分形理论作为20世纪70年代三大自然科学发明之一,是当今世界十分风靡和活跃的新理论、新科学,是以非整数维形式填充空间的形态特征。其在地质灾害方面的应用十分广泛。本文结合了温州市滑坡状况现状评估、地质定性分析以及基于分型理论的定量化研究相结合的方法,以温州市历史滑坡点分布图为样本,研究了温州市滑坡分布规律的影响因素,以及滑坡分布的分形特征和分维值的意义。

是司机。司机被拎着手枪、闭住眼睛，头仰靠在沙发上的何良诸震慑住了。司机弓身，点然香烟，吸一口，没有作声。刚才，在外面等得不耐烦，火气直窜，才闯进来的。司机火全消了，何良诸遇到啥坎了？

式中:nci为第i个概率约束的非线性系数，为测试点(x1,,xM)预测梯度方差，和分别为当前设计点及最大可能失效点的预测误差。

1 温州市地形地貌特征

温州市的地势,从西南方向至东北方向呈梯形倾斜[1]。温州陆地海岸线长355 km,有岛屿436个,由于海岸线曲折,形成的天然良港有磐石、乐清湾等[2]。温州市地势自西北向东南从高到低,依次为低山、丘陵、平原、沿海滩涂和岛屿等地貌单元[3]。温州市西部为低山区,多为海拔1000 m以上的山峰,全市最高峰是白云尖,海拔为1611.3 m,位于泰顺和景宁县交界处[4]。温州市中部大多是低山,海拔在500～800 m之间[5]。杨源乡境内的洞宫山,位于国家级风景名胜区屏南鸳鸯溪上游,最高峰海拔1459 m,面积约10 km2 [6]。温州市地貌图如图1所示。

  

图1 温州市地貌图

2 温州市滑坡地质灾害特征

温州市位于太平洋陆缘火山岩带的西南部浙闽粤中生代火山岩带北段、丽水—余姚深断裂的东边[3]。

(3) 再将得到的小正方形等分,则底图中出现16个小正方形(图6),再计小正方形的边长为r,计包含滑坡灾害点的小正方形数为N(R)[10];

推动环境损害修复机制建设。强化检察机关与法院、生态环境职能部门的协作，进一步明确各自职责，推动受损环境得到有效修复。针对环境损害赔偿金的管理问题，探索推动建立由政府牵头、相关行政部门与司法机关共同参与的生态环境公益损害赔偿基金管理制度。□

相关系数R2=0.99929,大于0.95874 (n = 5,R2 = 0.95874),即0.01水平上的显著性检验临界值,所以拟合结果成立。拟合方程中斜率的绝对值为温州市滑坡分布的分维值(1.3944)。

(4) 以此类推,将底图进行5次等分(图7～9),得到5组N(R)—r数据;

  

图2 滑坡数量动态变化图

  

图3 温州市历史滑坡分布点

3 温州市滑坡分布分维值的计算

(1) 在温州滑坡分布图中,把市边界和滑坡分布点用CoreLDRAWX7全部描出来;

通过用盒维数法来计算分维值的具体方如下:

教师根据学生的专业不同选择不同的教学内容，进行因材施教，还可以发挥自身的优势为学生制定专门的教学模块，所有的教学都要以培养学生的计算思维为根本目的，帮助学生得到更好的发展[4]。

(6) 最后用最小二乘法对散点图进行拟合,得到一条拟合直线,该直线斜率的绝对值,即为分维值D(图 10)。

近20年来,随着不断发展的社会经济和不断加剧的人类活动,加上每年受不同程度的自然灾害的影响,使得地质灾害发生频繁。温州市地质灾害主要是突发性的滑坡、崩塌、泥石流等,特点是覆盖的面广,产生的规模小,但是危害大,发生的次数频繁[7]。全市累计发现发生地质灾害(隐患)点2014处,受地质灾害隐患威胁人数58000多人。目前温州市需要防治的地质灾害隐患点1435处,其中大型2处,中型49处,小型1384处,分布于全市11个县(市、区),涉及234个乡镇。地质灾害已造成 197人死亡,房屋、农田、交通、水利设施等都遭受了重大损失,直接经济损失约8200万元。据统计,多达1292处地质灾害隐患点处于不稳定或稳定性较差状态,涉及面包括城市、农村、工厂和企业、公路、铁路和桥梁等,威胁人数达44800多人,潜在财产损失在7亿元以上,严重威胁着广大人民群众的生命财产安全。危害重大级以上及规模中型以上的重大地质灾害隐患点 109处,威胁人数达19741人。

本文从温州地质灾害调查数据中查得了温州各县市区在 1990—2005年之间滑坡数量的有关数据,归类整理后得到滑坡数量动态变化如图 2所示[9]。根据图 2中 1990—2005年之间滑坡的数量变化,可将滑坡数量变化分为2个阶段: 1998年以前,出现滑坡的数量相对较少并且变化较为平稳,共发生了125次,其中1992年发生最少为3次; 1998年以后,出现滑坡的数量大幅度增加,共发生802次,其中1999年、2005年发生最多,分别为259和263次[2]。由滑坡数量数据绘制出滑坡分布点如图3所示。

(5) 将这5组数据进行处理,绘制成lnN(R)—lnr的散点图(图10)[11];

(2) 将图4中的边长分为相等的2部分,计小正方形(图5)的边长为r,计包含滑坡灾害点的小正方形数为N(R);

  

图4 正方形底图

  

图5 2×2正方形底图

  

图6 4×4正方形底图

  

图7 8×8正方形底图

  

图8 16×16正方形底图

  

图9 32×32正方形底图

分维后的N(R)与r统计结果见表1。r为每幅图中最小正方形的边长,N(R)为包含有滑坡分布的正方形数量。

地质灾害间分布的自相似性使其内部结构不存在特征长度,即无标度性,也就是说不论测量单位怎么变化,地质灾害空间分布的复杂度、不规则性等均不发生变化[12]。由于地质灾害空间分布属于无规则分布,它们的自相似性需要通过统计的方法抽象得出,故它们的自相似性只存在于“无标度区间”之内,一旦超过了这个区间,自相似性就不成立了[12]。因此,用分形分维分析地质灾害空间分布时,需要确定其无标度区间[12]。总的来说,无标度区间就是研究对象具有自相似性的区间,就是lnN(R)—lnr散点图的拟合直线(图10)。而滑坡属于地质灾害的一种,因此,该理论也适用于分析滑坡分布。

 

表1 温州市滑坡分布lnN(R)—lnr统计表

  

网格数 r/k m N(R) l n r l n N(R)4 16.0930 4 2.7784 1.386316 8.0465 10 2.0852 2.302664 4.0232 25 1.3921 3.2189256 2.0116 72 0.6989 4.27671024 1.0063 187 0.0063 5.2311

根据最小二乘法,对无标度区间的lnN(R)与lnr用一元线性回归方程拟合得到lnN(R) = −1.3944lnr +5.2243,相关系数R2 = 0.99929。

温州市地质灾害中最为常见的类型是滑坡,全市共有783处,在地质灾害中所占比例达到54.56%,遍布全市山地、丘陵与岛屿。其中中型12处,小型771处,以土质滑坡为主,岩质滑坡较少[8]。土质滑坡多与火山岩、火山沉积岩、花岗岩地质体相关,岩质滑坡则与火山沉积盆地内的沉积岩地质体相关。人类工程活动和强降水因素的叠加作用是温州市滑坡产生的主要原因。梅雨季节和台风季节是发生滑坡的高发期。20世纪 80年代以来,因为滑坡而造成死亡的人数达85人,直接财产损失约4185万元,占突发性地质灾害的53.2%。

  

图10 温州市滑坡分布lnN(R)—lnr散点图

4 温州市地貌分布分维值的计算

运用CoreLDRAW X7将已画好的温州市地貌分布图分成若干个边长为r的正方形格子,计算出有不同类型地貌分布的格子数N(R),然后按照1/2的倍数缩小r值,并数出相应的格子数N(R),拟合出一条直线,即: lnN(R) =a + blnr。

取r分别为16.0930、8.0465、4.0232、2.0116及1.0063 km的正方形网格将温州市地貌分布图覆盖,结果如图11～16所示。

  

图11 正方形底图

  

图12 2×2正方形底图

  

图13 4×4正方形底图

  

图14 8×8正方形底图

  

图15 16×16正方形底图

  

图16 32×32正方形底图

根据图11至图16统计出包含不同地貌类型的网格数N(R)如表2所示。用表2中的统计数据,分别以lnr与lnN(R)为横坐标和纵坐标绘散点图,再用最小二乘法拟合,得到3条拟合线斜率的绝对值即分别为高地、丘陵和平原的分维值。散点图及拟合结果如图17所示。盒维数法测定结果如表3所示。各分维值的柱状图如图18所示。

生理学是研究人体或动物各组成部分正常功能活动规律的一门科学.由于机体结构复杂,且各系统、器官功能各异,并受神经和内分泌系统的调节，即相对独立，又相互协调、配合和制约，这些特点决定了生理学的内容抽象和复杂.

计算结果表明,温州市不同地貌类型的空间分布具有显著的分形特征。从图 18可以清楚地看出,平原和丘陵的分维值大于滑坡分维值,高地分维值小于滑坡分维值。高地相比较丘陵和平原,其分维值与滑坡分维值最为接近。温州市高地分布是影响滑坡分布的一个重要因素,多数的滑坡发生在高地区域。而丘陵区域和平原区域也有一定量的滑坡发生,但影响相对较小。

比如海鲜，虽然菲律宾海岛众多，但出乎意料的是他们的海鲜生产链却并不发达。例如他们习惯用刚捞上来的面包蟹做一罐香浓的蟹黄酱，或者直接用香茅加椰浆煮一锅美味的淡青口——但这仅停留在最简单的海鲜做法之上。因为，海鲜对于他们来讲实际是一种吃不起的食物，急于果腹之余又不得不将捕捞上来的海鲜售卖给酒店，所以这导致他们很少去研究海鲜的更多做法。

 

表2 温州不同地貌类型数量盒维数法统计

  

r/km 高地N(R)丘陵N(R) 平原N(R)16.093 4 4 48.0465 11 11 114.0232 28 29 322.0116 64 76 881.0063 188 237 272

  

图17 高地、丘陵及平原地貌分布散点图

 

表3 温州市各地貌分布分维结果

  

地貌类型 分维值D 相关系数R²高地 1.3651 0.9986丘陵 1.4568 0.9991平原 1.5177 0.9997

  

图18 不同类型地貌分维值柱状图

5 结论

对温州市滑坡分布规律进行研究得到以下主要结论: 采用盒维数法测定温州市的滑坡分布的分维值为D = 1.3944,相关系数为R² = 0.9993,分维相关性强; 从温州市不同地貌类型的分维值计算结果中可以看出,高地的分维值 D =1.3651,高地相比较丘陵和平原,其分维值与滑坡分维值最为接近; 温州市高地分布是影响滑坡分布的一个重要因素,多数的滑坡发生在高地区域; 丘陵区域和平原区域有一定量的滑坡发生,但二者对滑坡的影响相对较小。

参考文献:

[1]李小娟. 高技能人才培养: 温州之惑[J]. 职业技术教育,2008(15): 64–66.

[2]邵元纯. 基于GIS的温州市地貌多重分形特征与地质灾害空间分布关系研究[D]. 西安: 长安大学,2009.

[3]赵玉微,张锦宾. 乐清市地质灾害现状及成因分析[J]. 广东水利水电,2010(3): 14–16.

[4]苏健. 基于ArcGIS的温州市地质灾害危险性预警系统设计与实现[D]. 西安: 长安大学,2008.

[5]尚永升. 基于GIS的温州市地质灾害危险性评价研究[D]. 西安: 长安大学,2007.

[6]苏旭东. 屏南(白水洋)文化旅游发展构想[J]. 发展研究,2006(8): 88–90.

[7]李明辉,郑万模,陈启国. 丹巴县地质灾害发育特征及成因探讨[J]. 自然灾害学报,2008,17(1): 49–53.

[8]刘茂. 土质滑坡稳定性影响因素的敏感性研究[D]. 成都: 成都理工大学,2011.

[9]杜亮. 基于GIS的温州市地质灾害时空分布及影响因子研究[D]. 西安: 长安大学,2009.

[10]文洪. 四川省南溪区滑坡灾害分布规律与分形特征研究[D]. 西安: 西安科技大学,2013.

[11]王坤,陈练武,陈粤强,等. 基于MAPGIS的断层分形研究[J]. 中国西部科技,2008,7(26): 18–19.

[12]王忠志. 基于GIS的重庆市地质灾害空间分布的分形分维研究[D]. 重庆: 西南大学,2014.