448 工程科学学报，第44卷.第3期 雨条件下的结果包含更全面的降雨滑坡 对比3种地震条件下的ROC,图11(b),地震 3种降雨情况中(N0.00,M0.00和H0.00),暴雨 加速度系数为0.05时得出的结果与实际情况拟合 条件下的精度是最高的，说明暴雨条件预测结果 程度最高，推测此类亚稳定滑坡已经被其他因素 与实际情况更吻合，实际触发的滑坡多数是由更 触发.地震加速度大时AUC较小，原因是高地震 大降雨触发，这也与其他研究相吻合% 加速度触发的滑坡在实际情况中触发条件严苛， ROC曲线法可以反应预测结果与实际结果的 其他因素不容易触发此类滑坡，这与混淆矩阵法 拟合情况，广泛应用于各种领域7.对于滑坡预 得到的结论相同.较小的地震加速度条件更符合 测，利用Arcgis软件统计预测结果中的不同稳定 实际条件，得到的预测结果也就更符合实际结果 性等级，并计算不同稳定性等级区中实际滑坡点 对比耦合条件，图II(c),下的ROC的AUC都 的数量，以稳定性等级占比为横轴，滑坡点占比为 较低，说明耦合条件产生的滑坡点与实际滑坡点 纵轴，绘制ROC,通过计算曲线下面积AUC来评 差别较大，前文混淆矩阵结果也显示耦合条件下 价模拟结果，AUC越大说明预测结果越准确.对 假正率较高，大量假正类的点导致AUC偏小，这 于本文研究的问题，AUC越大说明预测结果与实 类滑坡点在极端特殊条件下是不稳定的，需要加 际结果拟合度更好，与实际触发滑坡的条件越接近 强对此类滑坡的监测预警 对比3种降雨条件下的ROC,图11(a),发现 5结论 降雨强度越大的预测结果与实际情况更匹配，这 也与混淆矩阵法得到的结果相同，说明已有滑坡 (1)组合TRIGRS渗流模型和Scoops3D确定 点大部分由高于中雨条件的降雨触发.暴雨条件 性模型评价降雨或地震条件下的浅层滑坡稳定 下的预测结果AUC为0.73，也证明此次研究结果 性，其优点在于可以考虑到黄土的非饱和特性与 是比较可靠的 水分的差异性分布，进而模拟不同降雨和地震条 件下触发滑坡的场景 100 90 (2)混淆矩阵法和ROC曲线联合验证表明， (a euod sapilspue'T TRIGRS和Scoops.3D的组合方法可用于预测浅层 6005000 黄土滑坡稳定性，且暴雨条件下的结果评价精度 最符合要求.这说明该组合方法能作为预防降雨 -N0.00.AUC=0.60 -M0.00,AUC=0.67 或地震诱发滑坡的工具，对黄土地区的防灾减灾 -H0.00.AUC=0.73 具有重要参考价值 (3)降雨事件中，随着土壤含水量的增加，土 9000060000202010 自重的增加，土体抗剪强度也随之降低，导致斜坡 驱动力增加.对于该研究区，大部分已经触发的滑 -N0.05.AUC=0.67 -N0.10,AUC=0.60 坡是由强降雨条件触发.地震作用在坡体上也会 -N0.20,AUC=0.60 使坡体稳定性降低，预测结果表明两者耦合的情 0 (c) 况下会出现大面积黄土滑坡失稳现象，比起单一 触因产生更多的浅层黄土滑坡 0600 -M0.05,AUC=0.60 -M0.10.AUC=0.60 02020 -M0.20,AUC=0.61 参考文献 H0.05,AUC=0.65 -H0.10,AUC=0.63 [1]Zhang F Y,Chen WW,Liu G,et al.Relationships between 0 -H0.20,AUC=0.63 landslide types and topographic attributes in a loess catchment, 0102030405060.708090100 Stability area rate/% China.J Mt Sci,2012,9(6):742 [2]Xu Z J.Lin Z G.Zhang M S.Loess in China and loess landslides 图11ROC曲线评价结果.(a)降雨情况：(b)地震情况：(c)耦合情 Chin J Rock Mech Eng,2007,26(7):1297 况（图中N指无雨，M指中雨.H指大雨.如M0.05指中雨和0.05地 (徐张建，林在贯，张茂省，中国黄土与黄土滑坡.岩石力学与工 震加速度系数耦合情况) 程学报，2007,26(7)：1297) Fig.11 ROC curve evaluation results:(a)rainfall;(b)earthquake;(c) coupling (N refers to no rain,M refers to moderate rain,and H refers to [3]Zhang M S,Li T L.Triggering factors and forming mechanism of heavy rain,M0.05 refers to the coupling of moderate rain and 0.05 loess landslides.J Eng Geol,2011,19(4):530 earthquake acceleration coefficient) (张茂省，李同录.黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究.工程雨条件下的结果包含更全面的降雨滑坡. 3 种降雨情况中（N0.00，M0.00 和 H0.00），暴雨 条件下的精度是最高的，说明暴雨条件预测结果 与实际情况更吻合，实际触发的滑坡多数是由更 大降雨触发，这也与其他研究相吻合[36] . ROC 曲线法可以反应预测结果与实际结果的 拟合情况，广泛应用于各种领域[37] . 对于滑坡预 测，利用 Arcgis 软件统计预测结果中的不同稳定 性等级，并计算不同稳定性等级区中实际滑坡点 的数量，以稳定性等级占比为横轴，滑坡点占比为 纵轴，绘制 ROC，通过计算曲线下面积 AUC 来评 价模拟结果，AUC 越大说明预测结果越准确. 对 于本文研究的问题，AUC 越大说明预测结果与实 际结果拟合度更好，与实际触发滑坡的条件越接近. 对比 3 种降雨条件下的 ROC，图 11（a），发现 降雨强度越大的预测结果与实际情况更匹配，这 也与混淆矩阵法得到的结果相同，说明已有滑坡 点大部分由高于中雨条件的降雨触发. 暴雨条件 下的预测结果 AUC 为 0.73，也证明此次研究结果 是比较可靠的. Landslides point rate/ % Landslides point rate/ % Landslides point rate/ % 100 (a) (b) (c) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Stability area rate/% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 N0.00, AUC=0.60 M0.00, AUC=0.67 H0.00, AUC=0.73 N0.05, AUC=0.67 N0.10, AUC=0.60 N0.20, AUC=0.60 M0.05, AUC=0.60 M0.10, AUC=0.60 M0.20, AUC=0.61 H0.05, AUC=0.65 H0.10, AUC=0.63 H0.20, AUC=0.63 图 11 ROC 曲线评价结果. （a）降雨情况；（b）地震情况；（c）耦合情 况 (图中 N 指无雨，M 指中雨，H 指大雨. 如 M0.05 指中雨和 0.05 地 震加速度系数耦合情况） Fig.11 ROC curve evaluation results: (a) rainfall; (b) earthquake; (c) coupling (N refers to no rain, M refers to moderate rain, and H refers to heavy rain, M0.05 refers to the coupling of moderate rain and 0.05 earthquake acceleration coefficient) 对比 3 种地震条件下的 ROC，图 11（b），地震 加速度系数为 0.05 时得出的结果与实际情况拟合 程度最高，推测此类亚稳定滑坡已经被其他因素 触发. 地震加速度大时 AUC 较小，原因是高地震 加速度触发的滑坡在实际情况中触发条件严苛， 其他因素不容易触发此类滑坡，这与混淆矩阵法 得到的结论相同. 较小的地震加速度条件更符合 实际条件，得到的预测结果也就更符合实际结果. 对比耦合条件，图 11（c），下的 ROC 的 AUC 都 较低，说明耦合条件产生的滑坡点与实际滑坡点 差别较大，前文混淆矩阵结果也显示耦合条件下 假正率较高，大量假正类的点导致 AUC 偏小，这 类滑坡点在极端特殊条件下是不稳定的，需要加 强对此类滑坡的监测预警. 5    结论 （1）组合 TRIGRS 渗流模型和 Scoops3D 确定 性模型评价降雨或地震条件下的浅层滑坡稳定 性，其优点在于可以考虑到黄土的非饱和特性与 水分的差异性分布，进而模拟不同降雨和地震条 件下触发滑坡的场景. （ 2）混淆矩阵法和 ROC 曲线联合验证表明， TRIGRS 和 Scoops3D 的组合方法可用于预测浅层 黄土滑坡稳定性，且暴雨条件下的结果评价精度 最符合要求. 这说明该组合方法能作为预防降雨 或地震诱发滑坡的工具，对黄土地区的防灾减灾 具有重要参考价值. （3）降雨事件中，随着土壤含水量的增加，土 自重的增加，土体抗剪强度也随之降低，导致斜坡 驱动力增加. 对于该研究区，大部分已经触发的滑 坡是由强降雨条件触发. 地震作用在坡体上也会 使坡体稳定性降低，预测结果表明两者耦合的情 况下会出现大面积黄土滑坡失稳现象，比起单一 触因产生更多的浅层黄土滑坡. 参    考    文    献 Zhang F Y, Chen W W, Liu G, et al. Relationships between landslide types and topographic attributes in a loess catchment, China. J Mt Sci, 2012, 9（6）: 742 [1] Xu Z J, Lin Z G, Zhang M S. Loess in China and loess landslides. Chin J Rock Mech Eng, 2007, 26（7）: 1297 （徐张建, 林在贯, 张茂省. 中国黄土与黄土滑坡. 岩石力学与工 程学报, 2007, 26（7）：1297） [2] Zhang M S, Li T L. Triggering factors and forming mechanism of loess landslides. J Eng Geol, 2011, 19（4）: 530 （张茂省, 李同录. 黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究. 工程 [3] · 448 · 工程科学学报，第 44 卷，第 3 期