一种尾矿库溃坝风险评估方法、装置、终端设备及介质

本技术属于尾矿库安全监测，尤其涉及一种尾矿库溃坝风险评估方法、装置、终端设备及介质。

背景技术：

1、尾矿库是指在谷口筑坝或围地筑成的用以储存尾矿或其他工业废渣的场所，是矿山选矿厂生产不可缺少的设施。随着全球经济及采矿业的发展，预计尾矿产量将进一步增加。

2、尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流的危险源，事实表明，尾矿坝危险性大，一旦发生溃坝，将会释放大量尾矿和采矿废水，会对周边区域造成灾难性影响，不仅会给工农业生产造成巨大的灾害和损失，严重威胁下游居民的生命财产安全，尾矿中重金属等污染源的扩散还会对周围环境和生态系统造成严重污染。因此，对尾矿坝进行有效的安全监测、风险评估及灾害识别尤为关键。

3、传统尾矿库地区表面位移监测的方法，包括水准测量和全球导航卫星系统（gnss，global navigation satellite system）等，其观测密度低、费用高，容易遗漏坝体局部关键变形特征，进而漏判或误判溃坝隐患。近些年来，随着合成孔径雷达干涉测量(insar，interferometry synthetic aperture radar )技术的发展，国内外学者进一步提出了系列时间序列insar方法，实现了尾矿库区全天时、全天候、全区域的变形监测，进而为尾矿库坝体表面变形高空间分辨率监测提供了全新契机。

4、坝体表面位移是尾矿库溃坝的重要前兆之一，是尾矿库失稳溃坝前兆识别的关键。然而，目前关于尾矿库坝体表面位移形变insar监测的研究在国内外均处于起步阶段，大多数研究内容为表面位移时序形变监测与解算方法，绝大多数直接采用表面位移累计形变量或者平均形变速率作为是否具有溃坝风险的指标。现有方法易将变形区域均认为是溃坝隐患区，未分离非溃坝变形威胁的尾砂固结变形分量，从而造成溃坝隐患虚警率过高。

技术实现思路

1、本技术提供了一种尾矿库溃坝风险评估方法、装置、终端设备及介质，可以提高尾矿库溃坝风险评估的准确性。

2、第一方面，本技术提供了一种尾矿库溃坝风险评估方法，包括：

3、采集研究区域内多个尾矿库在历史时段内的时序insar数据，并根据时序insar数据，计算每个尾矿库的形变速率和累计形变；

4、计算所述研究区域内先验稳定区域的形变速率平均值和标准差，据此设定形变稳定区间，并将多个尾矿库中坝体变形在稳定区间内的区域判定为低溃坝风险；

5、针对坝体形变处于非稳定区间的尾矿库区域，利用预先构建的线性拟合模型对坝体形变进行拟合，采用假设检验评估坝体形变线性拟合程度，并将通过线性假设检验的尾矿库区域溃坝风险判定为中风险；

6、利用weibull时间函数对未通过线性假设检验的尾矿库区域进行尾砂固结变形拟合并去除该分量，对去除尾砂固结变形分量后的残余形变进行正态性检验，若某尾矿库区域通过正态性检验，则判定其为低溃坝风险；反之，则利用预先构建的线性指数函数模型对所述残余形变进行线性指数拟合检验，通过线性指数假设检验则判定该尾矿库区域为高溃坝风险，否则，则判定该尾矿库区域为中溃坝风险；

7、分别对每个尾矿库进行基于空间关联性的lof异常点识别与聚类，得到所述研究区域对应的尾矿库溃坝隐患分级评估图。

8、可选的，计算所述研究区域内先验稳定区域的形变速率平均值和标准差，据此设定形变稳定区间，并将多个尾矿库中坝体变形在稳定区间内的区域判定为低溃坝风险，包括：

9、根据形变速率平均值和标准差，构建稳定形变区间；其中，稳定形变区间可表示为，表示形变速率平均值，表示标准差；

10、分别针对多个尾矿库中的每个尾矿库，若某尾矿库区域的形变速率处于稳定形变区间，则将该尾矿库区域的溃坝风险评估为低风险。

11、可选的，假设检验包括相关检验和相关检验；

12、线性拟合模型的表达式如下：

13、

14、其中，表示los向形变序列，由时序insar技术解算得到，表示时间；表示未知参数，由最小二乘拟合估计得到；

15、相关检验的表达式如下：

16、

17、其中，表示相关检验统计量，表示第个原始序列，表示第个线性拟合模型序列，表示序列长度，表示原始序列均值；

18、相关检验的表达式如下：

19、

20、其中，表示统计量，表示参数个数。

21、可选的，正态性检验基于jarquebera检验；

22、jarquebera检验的表达式如下：

23、

24、

25、

26、其中，为样本偏度，表示残余形变序列分布的偏斜程度，正值表示残余形变右偏，负值表示残余形变左偏；为样本峰度，表示残余形变序列分布相的尖峰或平峰程度；表示样本均值，表示残余形变序列分布均值，jb统计量近似服从自由度为2的卡方分布，拒绝域为。

27、可选的，线性指数拟合模型的表达式如下：

28、

29、其中，表示残余形变序列，表示自动选取的最佳分段点，表示未知参数。

30、第二方面，本技术提供了一种尾矿库溃坝风险评估装置，包括：

31、数据采集模块，用于采集研究区域内多个尾矿库在历史时段内的时序insar数据，并根据时序insar数据，计算每个尾矿库的形变速率和累计形变；

32、第一评估模块，计算所述研究区域内先验稳定区域的形变速率平均值和标准差，据此设定形变稳定区间，并将多个尾矿库中坝体变形在稳定区间内的区域判定为低溃坝风险；

33、第二评估模块，针对坝体形变处于非稳定区间的尾矿库区域，利用预先构建的线性拟合模型对坝体形变进行拟合，采用假设检验评估坝体形变线性拟合程度，并将通过线性假设检验的尾矿库区域溃坝风险判定为中风险；

34、第三评估模块，利用weibull时间函数对未通过线性假设检验的尾矿库区域进行尾砂固结变形拟合并去除该分量，对去除尾砂固结变形分量后的残余形变进行正态性检验，若某尾矿库区域通过正态性检验，则判定其为低溃坝风险；反之，则利用预先构建的线性指数函数模型对所述残余形变进行线性指数拟合检验，通过线性指数假设检验则判定该尾矿库区域为高溃坝风险，否则，则判定该尾矿库区域为中溃坝风险；

35、第四评估模块，分别对每个尾矿库进行基于空间关联性的lof异常点识别与聚类，得到所述研究区域对应的尾矿库溃坝隐患分级评估图。

36、第三方面，本技术提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的尾矿库溃坝风险评估方法。

37、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的尾矿库溃坝风险评估方法。

38、本技术的上述方案有如下的有益效果：

39、本技术提供的尾矿库溃坝风险评估方法，一方面，提出了一种尾砂固结变形分量稳健分离方法，基于weibull时间函数建立尾砂固结变形分量模型，采用人工鱼群算法对其参数进行估计，实现尾砂固结变形分量准确分离，消除了由尾砂固结变形分量造成的溃坝隐患虚警率过高的风险；另一方面，发展了一种大范围多尾矿库溃坝风险卫星insar评估方法，基于先验稳定区域统计特征与jarque–bera（jb）正态性检验开展评估，对整个坝体评估结果开展基于空间关联性的lof异常点识别与聚类，得到最终的尾矿库溃坝隐患分级评估图，可以有效提高尾矿库溃坝风险insar评估的可靠性，为尾矿库安全监测与风险评估提供了全新的技术支撑。

40、本技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。