基于灰色系统理论的长江经济带地区地质灾害趋势预测研究

陈春利; 贺凯; 温铭生; 梁宏锟

基于灰色系统理论的长江经济带地区地质灾害趋势预测研究

1.
中国地质环境监测院, 北京 100081
2.
中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081

基金项目:

国家科技支撑计划子课题 2015BAK10B021

中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费专项经费资助 DZLXJK201610

国家级地质环境监测与预报 10800000022

中国地质调查局项目 DD20160268-4

详细信息

作者简介:
陈春利(1987-), 女, 博士, 工程师, 主要从事地质灾害防灾减灾研究。E-mail:chen_chunli@126.com

中图分类号: P694
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出版历程
- 收稿日期: 2016-05-05
- 刊出日期: 2016-09-01

TREND PREDICTION RESEARCH OF GEOLOGICAL HAZARD IN THE YANGTZE ECONOMIC ZONE BASED ON GRAY SYSTEM THEORY

1.
China Institute for Geo-Environment Monitoring, Beijing 100081, China
2.
Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Science, Beijing 100081, China

摘要

摘要: 将灰色系统理论引入地质灾害的长期趋势预测中，以长江经济带地区的地质灾害发生趋势为例进行建模和预测，并对预测值的精度进行评价。研究结果表明，GM（1，1）模型可用于预测较大区域地质灾害发生的基本趋势，将灰色系统理论用于地质灾害趋势预测是可行的；预测结果显示未来5年长江经济带地区的年度地质灾害发生数量总体呈波动下降趋势，预计今后2年内可能会有重灾年出现。研究成果可为长江经济带地区的防灾减灾等相关工作提供参考。
- 长江经济带 /
- 灰色系统理论 /
- 地质灾害 /
- 趋势预测
Abstract: The grey system theory is introduced to the trend prediction research of geological hazard. Modeling and prediction are taken with the case study of the trend of geological hazards in the Yangtze Economic Zone, and the precision is analyzed finally. The result shows that model GM(1, 1) can be used for trend prediction research of geological hazard and the gray system theory are useful. Based on the prediction we know that the annual number of geological hazards presents fluctuant descend tendency and serious disaster year maybe appear in the next 2 years. The results obtained may provide supportable information to the prevention and reduction department in the Yangtze Economic Zone.
- the Yangtze Economic Zone /
- gray system theory /
- geological hazard /
- trend prediction

HTML全文

我国生态文明战略实施中将“山水林田湖草”作为一个生命共同体，需要从新视角进行自然资源综合调查评价，要求传统的矿产资源调查评价方法技术实现多目标导向和多技术协同创新，向变革性综合调查评价方向发展。我国大陆地貌系统、岛屿和海洋等在全球极具特色，在盆-山-原（盆地-高原-造山带）镶嵌构造区和叠合盆地内，（非）金属-煤-铀-油气资源同盆共存富集；在此背景之下，面对“多规合一”的国家需求，环境安全要素（森林、草原、水补径排储与流域结构、土壤和土地等）、矿产资源安全要素（开发利用、资源潜力和区域供给等）、生态-环境-资源-经济协调发展和相互耦合效应，均成为综合调查评价的对象和探索研究的内容，给传统地球科学带来了新的发展机遇和诸多挑战，并催生变革性发展。在我国盆-山-原镶嵌构造区和叠合盆地内，（非）金属-煤-铀-油气资源同盆共存富集成藏成矿规律和生态环境资源效应过程，不但记录了盆-山-原耦合转换过程的丰富信息，也承载了盆地形成演化多个时期及其生态环境资源相互效应过程的隐蔽信息。从盆地同生构造岩相、盆内变形构造型相和构造样式组合、盆内岩浆-构造-热事件、盆地表生变化期等角度，对盆内多种资源共生分异和协同富集成藏成矿作用进行解析研究，有助于揭示它们的协同耦合机制和共同富集规律。经前期严格筛选，最终遴选出主题文章7篇、常规来稿4篇组成了本专辑，以“自然资源综合调查评价”为主题进行探索研究，以期对盆-山-原镶嵌构造及自然资源调查研究的进一步发展有所助力。

在矿田构造及成矿栏目中，方维萱根据沉积盆地形成演化、盆内变形构造岩相和盆内岩浆-构造-热事件叠加岩相记录的盆-山-原耦合转换过程的历史信息，论述了沉积盆地构造岩相变形史的研究方法及应用。在构造岩相学填图和构造岩相变形史研究基础上，将沉积盆地构造岩相变形史划分为前盆地期、成盆期、盆地反转期、盆地构造变形改造期、盆内岩浆叠加期和盆地表生变化期6个演化期，揭示了盆内构造岩相史与成藏成矿作用之间的部分耦合效应机制。李天成等在智利活动陆缘发育主岛弧带、弧前盆地、弧内盆地和弧后盆地系统成果基础上，依据区域航磁资料进行了反演解释，对智利中生代主岛弧带（弧内盆地）和弧后盆地内IOCG成矿系统进行了论述，从成矿系统到勘查系统的实践，建立了该类型矿床成矿地质-地球物理异常模式。大兴安岭北段与蒙古高原在中—新生代经历了盆-山-原耦合转换，对银铜铅锌矿-煤-铀-油气资源富集成藏成矿具有特殊贡献。毕亚强等论述了内蒙古三河铅锌矿床矿化特征及构造控制，揭示了北西西向储矿构造岩相带断裂-蚀变-脉体类型-铅锌富集成矿规律。刘增仁等根据在西南天山造山带的山间盆地和山前挤压伸展转换盆地内形成的砂砾岩型铜铅锌-煤-铀成矿系统，总结了西南天山中—新生界层控砂砾岩型铜铅锌矿成矿规律，论述了西南天山赋矿盆地沉积-构造演化及赋矿层位特征，认为有机质与铜铅锌成矿关系密切，构建了西南天山中—新生界层控砂砾岩型铜铅锌矿的成矿模式。云贵高原东南缘承载了印支期-喜马拉雅期盆-山-原耦合转换记录，贾润幸等论述了云南个旧芦塘坝矿段层间矿成因及构造-岩相控矿规律，认为印支期在灰质白云岩和石灰岩层间形成的滑脱构造为重要的储矿构造岩相，燕山晚期岩浆期后气化热液上侵时在层间滑脱构造带中形成缓倾斜矿体，在切层断裂带中形成陡倾斜矿体，在成矿后又加速了层间矿边部的氧化，揭示金属表生成矿富集作用显著。新疆库车中—新生代山前挤压-伸展转换盆地内（非）金属-煤-铀-油气资源同盆共存富集成藏成矿，砂岩型铜铀矿床潜力大，蔡厚安等在砂岩型铜矿床与沉积盆地源-汇系统和沉积相关系研究基础上，建立了新疆库车中—新生代山前盆地内砂岩型铜矿床的成矿模式。我国东部“消失的高原”与陆内盆山构造演化密切有关，中生代相山火山盆地与铀富集成矿是揭示盆-山-原转换过程的理想地区之一，姚宏鑫等研究了相山铀矿田邹家山矿床和沙洲矿床不同标高的赋矿围岩地球化学特征，认为相山铀矿田蚀变围岩具有“北碱西酸”的特征，成矿物质最可能来源于流纹英安岩岩浆。

在第四纪地质与环境栏目中，王磊等利用以“3S”技术为基础的构造地貌填图方法，从景观生态学角度入手研究了新疆乌恰康苏地区构造地貌对该区域景观生态格局的影响，认为盆-山-原镶嵌构造景观格局为河流-山地-平原-村镇-工矿-农田景观。新构造运动导致的西昆仑—西南天山地区的山脉-高原隆升以及克孜勒苏河-康苏河的持续性侵蚀作用，直接影响了该区域的景观生态格局演化。

在基础地质与区域地质栏目中，李晨星等对华北克拉通北缘中—新元古界构造-热演化进行了锆石（U-Th）/He年龄约束，认为燕辽裂陷带曾经历过440~310 Ma和~220 Ma至今两期快速冷却事件，分别由白乃庙岛弧碰撞和蒙古-鄂霍次克洋洋壳俯冲引起。东天山造山带与陆内湖盆耦合转换时限长期受到关注，贺昕宇等通过LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和地球化学约束分析，揭示了东天山东段国宝山晚二叠世—中三叠世花岗质岩石成因与构造意义，认为国宝山花岗闪长岩的形成时代为晚二叠世—早三叠世（255~250 Ma），该时期东天山地区仍处于后碰撞阶段，~247 Ma进入板内伸展构造环境。在盆-山-原镶嵌构造区构造地貌和岩性填图中，高分辨率遥感影像准确解译的中—小规模地质体在地质调查中起到了先导作用，程三友等以ETM、SPOT5、Quickbird为信息源，对地层单元、中—小规模地质体如岩脉、小岩体、火山口和地质构造进行了详细的遥感解译分析，经野外地质调查验证，多源遥感数据在西准噶尔哈拉阿拉特山地区1：5万地质填图中发挥了关键作用。

上述研究成果从不同方面反映了“盆-山-原镶嵌构造与自然资源综合调查评价”近年来的发展及应用，希望本专辑能够为广大研究者们在进一步深化和完善类似研究中提供可借鉴的思路。感谢论文作者、审稿专家及编辑部同仁为本期论文撰稿、审稿及精心策划所付出的辛勤劳动和努力!欢迎热忱的读者们能提出更多建设性意见和建议，共同推动自然资源综合调查评价的创新发展。

2022年2月

图 1 长江经济带地质灾害易发程度示意图

Figure 1. The occurrence level of geologicals hazards in the Yangtze Economic Belt

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图 2 长江经济带地区地质灾害类型构成

Figure 2. Types of geo-hazards in the Yangtze Economic Zone

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图 3 长江经济带地区地质灾害发生情况(2006—2015年)

Figure 3. Occurrence of geo-hazards in the Yangtze Economic Zone (2006-2015)

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表 1 长江经济带地区地质灾害情况汇总表

Table 1. Geological hazards in the Yangtze Economic Zone

年份	灾害发生数量/起	死亡失踪人数/人	直接经济损失/10⁸元
2006	85158	376	15.8
2007	23139	432	21.0
2008	15976	399	147.9
2009	8397	381	13.1
2010	20930	583	28.7
2011	13651	125	28.9
2012	9885	265	24.5
2013	7323	378	26.5
2014	9522	243	50.9
2015	7146	165	16.2
合计	201127	3347	373.6

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表 2 建模序列

Table 2. Sequence of modeling

年份	序号	原始数据序列	上缘点连线序列	下缘点连线序列	年份	序号	原始数据序列	上缘点连线序列	下缘点连线序列
2006	1	85158	85158	30000	2011	6	13651	20000	7000
2007	2	23139	40000	23139	2012	7	9885	19000	6500
2008	3	15976	30000	15000	2013	8	7323	18000	6000
2009	4	8397	25000	8397	2014	9	9522	17000	5500
2010	5	20930	20930	7500	2015	10	7146	16000	5000

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表 3 未来5年地质灾害发生情况区间预测结果

Table 3. Interval prediction results of geological hazards in the next 5 years

年份	预测区间(起/年)	基本预测值(起/年)
2016	6492~11769	9131
2017	6233~10417	8325
2018	5966~9220	7593
2019	5719~8161	6940
2020	5483~7224	6354

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表 4 建模序列

Table 4. Sequence of modeling

上限灾变序列	85158	23139	15976	20930	13651	9885	9522
灾变日期序列	1	2	3	5	6	7	9

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表 5 各模型预测精度

Table 5. Prediction accuracy of all models

检验序列	上缘点连线序列	下缘连线点序列	灾变日期序列
平均相对误差	0.099	0.032	0.006

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表 6 灰色系统理论模型精度检验等级

Table 6. The accuracy test gradation of theoretical grey system model

精度等级	一级	二级	三级	四级
相对误差α	0.01	0.05	0.10	0.20

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参考文献(11)

[1]	陈雯, 孙伟, 吴加伟, 等.长江经济带开发与保护空间格局构建及其分析路径[J].地理科学进展, 2015, (11):1388~1397. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLKJ201511007.htm CHEN Wen, SUN Wei, WU Jia-wei, et al. Constructing a spatial pattern of development and protection in the Yangtze River Economic Belt and its analysis[J]. Progress in Geography, 2015, (11):1388~1397. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DLKJ201511007.htm
[2]	殷跃平.中国地质灾害减灾战略初步研究[J].中国地质灾害与防治学报, 2004, (2):4~11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDH200402001.htm YIN Yue-ping. Initial study on the hazard-relief strategy of geological hazard in China[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control, 2004, (2):4~11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGDH200402001.htm
[3]	殷跃平, 朱继良, 杨胜元.贵州关岭大寨高速远程滑坡-碎屑流研究[J].工程地质学报, 2010, (4):445~454. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ201004003.htm YIN Yue-ping, ZHU Ji-liang, YANG Sheng-yuan. Investigation of a high speed and long run-out rock slide debris flow at Dazhai in Guanling of Guizhou Province[J]. Journal of Engineering Geology, 2010, (4):445~454. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ201004003.htm
[4]	殷跃平, 刘传正, 陈红旗, 等.2013年1月11日云南镇雄赵家沟特大滑坡灾害研究[J].工程地质学报, 2013, (1):6~15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ201301003.htm YIN Yue-ping, LIU Chuan-zheng, CHEN Hong-qi, et al. Investigation on catastrophic landslide of January 11, 2013 at Zhaojiagou, Zhenxiong county, Yunnan Province[J]. Journal of Engineering Geology, 2013, (1):6~15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GCDZ201301003.htm
[5]	国土资源部. 全国地质灾害通报(2006-2015年)[R]. 2015. Ministry of Land and Resources. The geological disasters of China[R]. 2015.
[6]	梅年峰, 罗学东, 蒋楠, 等.基坑支护方案灰色多目标决策优选模型的建立与应用[J].中南大学学报:自然科学版, 2013, (5):1982~1987. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNGD201305036.htm MEI Nian-feng, LUO Xue-dong, JIANG Nan, et al.Establishment and application of grey multi-objective decision-making optimization model for foundation pit supporting schemes[J]. Journal of Central South University:Science and Technology, 2013, (5):1982~1987. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZNGD201305036.htm
[7]	陈佳佳, 陈伟清, 刘国献.GM(1, N)模型在工程建筑物变形分析中的应用[J].广西大学学报:自然科学版, 2012, (1):34~40. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXKZ201201005.htm CHEN Jia-jia, CHEN Wei-qing, LIU Guo-xian. The application of GM (1, N) model to the deformation analysis of buildings[J]. Journal of Guangxi University:Natural Science Editon, 2012, (1):34~40. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXKZ201201005.htm
[8]	祝彦知, 程楠.基于灰色马尔可夫模型的区域地下水位动态预报[J].岩土工程学报, 2011, (S1):78~82. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2011S1014.htm ZHU Yan-zhi, CHENG Nan. Dynamic forecast of regional groundwater level based on grey Markov chain model[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2011, (S1):78~82. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC2011S1014.htm
[9]	谭国金, 王龙林, 程永春.基于灰色系统理论的寒冷地区斜拉桥索力状态预测方法[J].吉林大学学报:工学版, 2011, (S2):170~173. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY2011S2035.htm TAN Guo-jin, WANG Long-lin, CHENG Yong-chun. Prediction method for cable tension state of cable-stayed bridges based on grey system theory in cold areas[J]. Journal of Jilin University:Engineering and Technology Edition, 2011, (S2):170~173. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY2011S2035.htm
[10]	王朝阳, 许强, 范宣梅, 等.灰色新陈代谢GM(1, 1) 模型在滑坡变形预测中的应用[J].水文地质工程地质, 2009, (2):108~111. WANG Zhao-yang, XU Qiang, FAN Xuan-mei, et al.Application of renewal gray GM(1, 1) model to prediction of landslide deformation with two case studies[J]. Hydrogeology & Engineering Geology, 2009, (2):108~111.
[11]	刘思峰, 谢乃明.灰色系统理论及其应用[M].北京:科学出版社, 2013:97~169. LIU Si-feng, XIE Nai-ming.The Grey System theory and its application[M]. Beijing:Science Press, 2013:97~169.