基于地质环境分析的复杂山区道路防护工程设计

以复杂山区道路防护工程设计为研究对象,通过对地质环境的深入分析,结合工程地质学和地质工程力学理论,对山区道路在地质灾害作用下的稳定性和安全性进行了系统的评估。以地质勘测数据和现场调查结果为依据,提出了地质灾害预警系统、坡面防护结构设计、路基稳定性改善方案等针对性防护措施。通过数值模拟和实地测试验证,为复杂山区道路安全运行提供了科学和可行的技术保障,确保了工程设计的可靠性和实用性。

四川省地质灾害气象风险预警“省市县一体化”建设探索与实践

提升地质灾害气象风险预警预报能力是地质灾害综合防治体系建设的主要内容之一。四川省自2003年起率先开展地质灾害气象风险预警工作。在长期实践基础上,于2019年开始重点在预警模型分析和建立、系统设计与实现、分级预警运行模式等方面进行了研究,创建了地质灾害预警模型库、“省市县一体化”地质灾害气象风险预警互联系统及分级预警机制。基本实现了基于雨量数据传输、预警模型分析运算、预警信息发布等“省市县一体化”平台的互联互通及分级预警的闭环管理,初步解决了市县缺平台、缺经费、缺技术的三缺问题及多头发布预警信息对基层造成的干扰问题。2023年四川省成功避险的案例中地质灾害气象风险预警发挥作用的占86%,有效减少了地质灾害造成的人员伤亡和财产损失。

中国地质灾害气象风险预警20年:2003-2022

地质灾害气象风险预警业务自2003年启动以来,对我国地质灾害防灾减灾起到了重要支撑作用。文章全面总结了预警工作20年的发展历程、预警技术方法和防灾减灾成效。(1)将预警工作历程分为启动推进(2003—2009年)、深化合作(2010—2017年)和改革提升(2018—2022年)三个阶段。(2)以24 h预警业务为主体,逐步形成了预测预报预警的递进式预警模式和较完善的预警业务系统。(3)逐步形成包括临界降水阈值模型、基于地质灾害危险性的阈值模型和动力预警模型等3套预警模型技术方法体系,2023年发布行业标准。(4)预警产品时空精度不断提高,国家级和26个省级预警空间精度高于5 km×5 km,以24 h预警为主,向72 h、中长期预测等尺度发展;超过8个省级和部分市县级开展了3 h短临预警,逐步形成支撑服务长期部署、中期防范和短临应对的业务体系。(5)有预警必有响应,2020年自然资源部将国家级预警作为启动防御响应的依据之一,18个省份在省级突发地质灾害应急预案中明确了预警响应联动工作机制。(6)多方联动防灾意识不断增强,收到预警信息后,加强巡查排查和组织人员撤离实现成功避险的案例不断增加,防灾减灾成效显著。20年来的预警工作总结,可为下一步推进地质灾害气象风险预警业务提供借鉴,支撑提升我国地质灾害防治工作能力和水平。

近20年地质灾害气象风险预警研究文献图谱可视化分析

中国地质灾害气象预警始于2003年,每年汛期向公众发布预警信息,警示群众注意防范降雨引发的崩塌滑坡泥石流等地质灾害。为了更深入了解地质灾害气象风险预警研究的现状和未来趋势,以中国知网及SCI-Expanded国内外数据库作为数据来源,采用可视化工具CiteSpace,梳理了2003-2023年发表的国内外地质灾害气象风险预警文献,绘制科学知识图谱,分别从研究主题、演进趋势和研究热点进行多维度分析。结果表明:(1)基于历史降雨及灾害关系的临界降雨阈值研究在地质灾害气象风险预警研究中处于主导地位,与降雨相关阈值研究在未来仍将是研究热点;(2)关键词聚类分析显示不同地质灾害形成条件、气象条件下,不同类型、成因模式的地质灾害发生的预警预报模型、临界阈值研究文献占比较高,表明精细化是地质灾害气象风险预警发展的重要方向;(3)在国际上,中国学者发文量占总发文量的39%,我国在地质灾害气象风险预警研究中有绝对优势。研究结果较客观地展示了中国地质灾害气象风险预警研究的发展脉络和国内外研究热点及趋势,以期有助于我国地质灾害研究与预警预报业务进步。

安徽佛岭公路隧道某段塌方地质灾害综合分析

随着我国公路隧道建设的快速发展,隧道工程面临着各方面的地质灾害风险。隧道围岩塌方是隧道建设中的一大地质灾害,本文结合国内外发生塌方地质灾害案例,参照有关规范以及相关文献,运用统计分析的方法,提出造成围岩塌方的风险因子,分析影响塌方的各种风险因素,建立风险因子对于塌方发生概率的隶属度函数,提出了一套塌方地质灾害综合分析方法。以安徽佛岭地区为例,开展了塌方地质灾害综合评估,与施工监测结果对比,有较为一致的评估效果。

地质灾害与降雨雨型的关系研究

地质灾害的发生与降雨历时、降雨量及降雨雨型有密切的关系,不同雨型的降雨诱发地质灾害的诱发机制具有明显的差异性。本文通过收集的降雨实况与地质灾害反馈资料,将诱发地质灾害的降雨雨型分为3种类型:台风降雨、持续强降雨和局地暴雨。研究表明,台风降雨型降雨诱发地质灾害具有"即雨即滑"的特点,即地质灾害的发生与降雨在时间上具有较好的对应关系;地质灾害发生空间位置与台风运移轨迹也基本一致。多为群发型地质灾害,灾害规模较小,一般为表层或浅层滑坡、崩塌。持续强降雨型降雨诱发地质灾害,在强降雨过程中地质灾害具有同步发生的特点;在降雨强度不大但连续降雨过程中,地质灾害具有一定的滞后效应;在地质灾害大规模发生后,诱发新的地质灾害雨量阈值提高。局地暴雨型降雨诱发的地质灾害往往集中发生在出现局地暴雨的当日当地。

中国西部黄土区地质灾害调查研究进展

西部黄土地区特殊的自然地理环境和地质构造背景,加之黄土特殊的工程特性,使得区内滑坡、崩塌、泥流等地质灾害多发、频发,举世瞩目的黄土高原更是全国的地质灾害高发区和防治重点区。自20世纪50年代,区内陆续开展了与地质灾害相关的调查评价工作,特别是通过“十二五”和“十三五”期间的工作,基本查明了区内地质灾害的成灾规律,探索了黄土地质灾害早期识别、调查技术方法、监测预警、风险评价等关键技术,搭建了自然资源部黄土地质灾害重点实验室和野外科学观测站等平台,有效支撑了西北各省区地质灾害综合防治体系的建立。笔者在回顾以往工作成果的基础上,结合近年来受极端气候和人类工程活动影响,分析了西部黄土区地质灾害防治面临的新形势,提出了基于强化地质灾害风险调查、优化和完善监测技术、构建隐患点与风险区双管控的风险管控模式,进一步整体提升西北黄土地区地质灾害防控水平的建议。

台风暴雨型地质灾害时空特征及预警效果分析

在我国东南沿海山地丘陵区,台风暴雨常诱发大量山体滑坡、崩塌和泥石流地质灾害,造成财产严重损失和人员伤亡。以2015年登陆的“苏罗迪”台风为例,在系统分析“苏罗迪”台风诱发地质灾害时空分布和预警效果的基础上,得出了如下结论：（1）“苏罗迪”台风诱发的600余处崩滑流灾害,主要集中分布在浙江、福建等东南沿海地区,灾害规模以小型为主,滑坡、崩塌、泥石流数量比例约为6∶2∶1,具有空间集中群发性;台风降雨诱发地质灾害具有“即雨即滑”的特点,当日降雨当日崩滑,具有强降雨当日即发性;小时降雨空间分布不均匀,地质灾害发生时间往往比平均小时大雨强滞后,滞后时间约1～2h,具有大雨强小时滞后性。因此,台风降雨诱发地质灾害具有空间集中群发性、强降雨当日即发性、大雨强小时滞后性三大特征。（2）提出了基于“命中率、漏报率和空报率”三指标的地质灾害预警校验方法,建立完善了各指标的测算方法和计算公式。“苏罗迪”台风地质灾害预警校验结果显示,本次过程中地质灾害气象预警效果总体较好,保证了较高的命中率,较低的漏报率,但预警区空报率偏高。除地质灾害气象预警本身的技术难度外,降雨预报准确率偏低特别是极端降雨预报不足的现状也是造成地质灾害空报率偏高的原因之一。

中国地质灾害气象预警初步研究

根据致灾地质环境条件和气候因素,将中国划分为7个大区、28个预警区。根据对历史时期所发生的地质灾害点和灾害发生之前15日内实际降水量及降水过程的统计分析,创建了地质灾害气象预警等级判据模式图,初步制作了各预警区的预报预警判据图;根据检索到的研究资料建立了部分预警区的判据校正图。据此,在每天收到中国国家气象中心发来的全国降雨预报数据和图像半小时内,对所预报的次日降雨过程是否诱发地质灾害和诱发灾害的空间范围、危害强度进行预报预警。2003年的试验运行表明,地质灾害气象预警在技术上是可行的,能够为主动减灾做出贡献。

区域地质灾害气象预警效果评价

中国(国家级)地质灾害气象预警工作自2003年起已经开展8a,共制作地质灾害预警产品1281份,预警效果如何需要开展相应评价。本文在前人研究基础上,分析以往地质灾害预警准确率评价方法和评价结果,提出国家级地质灾害预警准确率效果评价体系,认为评价地质灾害预警准确率效果分为预警时间、预警空间、预警强度3个方面,分别建立了预警时间、空间、强度和综合评价模型,并针对2008年7月和2009年7月的预警结果进行准确率评价,结果显示:2008年7月的预警准确率为16.57%,2009年7月的预警准确率为24.51%。评价结果与现阶段的工作研究程度基本一致,验证了该方法的可用性和适用性,预警"时间、空间、强度"及综合的预警效果评价模型符合目前我国小比例尺的地质灾害气象预警成效评价工作,可以用于国家级及省级地质灾害预警效果评价。

中国地质灾害气象预警模型研究

地质灾害气象预警是指对气象因素（主要为降雨）引发的地质灾害发生可能性大小的预测预报。中国大陆的地质灾害气象预警工作始于2003年,逐步形成了国家级、省级、市县级的分级运行业务模式,预警模型及可靠性问题是这项工作的核心科学技术问题和研究难点。考虑到各级地质灾害气象预警的时空尺度与预警时效,形成了两代预警模型并行运算、相互校验与补充的运行模式。第一代隐式统计预警模型,也称为临界降雨判据法,基于不同地质环境区域引发地质灾害的临界雨量不同,分区建立临界降雨判据,该模型2003年起在预警业务中使用,因其只涉及一个或一类参数,使用广泛,近年来又在模型参数、判据修正等方面不断完善。但单一的临界雨量指标很难准确反映地质环境的变化以及地质灾害的成生规律,且预警区划、判据更新与准确性提高等也限制了其进一步发展。第二代显式统计预警模型,耦合了地质环境变化与降雨参数等多因素建立预警判据,地质环境指标在模型中显式表达,在模型原理、空间精度、升级能力等方面表现了其优越性,显著提高了预警精细度和准确度,2008年开始在国家级预警业务使用,并逐步向省级推广。两代预警模型均是基于统计方法建立,一定程度上均受到统计样本的选择、地质环境条件的精细程度、实况降雨数据的精确匹配等因素控制和影响。多年来,两代预警模型在中国地质灾害气象预警业务中成功运行并不断升级完善,为中国大陆的地质灾害防灾减灾工作做出了重要贡献。

中国地质灾害气象预警实践:2003-2012

中国地质灾害气象预警始于2003年,每年汛期（5-9月）向公众社会发布预警信息,警示群众注意防范降雨引发的崩塌滑坡泥石流等地质灾害。本文概略介绍了2003-2012年中国地质灾害气象预警的工作机制、技术方法和预警效果等方面的成就。工作机制方面,采用国家级、省级和市县级的分级运行管理方式,并不断健全和完善了预警合作机制和信息共享机制。技术方法方面,创建了隐式统计预警（临界降雨量判据法）和显式统计预警（地质环境与降雨多参数耦合判据）两代预警模型,并研发了相应的业务运行系统,有效指导了区域地质灾害气象预警、地质灾害群测群防和典型地区专业监测预警研究。预警成效方面,通过电视、网络、手机短信、微信微博等多种媒体发布地质灾害预警信息,使社会公众特别是基层社区居民的防灾意识显著增强,减灾知识逐渐增长,合理利用地质环境,主动防治地质灾害已在中国取得广泛的共识。

四川雅安地质灾害时空预警试验区初步研究

借鉴美国旧金山湾和香港地区的经验,提出了地质灾害监测预警试验区建设和研究思路。经过近两年的工作,初步建成了四川雅安地质灾害监测预警试验区。取得的阶段性成果主要有:(1)根据现场考察和试验区地质灾害数据库,统计研究了降雨型滑坡的几何特征;(2)建成了由20台遥测雨量计构成的降雨观测网,取得了2002年4月～2003年8月的降雨观测数据;(3)结合历史降雨资料分析,初步研究了雅安试验区的年、日、小时和十分钟最大降雨特征;(4)研制了斜坡岩土体含水量野外监测仪,取得了桑树坡试验点2003年4月～8月的实时监测数据;(5)自上而下分4层研究了斜坡岩土层含水量变化,发现了岩土层含水量变化对降雨过程的滞后性;(6)基于区域地质灾害评价预警的递进分析理论与方法(AMFP),利用地质灾害因子分析结果,分别计算了雅安试验区地质灾害"发育度"和"潜势度";(7)利用2003年8月23～25日的过程降雨观测资料,对雅安试验区在该降雨过程中发生的地质灾害事件进行了时空预警反演模拟研究,计算出的地质灾害"危险度"分布比较符合实际,"危险度"可以作为预警指数使用。

滑坡预测预报的地质—气象耦合模型研究

通过将地质环境条件和降雨条件相结合的方法,建立了基于地质—气象耦合的区域地质灾害预警预报模型.模型在区域地质灾害空间预测的基础上,结合实时的气象动态信息,研究在不同地质环境和不同气象条件下地质灾害发生的规律;这有助于提高区域型滑坡的预报精度.以浙江省永嘉县为例,通过建立的滑坡(泥石流)空间预测模型对研究区进行灾害危险性预测分区,然后将危险性预测分区图与降雨量图叠加确定预警预报区.同时确定了区域性滑坡的临界降雨量和降雨强度阀值,建立了区域滑坡灾害的宏观预警模型.

重大地质灾害应急响应技术支撑体系研究

地质灾害应急响应是一种涉及因素多、技术含量高、时间要求紧、工作任务重和社会影响大的危机事件管理行为,也是一种跨阶段、高要求、大集成、快反应和求实效的非常规防灾减灾行动。针对重大地质灾害的应急响应,为了探索减小地质风险和在风险下生存的途径,必须创建一个有灾害意识、有充分准备的政府或社区应急管理技术支撑体系。技术体系包括人才团队、技术装备、理论方法等方面。人才团队要求科学技术素养深厚,工作高效实用;技术装备要求简单、快速并有效;理论方法追求支撑防灾减灾决策的"满意解"或"有用解"。技术支撑具体针对地质灾害"险情应急"和"灾情应急"2种类型,前者突出预测预警与应急处置的防灾方法,后者重在成因分析与减灾行动。工作程序上划分为响应启动、调查评价、监测预警、会商定性、防控论证、决策指挥、实施检验和总结完善8个阶段。技术路线包括地质环境信息获取、分析研判、预测预警、模拟仿真、技术方案论证、风险评估与决策支持6个步骤。为了促进地质灾害应急响应从经验走向科学,从感性判断走向理性量化,尽快提升和加强对重大地质灾害应急管理的技术支撑能力,立足于国家层面的决策需求初步提出了重大地质灾害应急响应的科学技术工作框架体系。

地质灾害气象预报预警方法探讨——以四川省地质灾害气象预报预警为例

通过研究确定区域地质灾害发生的地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境背景条件,寻找地质灾害发生与气象因素的耦合关系,建立汛期地质灾害气象预报预警模型,结合强降雨天气的预报,对地质环境背景条件与气象因素的叠加评价,对地质灾害的易发程度及分布范围进行预报预警。以四川省地质灾害气象预报预警工作为例,初步建立了地质灾害气象预报预警模型和信息的评价、会商、签发、发布、接收、处理及反馈程序。2003年汛期应用证明,区域性地质灾害的预报预警水平明显提高。

地质灾害预警预报模型设计与应用

基于地质灾害的多样性及其变化的随机性和非稳定性特点,本文综合利用数学算法和G IS技术,设计了地质灾害预警模型,分析了诱发地质灾害的地形、地貌、气象、水文等几方面的因素,并根据这些因素的特点,选取不同的样本对其进行量化处理,运用主成分分析法,计算了各个因素导致地质灾害发生的权重指数及各监测站点的易发级别。在此基础上,基于G IS技术、采用泰森多边形法等将站点的易发级别转换成面的易发级别,运用日降雨量、降雨强度等指标计算出地质灾害发生的概率,通过区域化易发等级图与降雨图的叠加分析,采用地质气象偶合方法,实现了地质灾害预测。在某省案例区的研究表明,本研究设计的地质灾害预警模型具有较高的预警精度(预警结果80%符合实际情况)。

地质灾害区域预警原理与显式预警系统设计研究

通过总结分析国内外经验和新认识,文章把地质灾害区域预警原理初步划分为隐式统计预警、显式统计预警和动力预警三种类型。隐式统计预警是把地质环境因素的作用隐含在降雨参数中,仅仅考虑降雨参数建立模型的方法。显式统计预警是一种把地质环境因素变化与激发因素相迭加耦合而后建立判据模型的预警方法。动力预警是一种考虑地质体在降雨过程中自身动力变化过程而建立数学物理判据方程的方法,实质上是一种解析预警方法。本文以系统工程思想为指导,比较全面地架构了显式统计预警系统的设计方法,包括需求分析、问题表述、目标设定、设计原则、图层设计、系统建模、系统运算、预警等级确定、产品生成、产品会商、产品发布、预警校验、预警决策、应急行动、成本收益分析和系统完善升级等内容。这项设计研究为具体研发设计某个地区的预警系统提供了思想平台,为建立国家、省和市(县)分层级联动的地质灾害区域预警体系提供了技术路线。

基于Web-GIS的浙江省地质灾害实时预警预报系统设计

浙江省经济发达,但地质灾害频繁发生,给该省的建设和发展造成极大的损失。在基于Web MapGIS的基础上,根据浙江省地质灾害大调查和补充调查资料,拟建立浙江省突发性地质灾害预警预报系统。该系统主要包括四大模块:灾害数据库和信息管理库、灾害空间预测和时间预警预报系统、示范区研究以及减灾防灾技术支持系统,其核心是地质灾害预警预报模块。建成的系统将实现与网络连接的地质灾害实时预警预报与减灾防灾体系的结合,并根据浙江省气象条件,对浙江省可能遭受的突发性地质灾害进行概率预报。

四川青川县区域地质灾害气象风险预警模型研究

降雨是诱发地质灾害的重要因素之一,中国大陆于2003年启动的区域地质灾害气象预警取得了较好成效,目前区域地质灾害气象预警业务逐步从地质灾害发生的"危险性"预警向"风险性"预警转变,开展区域地质灾害气象风险预警模型研究具有重要意义。本文总结提出了区域地质灾害气象风险预警概化模型及其计算方法,以四川省青川县为例,构建了青川县区域地质灾害气象风险预警模型,并以典型实例进行了预警效果校验。(1)区域地质灾害风险预警指数(R)可以概化为地质灾害潜势度(Q)、降雨诱发因子(T)和地质灾害承灾体脆弱性指标(V)三者的乘积,并分别给出了三者的计算公式。(2)构建了青川县区域地质灾害气象风险预警模型,给出了根据预警指数值划分区域地质灾害气象风险预警等级的依据,提出当Q、T、V中两项达到高等级(0. 8),一项达到较高等级(0. 6)时,为红色预警;当Q、T、V中两项达到较高等级(0. 6),一项达到中等级(0. 3)时,为橙色预警;当Q、T、V中一项达到较高等级(0. 6),两项达到中等级(0. 3)时,为黄色预警。(3)以2018年6月26日为典型实例,模拟了四川青川县区域地质灾害气象风险预警实况并进行校验,结果显示94. 1%的灾害点位于预警区范围内。