管道地质灾害监测数据挖掘及预警模型研究与应用

第1章 绪论

第2章 国内外研究现状

2．1 异常值消除和过滤方法研究现状

2．2 缺失值填补法研究现状

2．3 预测方法研究现状

2．4 动态阈值调整研究现状

2．5 管道地质灾害监测预警技术研究现状

2．6 滑坡灾害预警预报模型研究现状

2．7 管道水毁灾害预警预报模型研究现状

2．8 采空区灾害预警预报模型研究现状

第3章 基于实时监测数据的自学习自修正预警预报阈值分析方法

3．1 异常值消除和过滤算法

3．2 缺失值填补算法

3．3 数据预测算法

3．4 监测数据单指标算法

3．5 报警阈值动态调整

3．6 本章小结

第4章 基于实时监测数据的自学习自修正预警预报阈值分析方法应用

4．1 3σ异常值过滤

4．2 LSSVM数据补全

4．3 LSTM数据预测

4．4 单指标预警算法

4．5 阈值动态调整

4．6 本章小结

第5章 地质灾害监测关键指标体系

5．1 滑坡灾害地质特征及变形机理

5．2 水毁灾害地质特征及变形机理

5．3 采空区灾害地质特征及变形机理

5．4 滑坡灾害监测预警关键指标体系构建

5．5 水毁灾害监测预警关键指标体系构建

5．6 采空区灾害监测预警关键指标体系构建

第6章 管道地质灾害预警预报模型

6．1 管道地质灾害监测预警系统总体架构和工作流程

6．2 滑坡灾害预警预报模型

6．3 水毁灾害预警预报模型

6．4 采空区灾害预警预报模型

6．5 预警预报成果

参考文献

第1章绪论

作为生命线工程的高压油气长输管道，担负着油气资源的主要输送任务，由于分布范围非常广阔，沿途区域自然地理和地质环境复杂多样，不可避免地会受到各种地质灾害的威胁和侵害。如西南山区油气管道穿越地质地貌条件复杂区，山高谷深、地形陡峻，地震及活动断裂发育，滑坡、崩塌、泥石流、水毁等地质灾害活跃，管道面临的地质灾害风险大。

油气管道事故统计分析表明，受地理环境、气候及人类活动等因素影响，管道工程中的地质灾害种类繁多、危害程度也各不相同。地质灾害引发土体运动和地表变形，从而导致埋地管道产生弯曲、压缩、扭曲、拉裂、局部屈曲等破坏形式。地质灾害一旦发生，不仅会造成管道变形、断裂和大范围破坏，从而导致油气泄漏、管线停输，带来巨大经济损失，甚至引发火灾、爆炸等事故，对自然环境、生命财产和社会安定造成严重后果。特别是在灾害多发地区，突发性的地质灾害经常造成难以估量的损失。如兰成渝成品油管道投产以来，先后经历了2003年、2006年、2008年、2009年暴雨袭击，东裕沟、响河沟、火烧沟、石亭江等区段发生了多处水毁、泥石流，造成管道露管、漂管、悬管，抢险治理费用高达数千万元。2008年“5·12”汶川地震发生后，兰成渝成品油管道穿越秦岭山区段发生了K0572、K0569、K0528+850等滑坡，给管道安全运营造成威胁。

传统地质灾害治理工作被动，治理金额居高不下。相比工程治理，地质灾害监测投入成本少，可以及时获取地质灾害发展变化信息，提前发现并预测风险，实现地质灾害风险有效管控。但现有的管道地质灾害预警技术尚存在以下不足：

（1）预警判据的选择过于单一；

（2）预警阈值设置受人为因素影响大；

（3）缺乏自学习、自修正过程；

（4）预警模型相对简单，缺乏对多因子的综合考虑；

（5）缺乏对灾害的预测分析。

本书在分析管道地质灾害形成机制、危害特征与破坏模式的基础上，开展管道地质灾害预警预报模型研究，构建基于地灾形变指标X、外界诱发指标Y、管道力学指标Z的滑坡、水毁、采空区灾害监测关键指标体系。结合工程实际形成滑坡、水毁、采空区灾害一维预警预报模型、二维预警预报模型、三维预警预报模型，使得预警结果更符合实际，进一步提高管道地质灾害的预警精度。本书总体技术路线参见图1.1。

本书为针对管道地质灾害预警预报模型进行研究的学术著作，研究目的是根据监测数据类型构建不同维度的管道地质灾害预警模型，实现对单体管道灾害风险的预警，使得预警结果更符合实际，进一步提高管道灾害的预警精度。本书分析构建基于地灾形变指标X、外界诱发指标Y、管道的力学指标Z的滑坡、水毁、采空区灾害监测关键指标体系，结合工程实际构建滑坡、水毁、采空区灾害一维预警预报模型、二维预警预报模型、三维预警预报模型。