诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值研究——以泰顺县为例

在我国东南沿海地区,台风暴雨诱发了大量山体滑坡。建立诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值模型,可为该地区的滑坡预警提供参考依据。基于浙江省泰顺县2007—2022年以来发生的滑坡信息和日降雨量数据,进行了诱发滑坡的台风暴雨事件编目,初步揭示了台风暴雨型滑坡的发育规律和触发降雨特征,通过降雨强度(I)、降雨历时(D)的幂律关系构建了滑坡临界降雨阈值模型,并开展了不同台风降雨雨型的阈值模型对比。结果表明:台风暴雨型滑坡大量发生在与台风登陆方向接近的迎风坡,坡表植被多为乔木和竹林;诱发滑坡的台风降雨一般持续2~3 d,且降雨过程集中,降雨雨型以单峰型为主,总降雨量一般在200 mm以上;台风暴雨诱发滑坡的降雨阈值显著高于一般性的降雨,这种差异与台风降雨模式及大尺度气候环境有关;雨型也会显著影响降雨阈值,随着降雨峰值的后移,阈值逐渐降低,表明台风暴雨型滑坡对长时间降雨后出现的强降雨事件更加敏感。通过降雨阈值模型对9次台风降雨事件是否诱发滑坡进行了预测,预测结果与实际情况比较吻合,证明该模型及研究思路对台汛期东南沿海的滑坡监测预警有较强的参考价值。

基于敏感性分析的最优降雨阈值选择

降雨变量的选择对于降雨阈值模型精度至关重要。以秦巴山区2001~2020年2760个降雨型滑坡和日值降雨数据为例,首先对降雨站构建泰森多边形,实现滑坡与致灾降雨相对应,共获得1053例致灾降雨和283,446例非致灾降雨,以此为基础,通过当日降雨量(R)和前期有效降雨量(EAR)构建降雨阈值模型;其次,为选择恰当的变量EAR,使用5种有效降雨量模型在不同参数k下生成201种待选的EAR,通过构建直方图获得EAR在致灾和非致灾降雨序列中的概率:P(EAR|L),P(EAR|NL),通过贝叶斯公式计算得到降雨致灾的条件概率和先验概率:P(L|EAR),P(L);之后分别使用4种降雨变量选择方法确定最优的EAR,其中:基于散度的和基于信息增益的敏感性分析(DGSA,GGSA)通过计算P(EAR|L)和P(EAR|NL)之间的散度和信息增益进行变量选择,基于条件概率的相关性分析通过计算P(L|EAR)和P(L)的曲线下面积差进行降雨变量选择,Pearson相关性分析通过计算EAR和P(L|EAR)之间的相关性系数进行降雨变量选择;为验证4种降雨变量选择方式的合理性,同时使用两种线性分类器和两种非线性分类器直接构建R-EAR型降雨阈值,以平均正确率对降雨变量选择方法进行验证。分析和统计结果表明:(1)研究区92.15%的滑坡由降雨诱发,46.59%的降雨型滑坡由暴雨直接诱发,68.95%的降雨型滑坡由暴雨直接或间接诱发,表明暴雨是降雨型滑坡的主要诱因;(2)通过DGSA和GGSA计算得到的降雨变量重要性系数与阈值模型的性能之间存在显著的线性递增关系,线性相关性在0.98以上,表明可以通过敏感性分析进行降雨变量选择,达到构建最优降雨阈值模型的目的;(3)相较于Pearson相关性分析,在降雨变量与灾害发生频率呈非线性的情况仍可以使用DGSA和GGSA进行降雨变量的选择。

上海汛期极端降雨阈值时空分布与内涝影响评估

汛期极端降雨给城市地区造成了严重的内涝威胁。首先基于近30 a上海逐日降雨数据构建了日极端降雨阈值时间序列,按照汛期降雨类型区分为梅雨期、盛夏期和秋雨期3种降雨时期,该分类的差异通过了统计检验。汛期极端降雨阈值情景表明,上海市汛期极端降雨雨量为盛夏期最大,极端降雨的空间分布与城市中心、郊区的城市化水平以及汛期降雨时期密切相关。研究基于Mike21数值模型构建城市内涝模型,模拟了汛期极端降雨阈值情景。结果表明:在90分位、95分位、99分位阈值情景下,上海郊区的受淹面积占比最大;盛夏期内涝淹没区域则主要聚集于中心城区和上海东南部,最大淹没深度达1.5 m。99分位阈值情景下,承灾体高暴露度(淹没水深>0.15 m)结果显示,道路受淹比例最高,在22%以上,建筑次之,受淹比例在8%以上,耕地受淹比例相对较小,在4%以上。汛期应重点防范99分位极端降雨事件,研究结果可为防汛除涝提供决策支持。

四川秦巴山区降雨型滑坡灾害降雨阈值

四川省秦巴山区因其复杂地形和频发的极端降雨,成为中国滑坡灾害高发区,降雨是其主要自然致灾因素之一。尽管现有区域滑坡预警系统提供了基本的监测,但在准确性方面仍有提升空间。本研究通过分析2000—2020年间1850起滑坡灾害及同期逐时降雨数据,识别影响滑坡发生的关键降雨特征,采用混淆矩阵和技能得分等评价指标,拟合筛选确定最佳阈值曲线。研究表明:(1)拟合确定了诱发滑坡灾害的最佳降雨阈值曲线,并将其应用于2021年滑坡灾害预报,预测正确率达到87.72%。(2)通过滑坡隐患点编目数据进行滑坡危险性区划,中高及高危险性区域(4级和5级)的滑坡灾害点占比51.46%,中至高危险性区域(3级至5级)的灾害点占比91.23%,显示出阈值曲线在空间预测上的有效性。最佳降雨阈值曲线的应用显著提高了滑坡预警系统的准确性和可靠性。研究成果有助于优化现行滑坡预警系统,提高灾害管理效率,可为滑坡灾害预防和减灾工作提供科学支持。

火后泥石流启动降雨阈值分析——以四川乡城县仁额拥沟泥石流为例

2014年6月1日,中国西南中横断山区仁额拥沟遭受了一次森林大火,火后的短时低雨强降雨在3#支沟内激发了3次泥石流;2015年8月的一次强降雨在仁额拥沟的1#、2#和3#支沟及其他附近的多个更小的流域内均激发了泥石流。为了解火后泥石流的降雨响应特征,文章采用距离修正的方式处理降雨数据,对4次泥石流进行降雨过程分析,查明了流域特征对泥石流启动的作用及其对各支沟泥石流不同降雨阈值的影响。研究发现:(1)泥石流降雨阈值在火后非常低且有随时间推移而增大的趋势;(2)仁额拥沟火后泥石流具有高频率特征,其原因除了在火后天然植被的破坏后降雨对坡面径流和侵蚀效应的放大,流域本身的性质也有极大的贡献;(3)各支沟内泥石流降雨阈值差异的主要原因在于流域面积的差异,泥石流侵蚀受制于径流量大小。

四川巴中红层滑坡降雨阈值克里金插值法研究

降雨阈值是目前最常用的降雨型滑坡预警判据之一,然而目前经验性降雨阈值主要是针对滑坡的区域性预警,对于该区域内随空间变化的单个滑坡的降雨阈值还缺乏探讨。基于巴中2014—2021年降雨型滑坡历史数据以及小时降雨数据,采用克里金插值法,提取2014—2020年各滑坡灾害的四类致灾短期雨量(1 h、12 h、24 h、72 h)和相应的长期雨量(滑坡发生前7 d),由此分成4类阈值模型进行分析,确定每组模型长期和短期致灾雨量阈值分布情况,并用2021年滑坡灾害数据验证所得的降雨阈值。研究结果显示4类阈值模型的预测准确率分布在40%~65%,表明4类阈值都具有较好的应用前景。同时,预测准确率随短期降雨时长增加而提高,由72 h至7 d致灾雨量数据所计算的降雨阈值预测准确率最高,为62%;而1 h至7 d模型计算的降雨阈值预测准确率最低,为46%。基于模型的最高预测准确率,研究计算得到4类模型的最佳短期与长期致灾雨量的划分比例,从而定量划分了短期降雨致灾滑坡和长期降雨致灾滑坡。研究通过对致灾雨量空间分布的计算,可提取滑坡隐患点位上的降雨阈值,实现了区域一点一阈值的目标,丰富了现有降雨阈值计算模型。

山东某地区地质灾害性降雨阈值分析

本文以野外调查、综合研究等方法,对年、月、日降雨量对地质灾害的影响相关性进行分析,以揭示降雨对地质灾害的影响。结果表明:研究区地质灾害类型主要为降雨型。前15d,当降雨量为250~400mm时是地质灾害发生的高频期。在此基础上,建立降雨强度-历时阈值模型并获得降雨阈值,结合大气降雨的预测数据,对强降雨天气的地质灾害进行提前预警,以便提前做防范。

基于改进Green-Ampt入渗模型的边坡极端降雨阈值确定

为了获得在极端降雨情况下与实际工况相符合的高液限土边坡抗滑稳定性情况,有必要开展极端降雨、高温对边坡稳定性影响的研究。以广东省惠州地区的气象及自然灾害数据为基础,在对不同年份降雨及高温进行分析的基础上,引入吸力水头改进了Green-Ampt入渗模型,得到了斜坡在不同单位降雨量上的极端降雨阈值。研究结果表明:边坡稳定性与连续降雨天数及降雨量有很大关系,在长期小雨的情况下边坡也会达到极端降雨阈值,在降雨量较大的情况下以临界降雨阈值作为极端降雨阈值更合适。该研究对于雨季边坡稳定性分析及灾害防治具有重要意义。

容县2010年6月滑坡灾害降雨阈值研究

大暴雨常引起群发性滑坡灾害的发生,对大暴雨引起的滑坡进行预警显得尤为重要,而确定诱发群发性滑坡的降雨阈值是预警的关键。在容县2010年6月初暴雨及其诱发的滑坡数据基础上,分析降雨和滑坡发生数量的相关性;采用降雨强度-降雨历时模型的统计分析方法,建立不同滑坡发生概率的降雨强度-降雨历时阈值线,且用ROC方法对阈值线进行检验。研究结果表明:滑坡发生数量和降雨量相关性为0.507;采用ROC方法分析得到滑坡发生概率为10%、50%、90%,阈值线的准确率分别为0.70、0.75、0.39,漏报率分别为0.05、0.23、0.93,误报率分别为0.75、0.29、0.04;综合以上指标,将50%阈值线作为研究区的阈值线,并进一步分析该线在不同日数下诱发滑坡的降雨阈值,作为容县群发性降雨型滑坡灾害预警分析。

滑坡地质灾害预报预警降雨阈值研究概述——以桐庐县为例

近年来降雨型滑坡灾害给部分地区造成较大的人员伤亡和财产损失,确定滑坡灾害的降雨阈值有利于指导滑坡预报预警工作。本文主要对降雨阈值类型进行简要介绍,重点对4种经验性降雨阈值的研究方法进行概述,并简要说明降雨阈值研究的过程,且以桐庐县为例,在分析桐庐县历年降雨情况和地质灾害发生情况基础上,确定桐庐县预报预警降雨阈值为总降雨量阈值,最后总结降雨阈值研究过程中存在的问题。

广东龙川县细坳镇地质灾害致灾性降雨阈值分析研究

降雨是诱发地质灾害最直接的外因,研究降雨与地质灾害发生的关系,对地质灾害防治具有重要意义。在总结研究区地质灾害发育特征、收集降雨数据信息的基础上,分析统计降雨与地质灾害发生的关系,并通过研究降雨对坡面侵蚀、坡体土壤水分、岩土力学等影响,确定细坳镇地质灾害致灾性降雨阈值,为该地区地质灾害防治及预警预报工作提供参考。

降雨型堆积层滑坡降雨阈值及预警模型研究--以王家坡滑坡为例

堆积层滑坡在降雨作用下,累积位移曲线呈现不规则的“阶跃”状.针对此类型滑坡,将滑坡所处的地质条件与滑坡的变形特征相结合,进而建立合理的预警模型,是提高滑坡预警精度的必要手段.本文以王家坡滑坡为典型研究案例,在分析降雨、滑坡位移以及位移速率等监测资料的基础上,确定王家坡滑坡的位移回落时间、降雨阈值.考虑滑坡变形对降雨的响应机制,将实际降雨工况分为当期降雨和前期降雨+当期降雨两种类型,通过数值模拟分析降雨条件下王家坡滑坡的稳定性,对传统的经验性降雨阈值进行改进,针对当期降雨,建立降雨诱发滑坡失稳滑动的I-D阈值曲线,针对前期降雨+当期降雨,建立滑坡破坏的A-I-D阈值曲面.最后,基于改进的I-D阈值曲线和A-I-D阈值曲面建立了王家坡滑坡4级预警模型.

喀斯特坡地侵蚀性降雨阈值初探

喀斯特坡地表层岩溶带发育,入渗强烈,产流机制与非喀斯特坡地有较大差异,为提高喀斯特坡地土壤流失模型预测准确性,以贵州省普定县陈旗小流域6个不同土地利用类型径流小区为观测对象,分析2007—2010年、2015—2019年2期泥沙和地表径流数据,了解产流产沙规律,并利用降雨侵蚀力偏差法计算各小区侵蚀性降雨量。结果表明:(1)植被覆盖率与喀斯特坡地地表产流产沙量呈负相关,高植被覆盖下,暴雨和极端暴雨是造成喀斯特坡地水土流失的主要降雨事件;(2)植被恢复十余年随着覆盖度的提高,年均土壤流失量呈显著下降趋势,多小于10 t/km^(2);(3)喀斯特坡地裂隙发育,地下漏失严重,土壤量少且不易被侵蚀,除少数极端暴雨外,多数降雨不产流不产沙,因此建议将喀斯特坡地侵蚀性降雨量阈值定为50 mm,该阈值显著高于非喀斯特地区。

基于前期雨型影响的汉江支流堵河左岸麻池村1号滑坡监测预警降雨阈值研究

【目的】降雨是诱发滑坡变形破坏的重要因素,不同降雨模式引起的降雨入渗类型对滑坡稳定性影响各不相同,由此形成的滑坡灾害经常造成严重的经济损失和人员伤亡,合理的考虑前期降雨是实现准确预警预报的前提。【方法】以麻池村1号滑坡为例,首先精细分析了降雨作用下滑坡的地表-深部位移变形特征,定性评价滑坡变形过程与降雨因素的响应关系,以此研究4种不同降雨型式下滑坡渗透稳定性系数的动态演变规律,探讨不同降雨模式对滑坡的影响,并通过滑坡阶跃区段位移与前期降雨指标的相关性分析,确定了对滑坡稳定性最不利的前期降雨型式下的降雨阈值。【结果】结果显示:GNSS监测系统自2019年6月首测以来,地表累积位移为881.22~1067.88 mm,最大日位移速率达264 mm/d(G6),2021年汛期强降雨频次增高,滑坡各变形区域出现“整体阶跃”现象。【结论】结果表明:(1)滑坡受降雨因素影响,变形呈现阶跃型演化特征,深部位移曲线反映了不同岩土成分结构的水敏性;(2)递增型前期降雨对滑坡的稳定性尤为不利,递增型降雨更有利于地表雨水的入渗;(3)滑坡的前期有效降雨持时为10 d,其对应的7次“阶跃”变形与前期降雨型式密切相关,递增型的前期降雨更易诱发滑坡加速变形。基于“一个降雨过程”理论,获取“前期(10 d)+当期降雨(1 d)”模式下递增型前期降雨的滑坡降雨阈值为86 mm。验证表明该降雨阈值预测效果较好,具有重要的灾害预警意义和参考价值。

降雨诱发型滑坡的降雨阈值及机理研究进展与展望

根据相关降雨-滑坡关系文献,对我国不同地区滑坡发生的季节与降雨特征、滑坡的降雨阈值与模拟模型以及降雨型滑坡的发生机理等方面进行系统整理.结果显示:(1)国内滑坡灾害集中发生在每年5月至9月间且与降雨同步发生(1~2 d内),降雨诱发比例大于80%;(2)降雨诱发型滑坡在孕灾环境条件和致灾因子共同影响下发生,受坡内雨水入渗的渗流作用和地下水作用,其过程主要包括坡肩侵蚀→裂隙发展与贯通→斜坡整体滑动三个阶段;(3)滑坡降雨阈值研究方法包括经验性阈值研究和建立物理力学模型两类.前者存在明显空间差异;后者可以很好地模拟局地滑坡动态,但难以在大范围内推广.总体上看,降雨诱发型滑坡研究已取得大量成果,但由于滑坡产生条件间的复杂相互作用使得所得到的降雨阈值精度不高,导致实际预测预报困难,未来应继续加强研究.

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。

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。

清远市2011—2022年“龙舟水”地质灾害发育特征与降雨阈值研究

清远市是广东省地质灾害最易发的地区,以小型土质崩塌和滑坡为主;此外该地也是降雨最集中的地区之一。在“龙舟水”期间,清远市大范围、大型规模及灾情重大地质灾害频发。因此,研究“龙舟水”地质灾害主要发育特征和降雨诱发阈值,可使现有地质灾害专业监测预警系统由点向面转变,扩大监测预警覆盖范围,同时可以更好地科学部署汛期地质灾害防御工作。通过对清远市1978年以来地质灾害主要发育特征数据统计,以及2011—2022年“龙舟水”地质灾害经验性阈值统计,可以揭示清远市“龙舟水”地质灾害发育与阈值规律。此外,通过剖析2022年典型“龙舟水”降雨过程及地质灾害主要发育特征、空间分布,可以获取清远市地质灾害易发、多发地区诱发大范围、大型规模及重大地质灾害的累计降雨量阈值,据此可以提出预警建议值。研究成果可用于地质灾害防御工作部署和地质灾害监测预警系统的自动预警预报。

基于COMSOL Multiphysics的降雨型滑坡临界降雨阈值计算模型研究——以新疆新源县喀拉海依苏滑坡隐患体为例

本文以新源县喀拉海依苏滑坡隐患体为研究案例,采用COMSOL Multiphysics数值模拟有限元软件,建立了基于非饱和渗流理论与Mohr-Coulomb准则的滑坡稳定性计算模型。根据数值模拟结果得到研究区滑坡体原始应力分布与初始孔隙压力的分布情况、在降雨入渗条件下的内部应力、有效塑性应变、塑性区、含水率、潜在滑移面等的分布情况,并计算得到滑坡体在降雨入渗条件下的安全系数。根据模型计算,滑坡体在不同降雨入渗工况下的安全系数随降雨量的增大而减小,滑坡体在连续降雨5天的临界阈值为218.82mm,根据安全系数的变化可得到滑坡体临界降雨阈值。该论文提供了一种强度折减安全系数计算降雨型黄土滑坡降雨阈值的数值模拟方法,研究结果为西北地区降雨型黄土滑坡失稳破坏的临界降雨阈值研究提供了一种有效的研究手段。

玄武岩台地区滑坡降雨阈值研究

新昌县玄武岩台地貌滑坡主要与地质特征和降雨强度、时长有关。通过资料收集整理、工程地质分析、数理统计分析和综合对比研究等方法,分别对玄武岩地区滑坡与地层岩性、工程地质条件以及降雨特征之间的关系进行分析,得出了适合于新昌县玄武岩台地滑坡的降雨阈值I-D曲线,并结合分段性降雨特征分析对其予以进一步修正。对于进一步准确揭示降雨条件下玄武岩台地区滑坡失稳阈值具有理论研究价值和现实指导意义。