運(yùn)用降雨量評(píng)估山區(qū)公路的坍塌率標(biāo)準(zhǔn)-以阿里山18號(hào)公路為例

1、運(yùn)用降雨量評(píng)估山區(qū)公路的坍塌率標(biāo)準(zhǔn)-以阿里山18號(hào)公路為例,Shun-Kung Chang , Der-Her Lee , Jian-Hong Wu , C Hsein Juang 7100042026 翁秉瑞,1,,1. Introduction2. Characteristics of slopes along Alishan highway3. Analysis methods4. Slope failu

2、re simulation — a case study5. Concluding remarks,2,1. Introduction,造成18號(hào)公路崩塌的原因大部分因降雨而起，加上旅客，車(chē)輛來(lái)往頻繁，因而運(yùn)用簡(jiǎn)單的方法來(lái)做早期的預(yù)警系統(tǒng)本文運(yùn)用ANN(類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路)分析降雨和阿里山公路崩塌率的關(guān)係,3,,4,,建立模型103個(gè)道路坍方例子首先運(yùn)用ANN和GA混合演算法→產(chǎn)生進(jìn)化型類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路(AENN),5,2. Char

3、acteristics of slopes along Alishan highway,6,,邊坡穩(wěn)定性的影響因素地形：坡度，坡向，高度，坡形地質(zhì)：地質(zhì)構(gòu)造，基巖巖性，崩積層厚度水文：每日降雨，有效降雨,7,,8,,,,,雨量記錄分別由三測(cè)站分段測(cè)得雨量站1（觸口雨量站）提供的降水?dāng)?shù)據(jù)沿公路20公里和45公里之間雨量站2（奮起湖雨量站）提供的降水?dāng)?shù)據(jù)沿45公里和65公里之間雨量站3（阿里山雨量站）提供降水資料65公里和75公

4、里之間。,9,,地形因素：由航照及計(jì)算匯出地形圖地質(zhì)因素：地質(zhì)圖由地理信息系統(tǒng)（GIS）庫(kù)存獲得。103種各有不同的9種因素存在影響，所以人為製造103種穩(wěn)定邊坡，使模型能被訓(xùn)練得更完善,10,3. Analysis methods,類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路（ANN）已被用於評(píng)估土石災(zāi)害，如山崩，邊坡破壞和土石流動(dòng)是一種有效的方法評(píng)估失效概率的實(shí)證模型反向傳播演算法(局部最優(yōu))正向傳播：輸入值?輸入層?隱藏層?輸出層?輸出值反向傳播：誤

5、差訊號(hào)?輸出層?隱藏層?輸入層遺傳演算法（全局最優(yōu)）→ANN-GA,11,,Genetic algorithm又稱(chēng)為基因演算法1975年由John Holland(1975)所提出主要目的在於利用達(dá)爾文進(jìn)化演論”物競(jìng)天擇，適者生存”的方式為一種有效的最佳化搜尋方法近來(lái)被廣泛的應(yīng)用於搜尋各類(lèi)問(wèn)題的最佳解藉由生物物種的基本運(yùn)算子，在每代間進(jìn)行演化，終而尋得適當(dāng)問(wèn)題的最佳解本文採(cǎi)用2進(jìn)位編碼,12,,13,ANN-GA計(jì)算過(guò)程

6、,14,1.生成特定框架的ANN與神經(jīng)元 Ni→輸入層，Nh→隱藏層，No→輸出層，Pc→交配機(jī)率，Pm→突變機(jī)率2.訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)3.隨機(jī)生成初始2種染色體的種群4.使用類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)路的輸出來(lái)計(jì)算個(gè)別適合度函數(shù),,5.留下最佳適合度的個(gè)體6.評(píng)估與測(cè)試最佳適應(yīng)度的數(shù)據(jù)7.從配對(duì)池中擇一和0-1的範(fàn)圍隨機(jī)產(chǎn)生 一組數(shù)據(jù)做交配8.交配和變異後產(chǎn)生新的族群，4-7是一個(gè)不斷演化的過(guò)程，不斷演化到和預(yù)先的設(shè)定值相同，此時(shí)的最佳

7、適應(yīng)度為最好的解決方案,15,4. Slope failure simulation — a case study,邊坡破壞率和降雨關(guān)係維持7個(gè)敏感因素，只改變降雨觸發(fā)因素日降雨從0-892內(nèi)，以每45mm遞增有效降雨從0-1963內(nèi)，以每98mm遞增共產(chǎn)生441種降雨型態(tài)給真實(shí)的103種邊坡做測(cè)試破壞“slump rate”→由這441種降雨型式對(duì)103種實(shí)際案例做變化,16,對(duì)崩塌機(jī)率(S)和日降雨(Rd)有效降雨(Re)