黄土丘陵沟壑区坡面尺度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究

为研究黄土丘陵沟壑区多种因素对撂荒草地入渗特征的影响,采用野外自然降雨观测法,研究不同降雨特征（降雨量、平均雨强、降雨历时和最大30 min雨强（I₃₀））、土壤前期含水量、坡长（10 m、20 m、30 m、40 m和50 m）和植被盖度条件下土壤入渗特征差异,通过灰色关联度法判断影响撂荒草地入渗特征的主导因子。结果表明：①入渗量随降雨量、降雨历时和I₃₀增加而增大（R²>0.55,P<0.01）;入渗补给系数随降雨量、I₃₀和平均雨强增大而减小（R²>0.12,P<0.05）;平均入渗率随降雨强度、I₃₀增加而递增（R²>0.53,P<0.01）。②入渗量和平均入渗率随前期含水量增加而减少,入渗补给系数随之增加而增大（R²>0.13,P<0.05）。③入渗量、入渗补给系数和平均入渗率总体随坡长增加而增大（R²>0.56,P<0.01）,但在坡长30 m和40 m之间存在临界坡长。④在入渗效率较高的情况下,植被对土壤入渗的影响并不显著,降雨特征和坡长成为主导因子。     

东南沿海残积土地区降雨诱发型滑坡预报雨强-历时曲线的影响因素分析

东南沿海山地丘陵地区每年雨季期间有大量土质滑坡发生,如何对由降雨诱发的滑坡进行预报一直都是一个热点研究课题,雨强-历时曲线（简称I-D曲线）是目前国内外常用的降雨型滑坡预报的降雨量临界值曲线。针对东南沿海地区的浅层残积土滑坡,根据相关勘察数据及资料,概化得到了该类型边坡的地质剖面及岩土层性质,然后应用Geo-Studio软件分析了边坡初始湿润条件、土体抗剪强度、饱和渗透系数、边坡坡角、残坡积土层厚度及雨型等参数对I-D曲线的影响规律。分析结果表明：残坡积土抗剪强度参数、饱和渗透系数、边坡坡角、雨型等因素对I-D曲线的影响显著,边坡安全系数降至临界值所需降雨历时随抗剪强度参数值降低、表层残积土渗透系数增加或坡角增大而减少;当雨强较小时,初始湿润条件对I-D曲线的影响显著;当雨强大于残坡积土层饱和渗透系数时,入渗量主要由渗透系数控制,边坡安全系数降至临界值所需降雨历时不随雨强增大而变化。该研究结果为I-D曲线在东南沿海残积土地区降雨诱发滑坡预警预报中的应用奠定了基础。     

四川巴中市滑坡灾害与降雨雨型关系探讨

巴中市地处四川盆地和秦岭造山带的过渡地带,地质构造以宽缓的隔档式褶皱为主,地层岩性主要为砂泥岩互层的红层岩体,红层滑坡灾害多为强降雨诱发。开展滑坡灾害与降雨雨型关系的研究,可为该地区滑坡灾害临界降雨阈值和预警服务提供参考。文章通过统计巴中市强降雨事件与滑坡发生的对应关系,初步揭示了滑坡灾害触发的降雨特征,并在分析降雨强度的基础上,结合降雨历时和降雨过程,对巴中市2007—2016年之间23场月降雨量大于200 mm的降雨事件进行了细分,共划分为单峰型、前峰型、后峰型、递增型、递减型、均匀型6类降雨雨型。对各类降雨雨型下滑坡发生数量进行统计,递增型和单峰型降雨事件下滑坡发生的比例分别为46.90%和25.02%。经稳定性计算分析,递增型和单峰型两类雨型条件下滑坡稳定性有明显降低,降雨过程对滑坡发生具有显著影响。结果表明:强降雨期间应加强降雨雨型的分析,为适时发布区域滑坡灾害预警信息、做好提前避让提供技术支撑。     

基于逻辑回归的四川青川县区域滑坡灾害预警模型

四川省青川县滑坡灾害群发,点多面广,区域滑坡灾害预警是有效防灾减灾的重要手段,预警模型是成功预警的核心。由于研究区滑坡诱发机理复杂、调查监测大数据及分析方法不足等原因,传统区域地质灾害预警模型存在预警精度有限、精细化不足等问题。文章在青川县地质灾害调查监测和降水监测成果集成整理与数据清洗基础上,构建了青川县区域滑坡灾害训练样本集,样本集包括地质环境、降雨等27个输入特征属性和1个输出特征属性,涵盖了青川县近9年（2010—2018年）全部样本,数量达1 826个（其中,正样本613个,负样本1 213个）。基于逻辑回归算法,对样本集进行5折交叉验证学习训练,采用贝叶斯优化算法进行模型优化,采用精确度、ROC曲线和AUC值等指标校验模型准确度和模型泛化能力。其中,ROC曲线也称为“受试者工作特征”曲线;AUC值表示ROC曲线下的面积。校验结果显示,基于逻辑回归算法的模型训练结果准确率和泛化能力均较好（准确率94.3%,AUC为0.980）。开展区域滑坡实际预警时,按训练样本特征属性格式,输入研究区各预警单元27个特征属性,调用预先学习训练好的模型,输出滑坡灾害发生概率,根据输出概率分段确定滑坡灾害预警等级。当输出概率P≥40%且P<60%时,发布黄色预警;当输出概率P≥60%且P<80%时,发布橙色预警;当输出概率P≥80%时,发布红色预警。     

江西省滑坡与降雨的关系研究

对江西全省1973 年~2002 年间1 158个降雨型滑坡,从考虑滑坡所处地层岩性条件和坡向因素的角度,分析了江西省降雨型滑坡发生的概率与降雨的关系。从坡向因素角度分析,江西省有64 %的滑坡发生于阳坡,但降雨对于不同坡向的滑坡影响近乎相同,只是阴坡所需激发雨量和有效临界雨量较阳坡稍大3 %。6 d累计降雨量、14 d有效降雨量(有效降雨系数为0.82)、3 d累计降雨量和9 d累计降雨量分别是变质岩、岩浆岩、碳酸岩和碎屑岩类地层中发育的滑坡所对应的最相关的降雨因子。各岩类地层中发育的滑坡有80 %发生于降雨当日;岩浆岩、变质岩和碎屑岩类滑坡约12 %～14 %滞后于降雨发生,碳酸岩类滑坡有22 %滞后于降雨发生。滞后时间多为1～3 d,其中碳酸岩类滑坡滞后时间相对较短。这与降雨对不同滑体物质成分的渗透性能、岩土体强度弱化程度和速度等有关。     

基于不同雨型的裴河小流域山洪灾害临界雨量分析

临界雨量是山洪灾害预警的重要指标,为分析小流域雨型对临界雨量的影响,首先对流域降雨过程按照雨峰出现位置的不同进行归类和划分,定性分析流域常出现的各种典型雨型;在此基础上,采用PilgrimCordery法定量确定流域各种典型雨型的时程分配,并通过试算法计算其相应的临界雨量;利用流域近期发生的成灾洪水,采用临界雨量偏离度指标进一步分析论证雨型对临界雨量的影响。以河南省新县裴河典型小流域为实例进行应用研究,结果表明:设计雨型不能完全代表该流域的降雨类型,其属于雨峰偏后式雨型,由此确定的临界雨量与该流域常出现的雨峰偏前式雨型临界雨量相差33%,与多峰雨型临界雨量差异较大,相差43%。实时预警时,根据实时雨型类型,采用相应的临界雨量,可以提高山洪灾害预警预报水平。     

降雨与滑坡灾害相关性分析及预警预报阀值之探讨

详细研究了深圳市降雨与滑坡的历史资料,对区域性滑坡与降雨量进行偏相关分析,与降雨强度进行相关分析以及与降雨时间进行了系统地统计分析。研究结果表明,（1）滑坡的活动1～4日的降雨量及一次降雨过程的降雨量偏相关系数较大,表明一次性降雨量达到或超过某一数值时区域性滑坡就可以出现;（2）暴雨尤其是大暴雨及特大暴雨与滑坡的关系非常密切,相关系数达0.8以上,大暴雨或特大暴雨具有直接触发滑坡的作用;（3）滑坡活动时间与季节性降雨相对应,季节雨量越多,滑坡亦越多;另外滑坡活动时间与暴雨、大暴雨相吻合或略滞后,滞后时间一般不超过4 d,暴雨的当天及次日发生滑坡的可能性最大。在此基础上,探讨了区域性滑坡发生的临界降雨量和降雨强度阀值。最后将滑坡灾害的地质模型与降雨模型耦合建立了滑坡灾害的空间预警预报区划指标和等级系统,为区域滑坡灾害发生的时间与空间预报预警提供了科学依据。     

汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值

搜集了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨数据,采用詹氏法和修正法两种雨场分割法对其进行处理,研究了降雨参数（降雨强度、累积雨量和降雨历时）与泥石流发生之间的关系,建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值模型。结果表明:采用詹氏法和修正法这两种雨场分割方法所获得的降雨参数之间存在差异。两者的累积雨量差异不大,但后者的平均雨强要小于前者,其原因在于修正法改善了詹氏法估计降雨时间过短的缺点,延长了降雨历时。通过分析平均雨强~历时、累积雨量~历时、标准化平均雨强~历时和标准化累积雨量~历时之间的关系,采用单线法建立了汶川震区暴雨泥石流发生的降雨阈值。研究成果在四川省绵竹市清平乡的泥石流灾害事件中进行了应用与验证,结果表明该方法具有合理性和可行性。     

滇西典型膨胀土滑坡稳定性分析

滇西山前地带广泛分布着一层具有弱膨胀性的粉质粘土,在降雨条件下常诱发滑坡灾害,成为当地一种典型的滑坡灾害类型。从土体非饱和特性出发,通过土体吸力测试,提出了基质吸力-含水量土水特征关系,确定了饱和含水量在37%左右,残余含水量约3.5%,进气值约190 kPa;三轴力学试验取得了非饱和土强度参数,土体吸力内摩擦角为4.3°;建立了饱和—非饱和渗流数值模型,对不同雨强条件下的滑坡失稳过程、机制进行了模拟。模拟结果为:强降雨引起滑坡稳定性明显降低的时间效应为2 d左右,雨强16 mm/d以上,持续降雨3 d后滑坡失稳滑动,雨强6 mm/d以下的降雨对滑坡稳定性没有明显影响。为该类型滑坡灾害的防治提供了重要科学依据。      

陇东黄土塬区不同下垫面条件下侵蚀产沙的降雨阈值

根据陇东黄土高塬沟壑区典型小流域——南小河沟流域1954—2014年实测降雨产沙资料,应用降雨侵蚀力偏差系数法研究不同土地利用类型及空间尺度下侵蚀产沙的雨量阈值、雨强阈值及复合阈值标准,并通过对比分析确定了最优降雨阈值标准。结果表明:① 对于林地和草地坡面小区,其雨量阈值标准平均值（21.0 mm）较裸地（8.7 mm）和农地（9.7 mm）坡面小区分别提高了141%和116%,植被措施能够显著提高降雨阈值标准。② 杨家沟林地小流域的雨量阈值标准为16.5 mm,低于布设在该流域的林地坡面小区,同时对比董庄沟草地小流域及其坡面和全坡面小区的雨量阈值标准,其大小亦为:草地坡面尺度 > 草地全坡面尺度 > 草地小流域尺度,由此可见,降雨阈值标准会随着空间尺度增大而减小。③ 降雨阈值标准综合评价结果表明,各样点最优降雨阈值标准均为P≥a或I₃₀≥b这一复合因子标准,而在降雨单因子阈值标准中,对于农耕地和裸地坡面小区,宜采用最大30 min雨强（I₃₀）标准;对于经过水土流失治理的下垫面,宜采用雨量（P）标准。该研究可为区域土壤侵蚀预报提供参考。     

基于TRIGRS模型的浅层滑坡稳定性分析

采用基于网格的瞬态降雨入渗(TRIGRS)模型,以滑坡灾害频发的陕南安康市东部巴山东段白河县为研究区,探讨模型适用性及不同降雨条件下边坡稳定性空间分布规律。根据中国土壤分布图并结合已有研究,选取模拟所需的水土力学参数。将模拟所得研究区稳定性分布图与实际滑坡目录对比分析进行TRIGRS模型精度评估,分别模拟连阴雨和短时间强降雨两种降雨情景,探讨研究区边坡稳定性空间分布规律,结果表明:1)TRIGRS模型在模拟预测降雨诱发型浅层滑坡时,结合受试者特征ROC曲线进行精度评估,曲线下面积为0.752,说明此模型在白河县进行滑坡模拟时具有一定的合理性与准确性,能反应该地区滑坡灾害的空间分布特征;2)连阴雨情景模拟下,极不稳定区域主要集中在北部低山地貌区,以冷水镇和麻虎镇为主,随降雨历时增加向东部和南部增多,西部仓上镇、西营镇和双丰镇的极不稳定区域面积较少,能承受长时间连续性降雨。短时间强降雨对边坡稳定性的影响更为直接,极不稳定区域随降雨强度增大而增加,以冷水镇和麻虎镇为主要防范区域。结合地形分析,极陡峭区域边坡稳定性最差,无法承受持续性降雨和高强度降雨,较陡峭区域更易受到降雨历时和降雨强度的影响,而平缓区域则能承受长时间及高强度的降雨;3)TRIGRS模型根据不同降雨条件预测易发生滑坡灾害的区域,为滑坡实时预报警系统提供了新的可能方法。     

基于WEB的浙江省降雨型滑坡预警预报系统

滑坡发生的最主要诱发因素是降雨.基于浙江省淳安、磐安、庆元和永嘉4个县的历史滑坡资料, 在研究降雨量、降雨强度和降雨过程与滑坡灾害的空间分布、时间上的对应关系, 建立起滑坡灾害时空分布与降雨过程的统计关系, 确定区域性滑坡的临界降雨量和降雨强度阀值的基础上, 开发出了降雨型滑坡预警预报系统, 其中采用临界降雨量模型和有效降雨量模型来进行预警预报.系统留给浙江省气象台一个传送数据的接口, 气象台将每天按时上传降雨数据, 数据保存在后台数据库MicrosoftSQLServer中.建成的系统能够自动获取数据库中的数据生成时间与降雨量实时曲线, 当降雨量达到降雨强度阀值时, 触发MAPGIS图件, 在Internet上发布区域预警预报信息, 并提供预警措施.      

降雨型滑坡时间概率的逻辑回归拟合及连续概率滑坡危险性建模

提高降雨型滑坡危险性预警精度和空间辨识度具有重要意义.以江西宁都县1980—2001年156个降雨型滑坡为例,首先基于传统的EE-D（early effective rainfall-rainfall duration）阈值法计算不同降雨诱发滑坡的时间概率级别;然后以各级别临界降雨阈值曲线对应的时间概率为因变量,并以对应的前期有效降雨量（early effective rainfall,EE）和降雨历时（D）为自变量,采用逻辑回归拟合出上述因变量与自变量之间的非线性关系,得到降雨诱发滑坡的连续概率值;之后对比C5.0决策树和多层感知器的滑坡易发性预测性能;最后利用降雨诱发滑坡的连续概率值与易发性图相耦合以实现连续概率滑坡危险性预警.结果显示:（1）宁都降雨型滑坡连续概率值的逻辑回归方程为1/P=1+e4.062+0.747 4×D-0.079 44×EE,其拟合优度为0.983;（2）2002—2003年的20处用于连续概率阈值测试的降雨型滑坡大都落在连续概率值大于0.7的区域,只有4处落在小于0.7的区域;（3）C5.0决策树预测滑坡易发性的精度显著高于多层感知器;（4）近5年的4次降雨型滑坡的连续概率危险性值都在0.8以上,且高和极高预警区的面积较传统滑坡危险性分区更小.可见连续概率滑坡危险性预警法相较于传统危险性分区法具有更高的预警精度和空间辨识度,且通过叠加滑坡易发性图及其临界降雨阈值可开展实时滑坡危险性预警制图.      

Analysis of the relationship of landslide occurrence with rainfall: a case study of Wudu County,China

Landslides are a significant hazard in many parts of the world and represent an important geohazard in China. Rainfall is the primary triggering agent for landslides and often used for prediction slope failures. However, the relationship between rainfall and landslide occurrences is very complex. Great efforts have been made on the study of regional rainfall-induced landslide forecasting models in recent years; still, there is no commonly accepted method for rainfall-induced landslide prediction. In this paper, the quantitative antecedent soil water status (ASWS) model is applied to investigate the influence of daily and antecedent rainfall on the triggering of landslides and debris flows. The study area is Wudu County in Gansu Province, an area which exhibits frequent landslide occurrences. The results demonstrate a significant influence of high intensity rainfall events on landslide triggering. Still, antecedent rainfall conditions are very important and once a threshold of approximately 20 mm is exceeded, landslides and debris flows can occur even without additional rainfall. The study presented could also facilitate the implementation of a regional forecasting scheme once additional validation has been carried out.     

台风暴雨型滑坡降雨阈值曲线研究以福建地区为例

台风暴雨型滑坡具有群发性、规模小、爆发性强的特点,容易造成严重的人员伤亡和巨大的财产损失。本文应用极值理论分析,以极端降雨重现期的极大值作为标准并计算有效的降雨区间,通过统计分析,确定触发暴雨型滑坡的降雨阈值曲线。应用模型对福建地区台风暴雨型滑坡进行了分析,福建省3个灾害高发区为:南平三明地区、泉州地区和宁德地区。南平三明地区降雨阈值较高,但发生的滑坡数量较多,主要以3d的降雨为主;泉州地区小于3d的连续降雨和大于8d的连续降雨是触发该地滑坡的主要降雨区间;宁德地区对短期降雨较为敏感,滑坡主要由1d的降雨引起。比较分析研究表明,台风地区触发滑坡的降雨阈值要高于非台风地区。降雨型滑坡阈值主要受气候,地质和土壤厚度影响,气候因素为主控因素。     

Rainfall-induced landslides in Hulu Kelang area, Malaysia

Hulu Kelang is known as one of the most landslide-prone areas in Malaysia. The area has been constantly hit by landslide hazards since 1990s. This paper provides an insight into the mechanism of rainfall-induced landslide in the Hulu Kelang area. Rainfall patterns prior to the occurrences of five selected case studies were first analyzed. The results showed that daily rainfall information is insufficient for predicting landslides in the area. Rainfalls of longer durations, i.e., 3–30 days prior to the landslides should be incorporated into the prediction model. Numerical simulations on a selected case study demonstrated that both matric suction and factor of safety decreased steadily over time until they reached the lowest values on the day of landslide occurrence. Redistribution of infiltrated rainwater in the soil mass could be a reason for the slow response of failure mechanism to rainfall. Based on 21 rainfall-induced landslides that had occurred in the area, three rainfall thresholds were developed as attempts to predict the occurrence of rainfall-induced landslide. The rainfall intensity–duration threshold developed based on the local rainfall conditions provided a reasonably good prediction to the landslide occurrence. The cumulative 3- versus 30-day antecedent precipitation index threshold chart was capable of giving the most reliable prediction with the limiting threshold line for major landslide yielded a reliability of 97.6 %.     

秦岭中部太白县地质灾害发育特征及危险性评估

以陕西省太白县为例,分析了秦岭中部山区地质灾害形成的地质环境条件,重点指出在植被茂密山区,异常强降雨及农耕、建房、修路和矿山开采4种人类工程活动对地质灾害的关键诱发作用。对崩塌、滑坡、泥石流和不稳定斜坡4类典型地质灾害进行了亚类细分和发育特征分析,并总结指出了地质灾害区域宏观分布特征。筛选了9种关键的地质灾害影响和诱发因素,基于将集中调查区指示的地质灾害发育规律,外推应用于全区地质灾害评估的思路,利用信息量模型对太白县全区进行了地质灾害危险性定量评估,结果显示高危险区主要集中分布在县域北部人口聚居的盆地区,以及南部河流与公路沿线地段。定量检验显示,危险性评估结果与地质灾害的实际分布十分吻合,表明基于信息量模型的地质灾害危险性评估方法能够很好地适用于秦岭腹地山区。     

降雨型滑坡危险性区划方法

降雨诱发的滑坡等地质灾害分布广、危害大,开展地质灾害危险性区划是减轻地质灾害损失的有效途径之一。以湖南省为例,根据地质灾害调查成果,选取3 412处滑坡,分析了区域降雨型滑坡的发育特点和分布规律,建立了危险性区划指标体系,利用不确定性推理中的确定性系数法,对滑坡与工程地质岩组、坡度、坡向、植被和年均降水量5个评价因子进行了相关性分析,建立了Logistic多元回归模型;采用不规则网格单元划分方法,形成了湖南省滑坡灾害危险性区划图。     

Influences of soil water characteristic curve on rainfall-induced shallow landslides

The analysis of slope instability induced by rainfall was usually performed using the main drying curve as the measurement of the main wetting curve is a more time-consuming and costly task. In this study, the influences of the main drying and wetting curves on rainfall-induced shallow landslides are examined. Three designed scenarios and a real case scenario are used to conduct this examination. The prediction of shallow landslide occurrence is related to the main drying and wetting curves due to the strong relation between groundwater pressure head and hysteresis effect. The main wetting curve may have a less minimum landslide-triggering rainfall amount and a less rainfall duration threshold for landslide occurrence than the drying wetting curve. For safety’s sake, an underestimation of shallow landslide occurrence may be produced by the commonly used main drying curve. In addition, besides the shallow landslide occurrence, the failure depth and the time to failure are also influenced by the main drying and wetting curves. The hysteresis effect should be taken into account for assessing rainfall-induced shallow landslides.