基于流域单元和堆叠集成模型的天山地区泥石流易发性评估建模

侯儒宁; 李志; 陈宁生; 田树峰; 刘恩龙; 倪化勇

doi:10.3799/dqkx.2022.271

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (05) : 1892 -1907. DOI: 10.3799/dqkx.2022.271

基于流域单元和堆叠集成模型的天山地区泥石流易发性评估建模

侯儒宁 ¹^,² ,
李志 ³^,¹ ,
陈宁生 ¹^,⁴ ,
田树峰 ¹^,² ,
刘恩龙 ⁵ ,
倪化勇 ⁶

作者信息 +

Modeling of Debris Flow Susceptibility Assessment in Tianshan Based on Watershed Unit and Stacking Ensemble Algorithm

Runing Hou ¹^,² ,
Zhi Li ³^,¹ ,
Ningsheng Chen ¹^,⁴ ,
Shufeng Tian ¹^,² ,
Enlong Liu ⁵ ,
Huayong Ni ⁶

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摘要

天山地区未来将成为国家重要战略交通、油气资源管道、城镇居民点建设的部署区域，对该区域泥石流灾害易发性评估使重大潜在泥石流灾害点的监测点布置以及防治更具针对性.集成学习算法可避免灾害易发性评估中算法选择困难的问题且可显著提高建模精度，但其在泥石流易发性评估中的应用仍然缺乏，可靠性有待检验.本研究基于流域单元采用堆叠集成算法评估天山地区的泥石流灾害易发性，选择干旱度、陡度指数等14个特征变量进行天山地区的泥石流易发性评估建模，比较了堆叠集成算法与独立异质算法建模的预测性能，最后探讨了天山地区泥石流灾害的控制因素.结果表明：（1）天山地区泥石流灾害高、极高易发性区域占比分别为17.06%和19.75%，集中分布在北天山北坡和南天山南坡.（2）堆叠集成算法预测率曲线AUC值为0.87，显著高于独立机器学习算法（0.79~0.81），比独立机器学习算法有更好的预测性能.（3）除去常规地形和降雨对天山地区泥石流的发育有显著控制作用外，干旱和隆升也对天山地区泥石流的发育有重要影响.结果不仅有助于天山地区泥石流灾害风险管理，还对各类机器学习模型评估干旱山区泥石流易发性的建模特征有启示意义.