019, 38(3):411-417.

    [7]

    李德毅, 刘常昱. 论正态云模型的普适性[J]. 中国工程科学, 2004, 6(8):28-34. doi: 10.3969/j.issn.1009-1742.2004.08.006

    LI Deyi, LIU Changyu. Study on the universality of the normal cloud model[J]. Engineering Science, 2004, 6(8):28-34. doi: 10.3969/j.issn.1009-1742.2004.08.006

    [8]

    龚艳冰, 巢妍. 基于不确定正态云组合权重的综合评价方法研究[J]. 统计与信息论坛, 2020, 35(5):3-8. doi: 10.3969/j.issn.1007-3116.2020.05.001

    GONG Yanbing, CHAO Yan. Research on comprehensive evaluation method based on uncertain normal cloud combination weight[J]. Statistics & Information Forum, 2020, 35(5):3-8. doi: 10.3969/j.issn.1007-3116.2020.05.001

    [9]

    付学文. 基于云模型的遗传算法的研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2011.

    FU Xuewen. Research on genetic algorithm based on cloud model[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2011.

    [10]

    袁爱平. 基于层次分析法–正态云模型的岩质边坡稳定性预测[J]. 水电能源科学, 2016, 34(9):153-156.

    YUAN Aiping. Stability evaluation of rocky slope based on AHP-normal cloud model[J]. Water Resources and Power, 2016, 34(9):153-156.

    [11]

    李明亮, 李克钢, 刘月东, 吴顺川, 秦庆词, 王航龙. 基于变异系数与序关分析法–多维正态云模型的岩爆预测[J]. 岩石力学与工程学报, 2020, 39(Suppl.2):3395-3402.

    LI Mingliang, LI Kegang, LIU Yuedong, WU Shunchuan, QIN Qingci, WANG Hanglong. Rock burst prediction based on coefficient of variation and sequence analysis-multidimensional normal cloud model[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2020, 39(Suppl.2):3395-3402.

    [12]

    中国地质灾害防治工程行业协会. 岩溶地面塌陷防治工程勘查规范(试行)T/CAGHP076-2020[S]. 武汉: 中国地质大学出版社, 2020.

    China Association of Geological Hazard Prevention. Code for engineering investigation of karst ground collapse prevention (Trial) T/CAGHP076-2020S]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 2020.

    [13]

    李文博, 张洪岩, 彭超. 基于AHP-FCE模型的岩溶地面塌陷灾害易发程度分区评价[J]. 中国矿业, 2021, 30(6):195-199.

    LI Wenbo, ZHANG Hongyan, PENG Chao. Evaluation of the susceptibility of karst ground collapse disaster based on AHP-FCE model[J]. China Mining Magazine, 2021, 30(6):195-199.

    [14]

    刘秀敏, 陈从新, 沈强, 陈建胜. 覆盖型岩溶塌陷的空间预测与评价[J]. 岩土力学, 2011, 32(9):2785-2790. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2011.09.037

    LIU Xiumin, CHEN Congxin, SHEN Qiang, CHEN Jiansheng. Spatial prediction and evaluation of collapse of covered karst[J]. Rock and Soil Mechanics, 2011, 32(9):2785-2790. doi: 10.3969/j.issn.1000-7598.2011.09.037

    [15]

    姜伏伟, 张发旺, 柳林, 刘伟, 李亮, 陈航. 南宁地铁施工降水诱发岩溶塌陷条件及安全防控措施[J]. 中国岩溶, 2018, 37(3):415-420.

    JIANG Fuwei, ZHANG Fawang, LIU Lin, LIU Wei, LI Liang, CHEN Hang. Dewatering induced karst collapse conditions and safety prevention and control measures in Nanning subway construction[J]. Carsologica Sinica, 2018, 37(3):415-420.

    [16]

    Taheri K, Gutierrez F, Mohseni H, Raeisi E, Taheri M. Sinkhole susceptibility mapping using the Analytical Hierarchy Process (AHP) and magnitude-frequency relationships: A case study in Hamadan Province, Iran[J]. Geomorphology, 2015, 234:64-79. doi: 10.1016/j.geomorph.2015.01.005

    [17]

    吴远斌, 刘之葵, 殷仁朝, 雷明堂, 戴建玲, 罗伟权, 潘宗源. 基于AHP和GIS技术的湖南怀化地区岩溶塌陷易发性评价[J]. 中国岩溶, 2022, 41(1):21-33.

    WU Yuanbin, LIU Zhikui, YIN Renchao, LEI Mingtang, DAI Jianling, LUO Weiquan, PAN Zongyuan. Evaluation of karst collapse susceptibility in Huaihua area, Hunan Province based on AHP and GIS[J]. Carsologica Sinica, 2022, 41(1):21-33.

    [18]

    阮永芬, 张虔, 闫明, 郭宇航, 蔡龙. 基于AHP–信息熵权–模糊集的岩溶塌陷风险评价[J]. 安全与环境学报, 2022, 22(6):2986-2993.

    RUAN Yongfen, ZHANG Qian, YAN Ming, GUO Yuhang, CAI Long. Karst collapse risk assessment based on AHP-EWM-FT[J]. Journal of Safety and Environment, 2022, 22(6):2986-2993.

    [19]

    陈学军, 陈李洁, 宋宇, 毕鹏雁. 熵权–正态云模型岩溶塌陷预测分析[J]. 工程地质学报, 2019, 27(6):1389-1394.

    CHEN Xuejun, CHEN Lijie, SONG Yu, BI Pengyan. Prediction and analysis of karst collapse with entropy-normal cloud model[J]. Journal of Engineering Geology, 2019, 27(6):1389-1394.

    [20]

    杨仙, 张可能, 岳健, 黄常波. 基于熵度量法的盾构施工过程风险评价[J]. 湖南科技大学学报(自然科学版), 2015, 30(4):64-68.

    YANG Xian, ZHANG Keneng, YUE Jian, HUANG Changbo. Risk assessment in shield construction based on entropy theory[J]. Journal of Hunan University of Science & Technology (Natural Science Edition), 2015, 30(4):64-68.

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出版历程
收稿日期:  2022-08-08
刊出日期:  2023-12-25

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