本發(fā)明屬于災害管理和極端事件分析，尤其涉及基于災史數據的泥石流規(guī)模-頻率計算方法、系統、設備及存儲介質。

背景技術：

1、山洪泥石流是一種嚴重的自然災害，對人類生命財產安全和生態(tài)環(huán)境造成巨大威脅。泥石流的規(guī)模和發(fā)生頻率是評估其危險性的重要指標，也是進行災害預防和減災工作的關鍵。然而，傳統的泥石流規(guī)模-頻率計算方法往往依賴于經驗公式或理論模型，這些方法在應用中存在一定的局限性，如參數選擇的主觀性、模型適用性的局限性、數據量的稀少性等問題，不能很好的揭示泥石流活動的時空分布規(guī)律，無法為區(qū)域泥石流風險管理和預警系統建設提供技術支持。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的在于：基于災史數據的泥石流規(guī)模-頻率計算方法、系統、設備及存儲介質，以解決現有技術不能很好的揭示泥石流活動的時空分布規(guī)律，無法為區(qū)域泥石流風險管理和預警系統建設提供技術支持的問題。

2、本技術實施例是這樣實現的，提供基于災史數據的泥石流規(guī)模-頻率計算方法，包括：

3、獲得泥石流史災數據；

4、獲得泥石流規(guī)模-頻率的關系式，泥石流規(guī)模-頻率的關系式為，式中:

5、為時間；

6、為選取的泥石流的規(guī)模；

7、為廣義pareto分布的位置參數，或者稱為閾值；

8、為廣義pareto分布的尺度參數；

9、為廣義pareto分布的形狀參數；

10、為poisson分布的強度參數，也是超過閾值的泥石流發(fā)生的頻率。

11、在一些實施例中，泥石流史災數據包括泥石流溝名、泥石流溝發(fā)生時間、泥石流溝的位置和泥石流的沖出量。

12、在一些實施例中，采用廣義帕累托分布來擬合超過閾值的泥石流沖出量分布，假設某泥石流溝發(fā)生了n次泥石流事件，泥石流規(guī)模分別記為，，，···，，假定泥石流規(guī)模是一個隨機事件，超過規(guī)模m的泥石流規(guī)模服從廣義帕累托分布，廣義帕累托分布的概率密度函數為：

13、；

14、廣義帕累托分布的分布函數為

15、；

16、式中，參數采取 hill圖法確定，具體的：將泥石流規(guī)模，，，···，從大到小次序排列為一個新的序列， hill統計量定義為，由點構成的曲線稱為 hill圖，圖中穩(wěn)定區(qū)域的起始點的橫坐標所對應的數據為閾值；

17、參數和均采取貝葉斯方法進行估算，估算方法包括：

18、對于參數和，選擇第一先驗分布；

19、構建第一似然函數，；

20、計算第一后驗分布，根據貝葉斯定理，、分別為參數和的第一先驗分布，則第一后驗分布表示為：；

21、采取第一后驗分布均值、或者中位數作為參數和的估計值；

22、 m為選取的泥石流規(guī)模；

23、 x為泥石流溝規(guī)模的集合；

24、為第 i條泥石流溝的規(guī)模；

25、，，，···，分別為各泥石流溝規(guī)模;

26、分別為各條泥石流溝的規(guī)模，遞減排序后的序列；

27、為廣義pareto分布的位置參數，或者稱為閾值；

28、為廣義pareto分布的尺度參數；

29、為廣義pareto分布的形狀參數；

30、為尺度參數的第一先驗分布；

31、為形狀參數的第一先驗分布。

32、在一些實施例中，所述第一先驗分布包括正態(tài)分布或伽馬分布。

33、在一些實施例中，根據泥石流史災數據，統計每一年泥石流發(fā)生的次數得到集合，采用poisson過程擬合超過規(guī)模 m的泥石流發(fā)生的頻率 λ，假設泥石流事件發(fā)生次數服從poisson過程，代表第 t年發(fā)生泥石流規(guī)模超過規(guī)模 m次數為 n的概率，為poisson分布的強度參數也就是泥石流發(fā)生的頻率，時間內發(fā)生超過規(guī)模的泥石流事件的概率分布密度為：

34、；

35、式中，參數λ采取貝葉斯方法進行估計，估算方法包括：

36、針對每個參數λ，選擇第二先驗分布；

37、構建第二似然函數，；

38、計算第二后驗分布，根據貝葉斯定理，為參數λ的第二先驗分布，則第二后驗分布為：；

39、采取第二后驗分布均值、或者中位數作為參數λ的估計值；

40、 t為時間；

41、為選取的泥石流規(guī)模；

42、為泥石流每年發(fā)生的次數的集合；

43、表示為時間內發(fā)生超過規(guī)模的泥石流的次數；

44、為發(fā)生泥石流的次數；

45、為poisson過程的強度參數，也是泥石流發(fā)生的頻率；

46、為強度參數的第二先驗分布；

47、為強度參數的第二后驗分布。

48、在一些實施例中，所述第二先驗分布包括正態(tài)分布或伽馬分布。

49、在一些實施例中，假設泥石流第一次出現超過規(guī)模的時間為，令，則的概率密度分布函數與期望為：

50、；

51、；

52、由可得，時間內發(fā)生超過規(guī)模的泥石流事件的期望為：

53、；

54、由于和等價，兩者聯立得:，將帶入得到泥石流規(guī)模-頻率的關系式：

55、，式中:

56、為時間；

57、為選取的泥石流的規(guī)模；

58、為廣義pareto分布的位置參數，或者稱為閾值；

59、為廣義pareto分布的尺度參數；

60、為廣義pareto分布的形狀參數；

61、 k為第一次泥石流規(guī)模發(fā)生超過m的時間；

62、為poisson分布的強度參數，也是超過閾值的泥石流發(fā)生的頻率。

63、相應的，本技術實施例還提供基于災史數據的泥石流規(guī)模-頻率計算系統，包括：

64、泥石流史災數據獲得模塊，用于獲得泥石流史災數據；

65、泥石流規(guī)模-頻率的關系式獲得模塊，用于獲得泥石流規(guī)模-頻率的關系式，泥石流規(guī)模-頻率的關系式為，式中:

66、為時間；

67、為選取的泥石流的規(guī)模；

68、為廣義pareto分布的位置參數，或者稱為閾值；

69、為廣義pareto分布的尺度參數；

70、為廣義pareto分布的形狀參數；

71、為poisson分布的強度參數，也是超過閾值的泥石流發(fā)生的頻率。

72、相應的，本技術實施例還提供計算機設備，包括儲存器和處理器，所述儲存器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如上述方法的步驟。

73、相應的，本技術實施例還提供計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如上述方法的步驟。

74、綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

75、本技術中：

76、廣義pareto分布為廣義帕累托分布；

77、poisson過程為泊松過程。

78、本技術基于已發(fā)布的文獻或者報告搜集泥石流災史數據，使用貝葉斯統計獲取廣義帕累托分布和泊松分布的參數，基于推導的規(guī)模-頻率公式獲得泥石流的規(guī)模-頻率關系。本技術結合貝葉斯理論，通過計算分析，能夠有效地評估不同規(guī)模泥石流的概率分布，為泥石流的防災減災提供科學依據；根據提出的泥石流規(guī)模-頻率計算方法，可以得到百年一遇、五十年一遇、三十年一遇等泥石流的規(guī)模分布，相應部門可以根據計算結果提前做好災難發(fā)生應對措施；本技術的泥石流規(guī)模-頻率計算方法，充分考慮了泥石流的規(guī)模和發(fā)生頻率，有助于揭示泥石流活動的時空分布規(guī)律，為區(qū)域泥石流風險管理和預警系統建設提供技術支持。