四川省典型区域滑坡、泥石流致灾临界雨量阈值确定方法

[目的]确定四川省滑坡泥石流典型区域各个子区最关键的降雨因子,建立典型区域各子区临界阈值模型,为该区对滑坡、泥石流灾害进行有效预报提供科学依据.[方法]利用1999 2014年四川滑坡泥石流灾情资料,确定出滑坡、泥石流的典型区域,根据典型区域各个子区的气候和下垫面条件,比较不同降雨因子组合的阈值模型,得到各子区最关键的降雨因子,建立典型区域各子区临界阈值模型.[结果]平均降雨强度和峰值降雨强度是典型区域滑坡、泥石流阈值模型中的重要指标;诱发雨量多作为滑坡典型区域致灾临界阈值模型雨量指标,激发雨量只作为泥石流典型区域致灾临界阈值模型雨量指标;有效雨量可以在滑坡、泥石流典型区域值模型中应用.典型区域多采用多因子预报模型,只有汶川震区采用单因子预报模型,其临界阈值在震后呈现上升趋势.[结论]不同降雨参数对诱发滑坡泥石流灾害的作用不同,典型区域中各子区建立的预报模型及得出的临界阈值也不同.多因子预报模型考虑了多种降雨参数,比单因子模型更客观.     

长江中下游地区滑坡的易发性评价——以江西省为例

[目的] 预测长江流域滑坡灾害分布情况,旨在开展隐患排查和危险评估,提升灾害的应对能力。[方法] 基于1 211个滑坡分布点数据和15个环境变量,通过MaxEnt模型对江西省的滑坡易发区分布进行预测,同时采用Jackknife检验评估15个环境变量对预测结果的重要程度,最终确定不同程度滑坡易发区的面积和分布以及影响滑坡灾害发生的主要环境变量。[结果] 江西省内极高、高和中易发区分别占全省总面积的29.6%,36.5%和23%。滑坡发生的概率以鄱阳湖平原为中心向四周呈现逐渐增加的趋势,集中分布在西部和南部的山地丘陵地带。海拔、坡度、植被归一化指数NDVI、年均降雨量和距离水系和道路的距离是影响滑坡发生和分布的主要环境变量,累积贡献率在83%以上。[结论] 江西省滑坡易发区的分布具有明显的空间差异性,主要分布在海拔较高、地质复杂和岩层节理裂隙发育的地区,降雨是滑坡发生的直接诱导因子。     

基于降雨强度-历时的安徽省黄山市滑坡分组阈值研究

[目的]对安徽省黄山市降雨型滑坡的降雨强度—历时阈值进行研究,拟为黄山市各区县精细化滑坡预警提供技术支持。[方法]以黄山市2004—2019年历史滑坡点及其对应的降雨数据为研究样本,基于经验性阈值Caine模型,通过比较滑坡前有效降雨量的方式确定诱发滑坡降雨历时,建立各区县降雨强度—历时(I-D)阈值曲线。考虑到I-D曲线在灾害预警中的实用性,以歙县滑坡点为例,将该县诱发滑坡的降雨事件按照气象预报的雨强标准分为小中雨组、大雨组和暴雨及以上组。根据雨强的分组情况建立歙县复合型降雨I-D阈值。[结果]黄山市降雨型滑坡多由中长历时降雨诱发,复合型I-D阈值更能体现各雨况对滑坡的诱发作用,此阈值可直接使用气象预报的降雨对滑坡进行预警。[结论]I-D阈值具有强烈的区域适用性,依据气象预报对降雨强度分组的滑坡复合型降雨阈值曲线,可使用气象预报的降雨数据进行区域滑坡预警。     

四川省石棉县地质灾害发生的雨量条件与气象预警(报)

石棉县发育地质灾害共280处,其发育、发生与降雨过程密切相关。崩塌、滑坡等地质灾害多发生于最大降雨量出现后的2～5d内,而泥石流灾害往往发生在最大降雨量出现的当天;根据地质灾害发育的地形地貌和地层岩性等地质背景,对石棉县进行了气象预警分区,分析了不同区域内地质灾害发生和相应降雨过程,确定了不同区域内地质灾害发生的当日降雨量和前期降雨量条件,建立了不同地质灾害敏感性分区内的基本雨量警戒线与不同降雨组合条件下的气象预警等级,并绘制出18幅地质灾害气象预警系列图,研究成果可为石棉县地质灾害气象预警提供依据。     

基于加权信息量的地质灾害易发性评价——以四川省泸定县为例

[目的]对四川省泸定县进行地质灾害易发性评价,为该区地质灾害预防预测提供依据。[方法]借助谷歌影像解译,获取崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害隐患点279处。选取地形地貌、岩性构造、气象水文、土壤与土地利用(LULC)4个方面构建评价指标体系。运用确定性系数法确定因子权重,并结合信息量法构成加权信息量模型。通过ArcGIS空间分析平台,开展灾害易发性评价。[结果]研究区极高和高易发区分别占总研究区面积的13.54%,26.49%。地质灾害点共225处落在极高易发区和高易发区内,占总样本灾害点的80.65%。通过受试者工作特征曲线(ROC)的线下面积(AUC)进行检验,其值为0.793,评价模型精度良好。[结论]对四川省泸定县的地质灾害易发性进行了等级划分,采用的加权信息量方法的易发性评价结果可信。     

基于Mein-Larson入渗模型的降雨滑坡失稳破坏概率研究

[目的]评价降雨诱发浅层滑坡的失稳破坏概率,为相关研究提供理论依据。[方法]在引入并扩展了Mein-Larson降雨入渗模型的基础上,将Mein-Larson入渗模型与无限边坡稳定性方法有机结合,建立2种降雨情形(高强度短历时和低强度长历时)下降雨滑坡稳定性的确定性评价模型,然后再将蒙特卡洛数值模拟方法与降雨滑坡的确定性评价模型结合,建立降雨滑坡稳定性的概率评价方法。[结果]提出了1种降雨诱发浅层滑坡失稳的概率评价方法。[结论]概率评价方法可以描述降雨滑坡发生及发展过程中存在的不确定性,可以计算不同降雨情形下,不同降雨时刻降雨诱发边坡的失稳破坏概率。该方法的评价结果更符合边坡实际情况。     

四川省降雨诱发滑坡灾害的气象预警模型

[目的]分析四川省2008—2014年的滑坡灾害与前期降雨量间的关系,构建降雨诱发滑坡灾害气象预警模型,优化模型的权重参数,为四川省滑坡灾害预警工作提供有效参考。[方法]基于降雨信息资料,对四川省滑坡灾害的前期雨量进行统计分析,并采用逻辑回归分析分别计算和优化灾害的前期综合日降雨量间的权重关系和气象预警模型中地质环境背景值与降雨诱发灾害概率值的权重系数。[结果]滑坡灾害的当日降雨量、前一日降雨量和前两日降雨量对灾害的影响权重分别为0.587,0.220,0.189,气象预警模型的地质背景概率和综合雨量概率的权重参数分别为0.394,0.606。根据以上研究构建灾害气象预警模型,利用已有灾害点对其进行验证,证得模型的整体准确率为78.36%,进而通过2013年7月10日的群发滑坡灾害个例对模型进行检验,检验结果良好。[结论]该模型预警效果良好,精确度较高,能为相关部门提供的防灾减灾参考。     

不同降雨特征条件下舟曲县地质灾害危险性区划

[目的]合理区划甘肃省甘南藏族自治州舟曲县区域地质灾害危险性,为该区以及类似区域地质灾害危险性区划提供科学依据。[方法]从舟曲县暴雨地质灾害触发因素入手,结合野外勘察,采用无限边坡稳定性SINMAP模型,开展不同降雨特征条件下区域地质灾害危险性区划研究,对不同级别下灾害区域面积和所占比例的迁移与转化规律进行定量评价。[结果]地势低洼地区与地形湿度较高区域、灾害点分布规律一致,随着降雨量的逐渐增大,地表浅层土壤水分、土壤湿度区域面积逐渐增加,逐渐扩展到山脊和坡度较缓的斜坡单元;随着降雨预警级别的升高,1h雨量从10mm升至56mm,稳定性区域面积比例和所占滑坡比例分别减少22%和38%,不稳定性区域比例值分别增加121%和125%,潜在不稳定区域面积和所占滑坡比例始终最高,均值高达35%和39%;同时,基本稳定区、潜在不稳定区正逐渐向不稳定区及极不稳定区迁移与过渡,发生地质灾害的潜在性逐渐增大,危险程度日益加剧;预警级别升至蓝色Ⅳ级时,地质灾害即被触发,预警级别升至黄色Ⅲ级后,危害程度发生质变,地质灾害危险程度显著加剧。[结论]降雨是舟曲地质灾害的诱发因素,如遇合适的强降雨条件,地质灾害危险程度依然严峻。     

四川省会理县“8·30”地震地质灾害分布特征及防治对策

四川省会理县的地貌条件、地质条件和水文气象条件为地质灾害发育提供了良好基础,县域内地质灾害频繁.2008年8月30日("8·30")地震不仅加剧了原有的地质灾害,而且还引发了多处新的地质灾害点.通过发放地质灾害普查表、典型区域的遥感调查和重点区域的专家详查等调查方法,获得地震诱发的新增地质灾害隐患点55处,其中崩塌8处、滑坡25处、泥石流2处和不稳定斜坡20处.新增灾害点主要集中在县域南部高山峡谷区,特别是沿金沙江一带.根据震后地质灾害的调查结果,以2 km×2 km为单元格对县域内地质灾害易发程度进行分区,主要分为三级地质灾害易发区:高易发区、中易发区、低易发区,分别占全县总面积的42.4%,37.1%,20.5%.最后,提出了建立群测群防网络及监测预警系统实施全面防灾、突发性地质灾害实施紧急防治、重要地质灾害隐患点实施综合防治、加强地质环境管理和实施预防减灾等防治对策.     

基于土壤侵蚀模型的浅层滑坡预警研究

[目的]利用土壤侵蚀模型进行浅层滑坡的预警研究,为山区滑坡预警预报工作提供参考。[方法]选取陕西省紫阳县境内440km~2区域作为典型研究区,在已有历史滑坡资料、气象资料和卫星资料的基础上,基于土壤侵蚀模型(USLE),并结合地理信息系统(GIS),确定滑坡临界土壤侵蚀强度,再根据降雨侵蚀力与降雨量之间的关系,推求滑坡点的预警降雨量。[结果]土壤侵蚀强度与滑坡的发生存在较好的相关性,研究区域滑坡预警的临界土壤侵蚀强度按等级分别为69.6,136.7,179.4t/km~2。[结论]相比以往仅仅统计滑坡与降雨之间关系的传统方法,基于土壤侵蚀模型的方法考虑更全面,也易于实现。     

基于SINMAP模型的延安市滑坡危险性区划

[目的]对陕西省延安市开展滑坡危险性区划研究,为延安地区乃至黄土高原区滑坡危险性区划以及监测预警提供科学依据。[方法]在野外调查的基础上以滑坡触发因素为切入点,建立了基于SINMAP滑坡危险性评价模型,定量评价了不同降雨级别下滑坡区域面积的迁移与转化规律。[结果]降雨雨强从5 mm/h升至200 mm/h,不稳定性区域内比例分别增加6.48%和6.44%,极稳定区域面积所占比例和所占滑比例均值高达46.79%和51.33%;同时潜在不稳定区面积所占比例在5.04%～17.31%之间浮动,所占滑坡比例在5.14%～15.43%之间浮动。[结论]斜坡表层土壤水分、湿度区域面积随着降雨量的增大逐渐增加,区内稳定区域正向失稳区域转化。     

基于FloodArea模型的新疆尼勒克县暴雨山洪临界雨量的确定

[目的]对尼勒克县科蒙乡吉林台苏河流域2016年6月17日发生的特大山洪过程进行模拟并结合实地考察淹没水深对模拟结果进行验证,进而确定其山洪致灾临界雨量。[方法]以新疆尼勒克县典型山洪沟为研究对象,基于FloodArea淹没模型,利用流域内气象站降水资料、高程数据及相关基础地理信息数据,选取山洪预警点并分析预警点处不同累计时效的面雨量与模拟洪水过程线的相关关系。[结果]该流域洪水的淹没水深与对应累计9h面雨量相关性最高,确定了预警点处累计9h的4级风险等级对应的致灾临界值分别为12.80mm(4级),25.78mm(3级),45.24mm(2级),64.71mm(1级)。[结论]淹没模型FloodArea能够较为准确地模拟出研究区暴雨山洪个例淹没过程,根据其模拟结果能够反演出不同风险等级条件下该流域的山洪致灾临界面雨量。     

基于支持向量机和BP神经网络的滑坡变形复合式预测

[目的]探讨复合式组合预测模型对滑坡两变形时间序列的预测效果,为滑坡的变形预测提供一种新的思路。[方法]基于支持向量机和BP神经网络,构建滑坡位移序列和速率序列的复合式预测模型,首先,对滑坡环境因素进行分析,提取其基本信息;其次,利用2种预测方法构建回归结构预测模型和多因素预测模型,并对两时间序列进行一重预测;最后,利用BP神经网络对一重预测结果进行了二重组合优化。[结果]滑坡库水位与滑坡两变形序列均具有较大的相关性,滑坡的稳定性很大程度上会出现周期性疲劳减弱的可能,且通过对滑坡变形的复合式预测。[结论]该方法的相对预测误差均较小,很大程度上提高了滑坡变形的预测精度和稳定性,证明了该预测模型的有效性。     

外部降雨条件和内部瞬态承压水作用对堆积层滑坡的影响分析和数值模拟

[目的] 分析瞬态承压水的发育特征，为该类滑坡的预防和治理提供科学借鉴。[方法] 以浙江省丽水市松阳县范山头滑坡为例，对其松散堆积体边坡内部的瞬态承压水的作用机理进行模拟和研究，通过分析滑坡区域的地质背景条件、水文地质条件、变形破坏特征，并与降雨数据进行对比，采用GeoStudio数值模拟软件对不同的降雨条件和坡体初始水位进行模拟。[结果] 当滑坡体存在渗透性差异很大的不同岩土层时，强降雨作用或者较高的初始水位会促进瞬态承压水的出现和发展，降低边坡的稳定性。[结论] 外部降雨和瞬态承压水的产生和发展对堆积层滑坡的产生有重要的影响作用，降低了坡体的稳定性，促进了滑坡的出现。     

黄土滑坡稳定性评价的集合卡尔曼滤波同化方法

[目的] 为提升区域滑坡稳定性评价模型的预测精度,解决传统滑坡稳定性分析基于静态的物理模型过度简化滑坡发生机理与力学机制,导致过度预测的缺点,以及模型参数通常具有的时空变异性、不确定性的问题。[方法] 基于集合卡尔曼滤波的数据同化方法,以甘肃省兰州市北环路周边区域为例,构建了基于TRIGRS模型和SBAS-InSAR观测数据的区域滑坡数据同化方案,对模型中的安全系数(F_s)进行同化,更新模型参数内摩擦角,进而修正滑坡稳定性,并利用均方根偏差(RMSD)检验同化值的精度。[结果] 同化后研究区域滑坡安全系数明显高于模型预测的结果,不稳定区域的面积比例由12 %降低至7 %,与实际观测更为接近;试验使内摩擦角参数逐渐向观测值方向改正,实现了模型参数的动态更新;均方根偏差从0.33减小到0.04左右。[结论] 基于集合卡尔曼滤波的数据同化方法有效修正了模型稳定性预测结果,可以更准确体现当前区域滑坡实际情况,具有更高的预测精度。     

陕西省南秦岭典型土质滑坡形成机制及风险评价——以商洛市山阳中学滑坡为例

[目的]对陕西省南秦岭典型土质滑坡形成机制及风险进行研究和评价,为该区地质灾害的防治提供支持。[方法]以陕西省商洛市山阳县山阳中学滑坡为研究对象,通过现场调查、勘察及室内试验开展研究。[结果]山阳中学滑坡现处于基本稳定状态,但不排除遭遇极端气候下复活的可能,滑坡复活概率为7.45%。[结论]区域地壳差异性运动是山阳中学滑坡形成的内动力因素;降雨是该滑坡启动的主要外在诱因;滑坡威胁范围内人员在最大风险中丧命的年概率为:1.70×10-3。     

降雨作用下黄土浅层滑坡的危险性分析

[目的]在不同的降雨条件下,对黄土浅层滑坡进行危险性分析,为评价黄土地区浅层滑坡提供有效手段。[方法]以甘肃省天水市为例,根据SHALSTAB模型,在ArcGIS中进行二次开发,编写不同降雨量时浅层滑坡危险性分析程序,计算不同降雨量下浅层黄土滑坡分布预测。[结果]随着降雨量的增加,浅层滑坡数量明显增多,所占面积比例从5mm/d的0.166%增加为320mm/d的3.624%,上升了20倍左右。[结论]当降雨量较小时,浅层滑坡分布于雨水集中汇积的区域,随着降雨的增加,浅层滑坡沿着黄土沟谷向上游延伸。通过和实际发生滑坡灾害进行对比分析,证明计算结果准确可信。     

北京山区暴雨泥石流激发雨量条件

泥石流是北京山区常见的一种山地灾害,也是威胁山区生态环境的头号安全问题.分析该区的泥石流激发雨量条件对于该区山洪泥石流预测预报具有指导意义.笔者搜集18场降雨数据,分析该区泥石流的激发雨量特征.结果表明:激发降雨的峰值降雨时段介于3 ～9h,峰值时段平均降雨强度达22.6 ～ 50.0 mm/h,累积雨量达91.9 ～ 350.0 mm,峰值降丽时段雨量占累积雨量的63.9％～100.0％,这说明激发泥石流的降雨过程具有历时短、雨量集中、突发性强的特点.用修正后的李氏法进行雨场分割,得到该区泥石流激发的降雨强度-历时和累积雨量-历时关系.最后,以密云区北部山区为例分析3期植被盖度和泥石流激发雨量条件.归一化植被指数和像元线性分解模型分析表明,1989-1991、2004-2005和2011-2012年植被覆盖度分为64.48％、68.57％和72.48％;相应的泥石流雨量激发条件也随着植被覆盖度的增加而增大,可见植被恢复盖度对泥石流的形成具有一定影响.本文统计分析得出的泥石流激发雨量条件可为该区山洪泥石预测预报和监测预警指标选取提供参考.