多层次模糊综合评价法在地震灾害风险评价中的研究及应用

论文摘要

本文采用多层次模糊综合评价法,建立了一个地震灾害风险评价模型,对宜宾长宁页岩气开发区水力压裂及其附近3080.25km2区域进行地震灾害风险定量评价。考虑到研究区的地质构造、历史上发生过的地震、地区的应力积累等条件的综合影响,选定了6个指标作为主要的评价因素,同时建立三个等级来分别表征高中低地震风险情况。建立的模型不仅使用大量原始数据作为客观信息,而且还将专家评分作为经验主观判断,根据最大隶属度原则,分别在625个网格中得出最为有利的风险评价,再用加权平均和插值的方法优化了评价结果。将2008-2016年的地震数据用于建模,得到了地震风险综合评价图,然后用2017年的地震数据检验所建立的模型。结果表明,2017年发生的大部分地震事件都落入了综合评价图中的高风险评价区,特别是3级以上的有感地震均落入了插值后的中-高风险区,这表明所建立的地震灾害评价模型具有一定的准确性和客观性。论文的主要研究结果如下:（1）对应力积累、历史地震、其它诱震因素这三个指标层分别进行了综合评价,各自进行了一次权重向量和隶属度矩阵的乘积。采用最大隶属度原则对每个网格进行风险评价,并将三个指标层各自的单因素的评价结果标注在625个网格中。得到了相关的单因素的地震灾害综合评价图。（2）将指标层按照各自之间的权重分配和上级隶属度矩阵的乘积,计算各网格的最终得分后,采用克里格法进行插值计算,得到了最终的更高分辨率的多因素的地震灾害综合评价图。（3）文章使用2009年1月到2016年12月的地震数据进行模型计算,获得了相应的地震灾害风险评价图,为了验证地震风险的评价效果和近期的预测能力,又用2017年1月至8月新发生的地震事件对模型进行检验。最终结果表明用于检验的2017年1月18日4.3级地震和2017年1月27日4.9级地震落在了表征高风险的红色区域,2017年1月15日4.2级地震和2017年5月4日4.9级地震落在了表征中等风险的绿色区域。这表明4级以上的中型地震都落在预测的中高风险区。另外,通过统计发现,用于检验的地震中有高达78.92%的事件都发生在高风险区,6%的地震发生在中等风险区,15.08%的地震发生在低风险区,这表明最终的评价结果具有一定的客观性和准确性。（4）在得到研究区的地震灾害风险综合评价图之后,采用网格插值优化了评价结果,将本来的3个评价转化为0到1之间的一个数字,并且研究区内的任意经纬度位置都有一个对应值。同样将2017年1至8月的1333个地震事件投影到综合评价图进行分析。插值后的结果表明2017年1月至8月的地震事件有94.4%都位于高风险区,大于3级的所有地震事件全部位于表征高风险的区域。（5）在所有因素指标的隶属度分类中,地震活动率（Z）值、断层和水库的中高风险界限的分类依据相对欠缺,分类的主观性较强。因此,文章针对这3个因素的4个分类界限进行了灵敏度分析。采用Mann Whitney方法和Kolmogorov-Smirnov方法对灵敏度分析的结果进行评价差异的显著性检验。结果表明参数微调整后的评价结果并没有显著差异,说明原来的风险评价具有一定的客观性和准确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 多层次模糊综合评价法的研究背景
•     1.1.2 层次分析法的研究背景
•     1.1.3 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 多层次模糊综合评价法研究现状
•     1.2.2 层次分析法研究现状
•   1.3 研究内容及框架
• 第2章 多层次模糊综合评价法
•   2.1 多层次模糊综合评价理论基础
•   2.2 多层次模糊综合评价模型的基本概念
•     2.2.1 模糊理论
•     2.2.2 模糊集合的定义
•     2.2.3 模糊子集的表示方法
•     2.2.4 模糊关系与模糊矩阵
•   2.3 多层次模糊综合评价法的基本步骤
•     2.3.1 确定评价因素集合
•     2.3.2 确定指标的权重
•     2.3.3 确定评价等级标准集合
•     2.3.4 确定隶属度矩阵
•     2.3.5 选择算子计算模糊综合评判集A
• 第3章 层次分析法
•   3.1 层次分析法简介
•   3.2 层次分析法的基本步骤
•     3.2.1 建立层次结构模型
•     3.2.2 构建两两比较判断矩阵
•     3.2.3 单准则下的排序
•     3.2.4 判断矩阵的一致性检验
•   3.3 推导综合权重向量,计算最终风险分值
• 第4章 实际应用
•   4.1 研究区概况
•   4.2 主要影响因素分析及其分类评价标准
•     4.2.1 地震活动率（Z值）
•     4.2.2 震级-频率系数（b值）
•     4.2.3 当地蓄水水库
•     4.2.4 注水盐井
•     4.2.5 水力压裂井
•     4.2.6 断层
•     4.2.7 隶属度评分依据汇总
•   4.3 层次分析法确定权重
•     4.3.1 专家评分
•     4.3.2 权重向量
• 第5章 结果及其分析
•   5.1 单因素综合评价
•   5.2 多因素综合评价
•   5.3 评价结果分析-地震事件对比分析
•   5.4 插值后结果分析
•   5.5 灵敏度分析
•     5.5.1 Z值灵敏度分析
•     5.5.2 断层灵敏度分析
• 第6章 创新与不足
•   6.1 主要的创新点
•   6.2 不足与展望
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间获得的成果
• 附录
•   A.1 多因素综合评价的MATLAB程序
•   A.2 单因素综合评价的MATLAB程序

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈洁

导师: 王权锋

关键词: 层次分析法,多层次模糊综合评价法,最大隶属度原则,网格插值法,灵敏度分析

来源: 成都理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 数学,地质学,地球物理学

单位: 成都理工大学

分类号: O159;P315.9

DOI: 10.26986/d.cnki.gcdlc.2019.000636

总页数: 65

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