堰塞坝稳定性评估与模型评价

作者:冯震宇; 廖海梅*; 杨兴国; 李海波; 张洁源
来源:工程地质学报, 2023, 1-15.
DOI:10.13544/j.cnki.jeg.2022-0712

摘要

堰塞坝的形成具有极强的随机性和不可控性,若发生溃决,短时间内可形成巨大洪水,严重破坏下游社会与自然环境。高效的坝体稳定性预测是提前制定应急处置方案、减免灾害损失的重要基础。因此,为快速判别堰塞坝稳定性,本文基于674组堰塞坝案例,对相对易获取的七个堰塞坝基本参数进行单因素方差分析、ROC曲线对比,获得了五个重要影响参数:坝体体积、坝宽、坝长、坝体材料、坝高。基于135组有详尽数据的堰塞坝案例及已选取的五个参数,利用逻辑回归、Fisher判别、决策树三种有监督方法和k均值聚类无监督方法,建立了四种五参数评估模型。四种模型准确程度和泛化能力的对比分析结果表明,决策树模型在准确率上优于其余模型,Fisher判别模型略优于逻辑回归模型和k均值聚类模型;大体积及以大颗粒块石为主的坝体更易于稳定,这与定性分析的结果一致。同时,采用四个模型分别对三个库外堰塞坝进行检验,稳定评估结果与实际一致。此外,提出了量化评价堰塞坝稳定性评估模型优劣的综合效果指标CEIM,结果表明本文提出的决策树模型和石振明Z模型效果最好。决策树模型可提高预测准确性,解决参数之间多重共线性问题,直观表现判别过程,为量化分析堰塞坝稳定性提供了一种新思路。

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