基于TRMM降雨数据的四川省地质灾害降雨阈值分析

降雨与地震是引发地质灾害的两个主要原因,尤其在地震区,地震导致了大量的滑坡松散堆积物与不稳定斜坡,在后续降雨条件下极易产生新的地质灾害。另一方面,高精度降雨数据的缺乏一直是由降雨导致的地质灾害预测预报的瓶颈。因此,该文尝试应用业内评价较好,精度较高的TRMM降雨数据来获取地质灾害发生前期降雨量。应用2000-2012年间的3h分辨率的TRMM3B42数据,结合2000-2012年间四川发生的重大滑坡泥石流灾害,提取出每次地质气象灾害发生前30d,15d,3d和当天的降雨数据。在此基础上,结合收集来的历次地质气象灾害的临界降雨过程雨量和历时数据,应用主成分分析法,将五组数据划分为两大主成分,并进行分析;绘制四川省地质气象灾害的降雨强度—历时阈值曲线,并以汶川地震为分界点,比较分析了地震前后的阈值变化情况。结果表明,在四川地区,滑坡泥石流灾害的发生同时受到降雨和汶川地震的影响。以灾害发生前30d,前15d,前3d有效降雨量因子组成的前期降雨这一主成分在滑坡泥石流灾害中贡献率较高,其次是以当天降雨和临界降雨过程组成的短历时降雨;通过对比地震前后的阈值曲线变化发现地震后的阈值更低,表明强地震后坡面稳定性降低,引发地质灾害的降雨条件降低。     

基于有效降雨阈值的鄂西山区五峰集镇滑坡危险性评价∗

五峰集镇地质环境背景条件复杂，特别在汛期降雨影响下滑坡地质灾害频发，因此开展五峰集镇滑坡空间预测评价和降雨阈值研究，不仅对研究区滑坡的防灾减灾具有实际指导意义，同时对基于降雨阈值的滑坡危险性评价方法研究也具备较好的参考价值。本文以降雨型滑坡多发的五峰集镇为例，利用地理探测器法准确选取研究区评价因子，综合层次分析模型与 BP 神经网络模型计算全区易发性指数，得到基于斜坡单元的滑坡易发性分区；同时，统计每个滑坡点的降雨历时及有效降雨强度，分析研究区滑坡的致灾雨型，绘制诱发鄂西山区滑坡灾害发生的临界降雨 I‐D 阈值曲线，得到设计工况下的时间概率；综合易发性分区和时间概率得到基于有效降雨阈值的鄂西山区五峰集镇滑坡危险性分区图。研究结果表明：五峰集镇滑坡高和极高易发区占研究区总面积的 27.12%，主要分布于研究区大型河流两岸；五峰集镇滑坡发生 10%、50%、75%概率的阈值曲线分别为 I = 31.42 × D^{-0.786 94} 、I = 68.11 × D^{-0.786 94} 、I = 84.74 × D^{-0.786 94} ；五峰集镇滑坡高和极高危险区占研究区总面积的 19.33%，主要分布于研究区中部及东南部河流两岸。本文所构建的五峰集镇滑坡危险性评价体系，以及适用于鄂西山区的基于降雨阈值滑坡危险性评价方法，能够为山区地质灾害防控以及危险性评价研究的不断完善提供有益参考。     

滑坡的发生与降雨关系的研究

在分析滑坡的地质资料和气象资料的基础上,讨论了降雨诱发滑坡的机制,并深入探讨了滑坡与降雨的关系,包括:滑坡与降雨的分布特点、滑坡与降雨频次之间的关系、滑坡与降雨在时间上的关系等。结果表明:滑坡发生的概率和滑坡数量不仅与降雨量的大小成正相关关系,而且与滑坡发生的当天降雨及前期降雨特征关系密切。     

藏东南地区降雨型滑坡致灾阈值及滑坡危险性量化分析

基于中国地面降水日值格点数据和藏东南滑坡事件目录,构建累积降雨量—历时关系阈值（E-D）模型,量化藏东南地区降雨型滑坡事件降雨阈值,分级预测1990-2019年319个降雨型滑坡,并分析909个滑坡点对居民地、道路、河流的危险性。研究结果表明:①昌都市降雨阈值略高于林芝市,藏东南地区阈值在0≤D≤100区间内介于世界范围滑坡降雨阈值的上限和下限。②“极易发生”的降雨型滑坡30年内可能发生次数高达104次和101次,分别位于昌都市丁青县的中部地区和林芝市墨脱县境内的雅鲁藏布江中北部;“易发生”降雨型滑坡主要集中分布于工布江达县中部、墨脱县北部、左贡县境内沿江河地带;“较易发生”降雨型滑坡集中分布于丁青县东南部、八宿县和左贡县西部的江河地区。③藏东南地区受滑坡影响的居民地主要分布于边坝县中北部、丁青县南部、察雅县中西部和贡觉县的东南部地区;受滑坡影响的中、高危险性道路段主要集中在边坝县中北部、丁青县南部河流附近、洛隆县中部、察雅县西北部、江达县东南和贡觉县境内的沿金沙江附近地区;受影响的水系主要为边坝县中北部河段、丁青县南部河段、洛隆县中部河段、察雅县西北部的澜沧江河段、江达县东南和贡觉县境内的金沙江河段。本文研究为藏东南地区滑坡灾害的防灾减灾提供重要依据。     

川藏铁路四川段沿线诱发地质灾害降水阈值研究

利用2009—2019年川藏铁路沿线四川段地质灾害数据、国家气象中心逐小时降水量资料,统计了地质灾害与降水的关系,发现研究区89%的滑坡灾害和96.6%的泥石流均发生在汛期,且地质灾害高发路段位于青衣江暴雨区,与四川地区降水时空分布特征相吻合。分析雨型、降雨强度、前期降雨等因子对地质灾害的影响,发现快速激发,中速激发和慢速激发的地质灾害分别约占33.3%、25.9%、40.8%,表明降雨历时并不是影响地质灾害发生的最直接因子,前期降雨的作用不可忽视;结合环境因子对地质灾害进行了分区,基于降雨历时-雨强(I-D)预报模型建立了川藏铁路沿线四川段引发地质灾害的降水阈值分布。利用该降水阈值的分布特征,检验了2019年引发地质灾害的降水量,发现阈值雨量的判别方法较为科学,具有较强的参考价值。     

全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系分析∗

降雨是滑坡诱发的主要因素,当前我国防灾工作理念从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,因此明晰降雨诱发机理并建立合理的预警机制,对做好地质灾害防灾减灾工作至关重要。针对降雨型全风化花岗岩滑坡稳定性问题,以青岛崂山风景区全风化花岗岩返岭滑坡为实例,进行了不同含水率原状土剪切试验与大型物理相似模型试验。揭示了边坡的降雨响应规律,探究了全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系,并拟合相关量化公式。同时采用ABAQUS 建立边坡流固耦合三维数值模型,基于强度折减法验证了公式的合理性。研究结果表明：（1）降雨型全风化花岗岩滑坡的破坏模式分为浸润侵蚀→表层变形→破坏加深→整体失稳4个阶段,变形期间坡体存在“ 鼓状凸起”与“片状溜滑”现象,最终发生推移式破坏;（2）边坡对降雨入渗的响应规律在水平及竖向空间上存在差异,降雨强度越大,含水率与孔压增速越大;（3）基于试验结果推导了滑坡含水率、安全系数与降雨强度、降雨持时之间的影响关系公式,数值模拟验证误差率较小,能够较好的描述全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨之间的定量关系。研究结果为类似强~全风化花岗岩地区滑坡的预警与防治提供参考。     

降雨诱发公路滑坡社会风险评估∗

降雨诱发公路滑坡灾害威胁着行车人员的生命安全,评估公路滑坡社会风险具有重要意义。然而,目前的公路滑坡社会风险评估方法无法考虑不同伤亡人数的年发生概率。针对上述不足,提出公路滑坡两类影响方式下不同伤亡人数的年发生概率计算方法,两类影响方式分别为运动滑体冲击行进中车辆和运动车辆碰撞已滑落滑体。提出的方法被用于评估香港地区青山公路某滑坡社会风险。首先基于中国香港历史滑坡数据统计获得降雨诱发该滑坡的年发生概率,之后采用经验公式预测该滑坡可能的滑动距离,最后基于全概率理论对两类影响方式下不同伤亡人数的年发生概率分别进行计算,并基于F?N 图对社会风险进行评价。评价结果表明不同类型车辆人员的伤亡风险互不相同,运动滑体冲击行进中车辆造成的人员伤亡风险低于运动车辆碰撞已滑落滑体造成的人员伤亡风险。     

局部高强度降雨的地质灾害特征分析

传统地质灾害特征分析方法,以地面综合调查为主,忽视局部高强度降雨条件这一主观因素,使得地质灾害特征分析结果存在较高的片面性。该文提出基于局部高强度降雨的地质灾害特征分析方法,根据降雨强度、灾害持续时间和平均降雨量等指标设立临界组合判别运算雨量阈值,按照雨量阈值判断地质灾害类型,并结合预警判据图分析局部高强降雨的地质灾害分布特征。实验结果表明,所提方法可全面分析出实验地区地质灾害具有滞后性、群发性和同时性特征。     

山西西部地区黄土地质灾害与降雨的关联性分析

通过实地调研,收集了大量发生于山西西部地区的黄土地质灾害案例及其相应的降雨资料,统计分析了黄土地质灾害与降雨类型、降雨强度、降雨持续时间、降雨累积量等的关系,并通过室内直接剪切试验分析了该地区黄土抗剪强度随含水量增加的劣化规律。统计分析结果表明:宏观上由降雨诱发的黄土地质灾害占灾害总数的75%以上,且主要发生在6-9月,降雨诱发的地质灾害以滑坡、崩塌为主;10 d内连续降雨诱发的黄土地质灾害占降雨型灾害统计总数的76.9%;前期累计降雨量越大,黄土地质灾害发生频次越高;黄土滑坡、崩塌地质灾害的发生与前36 h的降雨量、降雨特征有关。试验结果表明:黄土地区大量雨水渗入土体会降低其抗剪强度,主要表现为随着含水量的增加土体的黏聚力急剧下降,从而导致滑坡、崩塌等地质灾害的发生。     

中巴公路盖孜河段降雨型泥石流的激发雨型及临界阈值研究

目前针对新疆南疆干旱少雨地区降雨型泥石流的研究较为薄弱,开展泥石流发生的激发雨型和临界阈值研究具有重要理论意义和应用价值。以中巴公路盖孜河段为研究区,分析降雨型泥石流发生的降雨过程数据,探讨泥石流的激发雨型及激发雨量特征,建立研究区降雨型泥石流发生的临界降雨阈值。研究表明:(1)研究区降雨型泥石流的激发雨型包括快速、中速和慢速3个类型,这三种降雨历时的泥石流分别约占总数的64.3%、14.3%和21.4%,说明短历时的降雨更容易激发泥石流;(2)研究区降雨历时和诱发泥石流所需的平均雨强之间呈反比例关系,但降雨历时与泥石流发生所需的累计降雨之间是正比例关系;(3)利用有限的泥石流降雨过程数据拟合出降雨阈值函数,并对研究区无降雨资料区发生泥石流所需的激发雨量指标进行了合理预测。研究成果可为中巴公路沿线泥石流预警中降雨阈值确定提供基础数据,也可为新疆干旱地区的降雨型泥石流预警预报研究提供参考依据。     

基于信息流理论的降雨指标与滑坡泥石流因果分析

降雨是滑坡泥石流灾害形成与发生的主导因素,但对其间的因果关系却缺乏定量的分析与验证。本文基于重庆地区2004～2016年的滑坡泥石流灾害数据与降水资料,具体分析了灾害与降雨的相关关系;并利用Liang-Kleeman信息流方法分别计算相应降雨指标与滑坡泥石流的信息流,结果表明:重庆滑坡泥石流灾害发生频次与年均降雨量的相关系数分别为0. 51、0. 53,均达到α=0. 1水平的显著性相关;年均降雨量、Pa指数、降雨日数、暴雨频次、暴雨量到滑坡泥石流均存在单向因果关系;暴雨量到滑坡泥石流的信息流最大,是诱发滑坡泥石流的最主要的因素。基于信息流理论的降水与滑坡泥石流灾害的因果分析,不仅为滑坡泥石流灾害降水预报模式提供理论支撑,也对提高滑坡泥石流灾害预报预警准确率以及开展防灾减灾工作具有重要意义。     

降雨诱发顺层岩质及土质滑坡动态预警力学模型

对于降雨诱发的顺层岩质滑坡,当滑坡后缘有裂隙存在时,水通过裂隙渗入坡体内部导致滑带土的软化和抗剪强度减小,同时,由于裂隙水的静水压力以及扬压力的影响,滑坡体稳定性随降雨而动态变化;对于降雨诱发的土质滑坡,坡体的增重和滑面的抗剪强度降低使滑坡体稳定性不断变化。通过考虑岩质滑坡后缘裂隙静水压力、扬压力、滑面软化的动态变化过程以及土质滑坡浸润面高度、软化作用的动态变化过程建立了这两类滑坡的稳定性系数预警模型,并验证了模型在顺层岩质滑坡中的准确性。     

基于NAM模型的长白山北景区泥石流降雨阈值研究

泥石流严重影响山区生活和建筑环境安全，建立泥石流降雨I-D阈值可以有效降低泥石流灾害的影响。但是现有的建立曲线的统计方法高度依赖于大量的泥石流和降雨事件，对于缺乏观测数据的山区来说是非常困难的，且以统计方法建立起来的阈值曲线精度有限。该文采用由NAM模型和物理模型耦合的阈值模型，其中NAM模型是集总式概念性水文模型，模拟的是流域范围内发生的降雨径流过程，可以模拟出降雨所引发的径流值。该模型在长白山北景区得到验证，长白山北景区是一个典型的泥石流沟谷，历史上记载了数次泥石流事件。利用历史引发泥石流的降雨观测数据，对提出的阈值模型进行了验证，该新模型的精度被确定为85.72%,证明该模型在泥石流预测预警方面具有很大的应用潜力。     

湖南省降雨型地质灾害致灾雨量阈值分析

湖南省是是全国地质灾害最严重的省份之一。基于1980-2007年湖南97个常规观测站逐12 h、逐日降雨量资料和同期发生的地质灾害及湖南灾害大典记录的地质灾害信息,在计算地质灾害发生前1~9 d的有效雨量的基础上,判别和筛选了由降雨引发的地质灾害,并引入合理的判别系数判定了致灾的不同降雨类型,从而得出了不同降雨型地质灾害的阈值。研究发现2 142条有效地质灾害信息中,64.6%属于降雨型地质灾害(共1384例),其中又有91.4%由短期降雨造成,8.6%由长历时降雨造成;结合致灾雨量阈值给出的不同类型降雨对地质灾害发生的贡献率、雨量阈值和灾害发生频次的分布图,直观显示了全省分县致灾临界雨量及不同降雨型地质灾害的高发区域。     

基于Mein-Larson入渗模型的浅层降雨滑坡稳定性研究

降雨入渗模型与边坡稳定性方法有机结合是研究降雨诱发滑坡稳定性的有效方法。在深入分析降雨入渗基本理论的基础上,将Mein-Larson入渗模型与基于饱和土、非饱和土以及近似非饱和土的无限边坡稳定性分析方法有机结合,综合考虑了高强度短历时和低强度长历时两种降雨情形,拓展并改进了基于Green-Ampt入渗模型的饱和土和近似非饱和土无限边坡稳定性模型,并依托典型边坡实例对各评价模型的计算结果和适用性等进行了对比分析。     

浙江省永嘉县滑坡灾害风险预警研究

永嘉县地处浙江省东南沿海,是该省突发性地质灾害预警预报系统研究及应用示范项目的四个示范县之一.首先对影响永嘉县滑坡灾害发育的主要因素进行了评价分析,提出了基于降雨的时空耦合滑坡灾害风险性预警预报研究的基本思路.基于MAPGIS二次开发系统,选取5个因素14种状态作为预测变量,运用信息-物元模型进行了滑坡灾害易发性空间预测.基于有效降雨量模型建立了区域滑坡灾害的宏观危险性预警预报模型.根据浙江省气象台提供的降雨实时信息,进行了基于降雨的台风期滑坡灾害危险性预警.同时基于人口密度和房屋建筑易损性指数对人口易损性和房屋建筑易损性以乡镇为单元进行了评价,与滑坡灾害危险性预警相结合进行了云娜台风期间永嘉县滑坡灾害风险预警预报,并以8个灾害点的实际分布情况验证了预警结果的准确性.将传统的滑坡灾害危险性预警延伸到滑坡灾害风险预警预报,为政府部门防灾减灾提供了重要依据,使防灾减灾工作的针对性大大增强.     

基于空间插值与典型滑坡体的滑坡灾害气象预警模型研究

针对以往研究大多仅利用统计方法确定地质灾害预警临界雨量阈值,难以顾及不同滑坡体所具有地层、岩性等条件的不足,利用改进信息量模型构建安徽省滑坡灾害预警分区,通过耦合有效雨量和临界雨量获得全省75个典型滑坡点的临界雨量阈值,对其进行分区空间插值,并据此构建安徽省滑坡灾害气象预警模型。研究结果表明,该模型比现有预警模型的预警级别更准确,空间精度更高,克服了现有模型预警级别偏低,预报范围较宽泛的不足。     

秦巴山区浅表层滑坡灾害监测预警平台设计与实现

针对秦巴山区滑坡灾害监测预警难以满足动态性与实时性等难题,该文基于大数据与云计算等相关技术,采用GIS软件二次开发技术,构建了适用于秦巴山区的滑坡灾害监测预警平台。平台融合TypeScript、Java、Python等编程语言,集成ArcGIS API for JavaScript、ArcPy等组件,在Spring Cloud技术框架下采用基于微服务的B/S架构模式搭建而成,实现了对滑坡监测数据的统一管理,并基于预警模型对区域-流域-灾害点等不同尺度的滑坡进行快速预警预报。最后以秦巴山区某日降雨条件下滑坡发生概率验证平台的可行性。结果表明：秦巴山区滑坡灾害监测预警平台技术路线合理,实现了滑坡灾害风险的快速预警预报,且准确率较高。该平台将有助于提高秦巴山区滑坡监测预警信息化水平,为防灾减灾工作提供技术支撑。     

基于GIS的新源县滑坡灾害分析与区划

新源县是新疆滑坡灾害的多发区。基于GIS的多元信息整合与空间分析功能,分析了近年新源县449个滑坡灾害点的监测数据,探讨了该区滑坡的发育特征,进行了滑坡灾害危险性区划。结果表明,地质条件是滑坡灾害形成的基本因素,降雨是滑坡灾害的主要诱发因素,过度放牧等人类活动也是促发滑坡灾害发生发展的重要因素之一。由此,为避免滑坡灾害,减少在上述地形地质条件下的不合理人类活动、合理安排牲畜数量以减少环境负荷是决策关键。     

汶川地震扰动区小流域地质灾害风险概率问题

汶川地震扰动区地质灾害的特点是滑坡崩塌极为发育,泥石流物源丰富,灾害发生频率高。以都江堰白沙河小流域为例,在完成小流域风险区划的基础上,采用Logistic回归统计模型分别对震后小流域中滑坡泥石流发生的临界降雨量及时间概率,不同等级风险区(高、较高、中等、较低,共4级风险区)滑坡泥石流发生的临界雨量及空间概率进行分析统计。研究表明当日降雨量是触发滑坡泥石流的时间条件,发生概率为0.7~0.9。大暴雨是触发高、较高风险区滑坡泥石流的空间条件,发生概率可达到0.9。发生风险损失的临界雨量为大暴雨。