沈 力

(湖北交通职业技术学院， 湖北 武汉 430079)

1 利用分形理论研究滑坡预测的现状

滑坡是斜坡上的岩石受到自然的影响，如河流的冲击、雨水的侵蚀、地震等，在重力或人为的作用下向山坡下滑动的现象。这种滑坡通常会对地质和当地居民有一定的危害。滑坡位移监测是对滑坡现象进行观察和检验的重点工作，由监测所得时间位移序列是滑坡的整体滑动过程的最外在最直接的表现，同时其具有明显的非线性特点。加强对滑坡时间位移序列的分析和研究，可以减少滑坡对人们的危害。作为非线性理论重要组成部分的分形理论近些年来在机械、制造、地质学、灾害预测等领域的运用取得了重要进展，它是在分形几何学科的基础之上得来的，是通过数学分析的方式来解决复杂问题。这种理论方式具备分析物体特征的条件，能够对整体的特点进行分析后，对部分也进行描述定性。在分析的过程中我们需要了解到，虽然子体是整体的组成部分，子体拥有的个性并不代表整体也的个性与子体完全相同，整体更具有复杂性，是每个个体不能够完全展示出来的。经过学者们不断的分析和研究，通过地质学、理化学、生物学和图形学等各领域，对分形理论进行了整合，奠定了分形理论对地质灾害的思路。虽然分形理论的应用还处于初级阶段，但分形理论在地质灾害研究中的应用将会得到有力的推进，研究的范围也会越来越广泛。有专家和学者对滑坡的时间位移顺序进行了特征分析，满足分形体所具有的的时不变性和自相似性，确定了滑坡时间位移序列是分形体。同时对时间位移序列盒维数值进行了研究，明确了时间位移序列与波定性和维数的关系。时间位移序列越复杂，山体波动性越强，维数则越高，滑坡的稳定性也就越高。但当时间位移序列的线性较好的时候，滑坡位移量有了一定程度的增加，但维数却相对来说较低时，滑坡不稳定状态就越强烈。在我国，目前滑坡预测还仅仅只是时间的一个预报，空间预测还需要更进一步的研究和深入的探讨。在滑坡时间预测中已经开发出了预报软件，通过预报软件已经有融入了各种能够影响滑坡产生的因素。从20世纪80年代开始，有越来越的专家和学者通过概率论、数据统计等数学相关的学术，对滑坡进行预测，并根据相应的建树模型来进行预报。很多学者也对滑坡体系进行了大量的实际分析和研究，也运用了模型和数据分析，经过大量的分形理论研究，专家和学者提出了空间分布的从集性规律和滑坡宏观变形破坏所具备的分期配套的特征。很多专家学者也通过具体的实验研究，来利用分形理论在滑坡中的预测进行应用的探究，在三峡库区白水河滑坡和新滩滑坡进行实验，通过滑坡系统的非线性性出发，对非线性科学在地质灾害中的作用进行了分析，并提出了存在的相关问题，也对滑坡进行了长时间的数据分析，通过分析和研究，指定了整个分形理论的技术研究方向。

2 分形理论在滑坡预测中的应用

分形理论的是通过分数和数学方式来对客观实物进行研究和描述的一种分析方法。这种方式因拥有统计意义结构和形态的相似性，结构特点不随集合物体尺寸二变化的标度不变形，体现物体分型特点的无标度区特性，以及连续性和整分可区分性，而可以利用其特点进行概率统计，利用分形维数和分形统计模型对滑坡进行预测。因为分形理论是对复杂空间结构的研究，在对无序性实物研究的时候，分形理论更能够体现出被研究对象的规律性特点。专家和学者在通过对地质现象的研究中可以发现分形现象，这就意味着地质灾害预测预报的理论发展是需要分形理论的应用的。在滑坡分布规律的研究里我们可以利用分形理论对滑坡的分布和特征进行分析。我们能够发现滑坡稳定状态时和不稳定状态时分维值的差异。因为滑坡是复杂的地质体系动态，它形成、变化、发展和结束的过程是变幻莫测的，滑坡位移的变化也是滑坡本身对这种变化的一种相应，本身也有复杂和非线性性。所以时间位移曲线是判断滑坡演化阶段是否具有稳定性的重要依据之一，对时间位移曲线的演变进行分析，就能够了解滑坡演变的整个趋势和情况。分维值可以判断滑坡所处的状态，分维值的大小是时间序列中的信息决定的，不同时期的分维值是有所不同的。滑坡预测里地质环境的信息和各类因素对演变的行为都是有一定的影响的。滑坡演化受到不同程度和不同因素干扰的时候，时间位移序列就会出现分形结构，只要时间曲线一直以分形结构呈现，并且没有规律的变化，那么这一现象所产生的滑坡是稳定的。只要影响滑坡的因素干扰能力相同，滑坡的变化就会变的极其不稳定。

3 分形理论在滑坡预测中应用意义

因为滑坡是一种危害性极强的自然灾害，一旦发生就会给周围的环境、居民、企业带来破坏性的灾难，会让个行业各都受到极为严重的财产损失，让人民也受到安全的威胁。所以对滑坡的及时预测就能够降低滑坡带来的灾害，让损失降到最低。滑坡是斜坡上岩体向下滑动的现象，尤其我国山地众多、地质环境复杂，地质灾害发生几率较大，次数较频繁，损失也相对较大。尤其是三峡地区，因为特殊的地质结构和环境，自然灾害频繁发生带来了极为严重的损失。所以为了有效的掌握滑坡的产生和演变过程，需要有分形理论对其进行有效的预测，并需要通过在滑坡上布置检测仪器，对实际的数据进行采集。分形理论能够很好的处理无序和复杂的研究对象，对于不规则的研究对象也能够进行透彻的分析。滑坡时间位移序列是滑坡监测工作中能够获取的一个重要的信息资料，并且对研究滑坡过程和演化阶段都能够很好的对其进行分析和掌握。可以通过统计处在不同演化阶段的滑坡时间位移序列分维值的分布情况，提出基于分维值的滑坡演化阶段判别标准，对于群测群防工作能够提供有效的参考数据，是了解和研究滑坡时间位移序列的监测预警工作的得力助手。

4 总结

分形理论是一个非常庞大的科学体系，涵盖的知识内容丰富，设计的知识方面较多，所以需要深入的分析和理解，也需要完整的运算体系。分形理论能够很好的对滑坡进行预测，解决滑坡灾害带来的问题。但目前分形理论在地质灾害中的应用还相对简单，没有形成深入的研究和探讨，所以我们在利用分形理论的同时，需要对自然界中的客观事物进行数学公式的表达，并通过数学来分析和解决问题，让地质灾害预测能得到实质性进展。

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