泥石流堆积物粒度分布特征影响因素分析及分形维数预测.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（３）０４６２０７ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０３．０１３泥石流堆积物粒度分布特征影响因素分析及分形维数预测①①①①②①董佳祺王清张旭东陈剑平单博肖广平（①吉林大学建设工程学院长春１３００２６）（②东北电力设计院勘测分公司长春１３００２２）摘要泥石流堆积物作为泥石流发育最终的产物，含有大量与泥石流发生过程和发育特征相关的信息，能够反映泥石流灾害程度和活动强度。研究表明，泥石

2、流堆积物颗粒具有明显的自相似性和无标度区间，运用分形理论，计算泥石流堆积物颗粒分布的分维数。分析分维数与主沟长度、泥砂补给段长度比、主沟平均比降、流域最大相对高差和松散物源量的关系，结果表明分维数与各因素之间存在较强的非线性响应关系。以乌东德库区泥石流实测数据为例，以上述的５个因素作为输入单元，建立了泥石流堆积物分维数支持向量机预测模型，并对分维数进行了预测，其预测结果的最大误差为１２５％，说明预测值与实测值吻合度较高。综合表明支持向量机预测模型能够较好地模拟和泛化数据，是一种行之有效的泥石流堆积物分形维

3、数预测方法，可用于不具备筛析条件的泥石流堆积物粒度分布特征的预测与研究，进而可为研究泥石流的形成机理、类型、危险度和堆积物的形成演化特征及物理力学性质提供一个新思路。关键词泥石流堆积物颗粒分维数支持向量机预测中图分类号：ＴＵ４４３文献标识码：ＡＩＮＦＬＵＥＮＣＩＮＧＦＡＣＴＯＲＳＡＮＡＬＹＺＩＮＧＯＦＧＲＡＩＮＳＩＺＥＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳＯＦＤＥＢＲＩＳＦＬＯＷＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮＡＮＤＦＲＡＣＴＡＬＤＩＭＥＮＳＩＯＮＰＲＥＤＩＣＴＩＯＮ①①①①②①ＤＯＮＧＪｉａｑｉＷＡＮ

4、ＧＱｉｎｇＺＨＡＮＧＸｕｄｏｎｇＣＨＥＮＪｉａｎｐｉｎｇＳＨＡＮＢｏＸＩＡＯＧｕａｎｇｐｉｎｇ（①ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２６）（②ＮｏｒｔｈｅａｓｔＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｔｈｅｆｉｎａｌｐｒｏｄｕｃｔｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗ．Ｉｔｃｏｎｔａｉｎｓａｌｏｔｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉ

5、ｏｎｏｆｔｒａｎｓｉｔｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｓ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｈａｓｒｅｆｌｅｃｔｅｄｔｈｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｈａｚａｒｄａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｓｏｌｉｄｇｒａｉｎｓｉｎｔｈｅｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｄｅｐｏｓｉｔｓｄｉｓｐｌａｙａｍａｒｋｅｄｓｅｌｆｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｉｎｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｓｈａｐｅａｎｄｓｃａｌｅｉｎｖａｒｉａｎｃｅｉｎｓｉｚｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｆｒａｃ

6、ｔａｌｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｆｒａｃｔａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｆｒａｃｔａｌｔｈｅｏｒｙ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆｒａｃｔａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｍａｉｎｃｈａｎｎｅｌ，ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｌｏｏｓｅｍａｔｅｒｉａｌｌｅｎｇｔｈａｌｏｎｇｔｈｅｃｈａｎｎｅｌｔｏｔｈｅｔｏｔａｌｃｈａｎｎｅｌｌｅｎｇｔｈ，ａｖｅｒａｇｅｇｒａｄｉｅｎｔｏｆｔｈｅ

7、收稿日期：２０１４－０７－２７；收到修改稿日期：２０１５－０４－２１．基金项目：国家自然科学基金（４１３３０６３６），水利部公益性行业科研专项经费项目（２０１００１００８）资助．第一作者简介：董佳祺（１９９０－），女，硕士生，主要从事岩土工程方面研究．Ｅｍａｉｌ：ｄｏｎｇｊｑ９１＠１６３．ｃｏｍ通讯作者简介：陈剑平（１９５７－），男，教授，博士生导师，主要从事环境岩土工程方面研究．Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｐ＠ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ２３（３）董佳祺等：泥石流堆积物粒度分布特征影响因素分析及分形维数预测４６３ｍａｉ

8、ｎｃｈａｎｎｅｌ，ａｎｄｍａｘｉｍｕｍｅｌｅｖａｔｉｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｎｄｓｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｒｅｓｐｏｎｓｅｂｅｔｗｅｅｎｆｒａｃｔａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｆｒａｃｔａｌｄｉｍｅｎｓｉｏｎｄａｔａｏｆｄｅｂｒｉｓｆｌｏｗｉｎｔｈｅＷｕｄｏｎｇｄｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒａｒｅａ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅａｆｏｒｅｍｅｎ