中国诱发滑坡的降水极端性特征及变化趋势

极端降水往往会造成滑坡灾害,但关于引发滑坡灾害的极端降水特征量化评估研究仍不足。本文基于近20年(2000—2019年)的中国地面观测站点降水数据和2014—2018年历史滑坡灾害个例数据,运用百分位数、标准化距平和Mann-Kendall方法分析诱发滑坡的极端降水特征,初步揭示了滑坡灾害与极端降水间的关系,探讨了近20年来中国范围内的极端降水与滑坡灾害的时空分布特征及变化趋势。结果表明：(1)诱发滑坡灾害的不同时间尺度降水绝大部分都存在极端性特征,导致滑坡灾害的发生一般是一年之中某个时间尺度内出现了极端性累积降水;(2)异常性降水是滑坡灾害的关键诱发因素,绝大部分滑坡灾害点的前期过程有效雨量均超出气候平均2σ以上,具有明显的降水异常性;(3)近20年以来中国遭遇极端日降水和过程降水事件的次数整体呈现增长趋势,而不同区域内的极端降水变化特征存在较大差异,除了黄淮、云南、华南东部的部分地区存在减少趋势以外,其他大部地区的极端日降水、极端过程有效降水事件发生频次均呈增多趋势。本研究成果揭示了诱发滑坡灾害的触发因素和极端降水事件的变化趋势,可为基于极端降水的滑坡预报预警提供科学依据。     

三峡库区山地灾害基本特征及滑坡与降水关系

分析三峡库区山地灾害的基本特征，着重讨论库区滑坡灾害与前期降水量的相关关系，运用Fisher判别法则建立该区滑坡发生的降水预报方程。结果表明，三峡库区山地灾害主要出现在雨季，7月发生最为频繁，灾害种类多样，主要以滑坡为主，降水是诱发山地灾害的主要因素；当日和前5d的暴雨日数、当日和前10d降水量与滑坡发生的关系最为密切，诱发库区滑坡灾害的主要降水类型为暴雨诱发型和多日中大雨诱发型；通过Fisher判别方法，以两个降水因子建立起的滑坡发生的预报方程，对于三峡库区滑坡发生具有一定的判别能力，为库区山地灾害的预防提供科学依据。     

基于地质灾害易发程度分区的滑坡预报模型

利用1980～2006年重庆市山体滑坡个例,根据重庆市国土资源局对重庆市地质灾害易发程度等级区划对滑坡个例进行了分类统计.结果表明,降水对不同滑坡危险等级区域的影响是不同的,越容易产生滑坡的区域其前期降水对其的潜在影响越大.根据前期不同量级降水诱发的滑坡发生概率,拟合出了不同地质易发分区的前期降水对滑坡的贡献率指数方程和山体滑坡有效降水量方程,在此基础上建立起了重庆市不同地质灾害易发程度灾害区内山体滑坡预报指标模型,为开展重庆市精细化山体滑坡气象条件等级预报打下良好的基础.     

强降水诱发山体滑坡预报

山体滑坡是山地灾害的一种,在诱发滑坡的众多自然因素中,强降水是最主要的诱发因素之一.通过对重庆1 615个滑坡个例与其发牛前10 d降水量值做统计分析,揭示了降水量、滑坡发生时间、滑坡发生概率三者之间的关系,由此给出了诱发滑坡的有效降水量定义、计算思路和计算公式,并依此建立了强降水诱发的滑坡预报模型.所揭示出的降水权重系数变化规律,从滑坡单体位移资料中得到了进一步验证.这个规律还有助于进行强降水诱发滑坡作用机理研究.     

天水市“7·25”群发性地质灾害特征及成因

2013-07-25天水市遭遇罕见暴雨,引发群发性地质灾害(简称"7·25"群发性地质灾害),造成严重损失。基于实际调查数据,论述了本次地质灾害的类型、分布和成灾特征,并对成因进了分析。降水引发地质灾害708处,其中滑坡415处,崩塌102处,不稳定斜坡86处,泥石流100处,地裂缝3处,地面塌陷2处。地质灾害分布,在空间上具有不均性、流域集中性、群发性等特征,并受降雨范围控制;成灾特点表现为崩塌-滑坡-泥石流、滑坡-堰塞湖链式特征。研究表明,自2013-06-20以来,降水日数为24~26 d,降水日数较往年同期偏多10~15 d;同时,7月以来降水量是常年同期的2.2~3.4倍;7月25日观测到的16 h最大降水量达152.2 mm。降水表现出前期丰富、当期降强度大的特点,是此次群发性灾害的主要促发因素;"5·12"汶川地震在研究区的烈度为VI~VII度,特别是南部属于VII度区,一定程度上导致山体松动,岩层破碎,因此在降水叠加条件下引发大量的滑坡;易滑岩土及其结构组合、地形条件奠定了群发性地质灾害形成的物质基础。     

玉溪地质灾害分布特征和成因分析

玉溪市地质灾害类型包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、不稳定斜坡,80％以上灾害主要发生于雨季5～10月,丰水年尤为突出。其中西部的新平哀牢山一带地质灾害发生次数最多,损失最重,南盘江及湖盆地区灾害发生相对较少。通过分析历史上21次地质灾害发生与降水的关系发现,地质构造、地形地貌、岩土体性质结构是地质灾害发生的基础条件,而降雨是诱发地质灾害的主要因素,特别是当日和前3日暴雨影响最为严重,其次不合理的采矿、修路和水利设施建设是加剧和诱发地质灾害发生的人为因素。     

秦岭以南地区降水量变化及其灾害效应研究

近年来气候变化诱发的灾害效应损失严重。利用秦岭以南地区1951-2001年28个站逐月降水资料,计算了降水量的线性趋势值及降水距平变化,分析了降水量的时间和空间演变特征。受地形影响,秦岭南北与东西降水量变化差异较大,西部大于东部,南坡多于北坡,季节性降水过程差异也很明显;年平均最大降水量为1 254.6 mm,出现在镇巴,最少降水量为690.7 mm,出现在丹凤;50年来降水量变化呈减少趋势,平均递减率为56.5 mm/10 a。分析表明,降水突变是触发其它灾害的主要因素。由强降水及连阴雨诱发的干旱、洪涝及地质灾害效应损失严重,在降雨强度达200 mm/d以上的区域成为泥石流、滑坡灾害,水土流失的多发区,主要分布在秦岭以南多暴雨中心的米仓山、大巴山、佛坪、商南及洛南一带。降水诱发的灾害效应与人类活动也密切相关,这些研究为未来防灾减灾和环境治理提供了依据。     

1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水时空变化研究及驱动因素分析

黄土高原水蚀风蚀交错区作为中国北方典型的生态脆弱区,因其独特地形和气候条件,极端降雨事件对其环境和生态系统的影响更加突出。选取水蚀风蚀交错区28个气象站点,结合RClimDex模型计算11个极端降水指数,采用线性相关分析法、Mann-Kendall趋势检验法和小波交叉法,分析了1970—2020年黄土高原水蚀风蚀交错区极端降水事件时空分布特征,探讨了极端降水事件的驱动因素。结果表明：（1）1970—2020年水蚀风蚀交错区持续干燥日数（CDD）呈下降趋势,其余10个指数呈上升趋势,反映出近50 a研究区极端降水事件的频率、量级和强度不断增加。交错区年降水量增加和极端降水事件增加具有密切关系,且极端降水事件增加主要是由中雨日数（R10）和大雨日数（R20）引起。（2）1970—2020年极端降水事件在全区整体为增加趋势,交错区中部和西南部极端降水事件显著发生,陕西段极端降水量和强度呈显著增加趋势且极端化程度更显著。（3）湿日总降水量（PRCPTOT）、暴雨日数（R25）、5 d最大降水量（R5d）3个极端降水指数,与影响因子厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、东亚夏季风（EASM）和太阳黑子...     

未来气候变化情景下横断山北部灾害易发区极端降水时空特征

极端降水是导致气候变化下滑坡、泥石流等山地灾害变化的重要因素。极端降水的时空特征作为气候变化下山地灾害风险的研究热点之一,为滑坡等山地灾害危险性评价和构建山地社会安全空间奠定了重要基础。尤其对于地形复杂、灾害频发的横断山地区,高精度的极端降水时空特征研究有利于优化国土空间,促进当地减轻灾害风险与加强气候变化适应相结合。本研究以横断山北部岷山、邛崃山和大雪山为例,充分考虑区域复杂地形的影响,在全球气候模式降水数据的基础上,采用统计降尺度的方法,获取该区域2010—2060时段的逐日降水数据(空间分辨率1×1 km);并充分考虑极端降水可能对物理事件造成的影响,构建包括绝对量指数、频度指数和强度指数的极端降水评价指标体系。研究结果表明,未来气候变化下,研究区极端降水总体呈现增加—减少—增加的趋势,短时极端降水和持续性极端降水的空间分布相对一致。就短时极端降水而言,大部分区域发生50 mm以上极端降水事件的次数较多,而研究区中部邛崃山区甚至会发生超过100 mm的极端降水事件。持续性事件的分布受地形阻隔作用影响,主要发生在大雪山高山区域和邛崃山区。结合研究区地理环境条件,地质灾害风险在未来气候变化情景下可能增加。     

1961～2008年山东省极端降水事件的变化趋势分析

利用山东省1961～2008年逐日降水资料,采用百分位值法定义了极端降水事件的阈值,然后统计出极端降水事件的频次、降水量、强度和年最大日降水量,并对其空间分布和时间趋势进行分析。结果表明,山东省极端降水事件阈值的空间分布存在明显的地域差异,总体上以泰山为中心向周边逐渐减小;频次的空间差异较小,基本在18 d/a左右;极...     

东南地区泥石流活动与降水气候特征的关系

我国东南地区以低山丘陵为主,泥石流活动频率较低,但因经济发达和人口稠密,泥石流易导致严重灾害.东南地区绝大部分泥石流由降水引发,泥石流活动与降水特征间存在紧密的关系.在收集整理了近年来46个泥石流灾害事件后,分析了泥石流活动与各降水气候特征间的关系.分析结果显示,诱发泥石流灾害的5 d降水量和15 d降水量与降水气候特征间的关系最为密切,其函数关系可用于评估泥石流临界降水量,并作为该区域泥石流区域预报的因子.     

胡杨(Populus euphratica)蒸腾耗水对小降雨事件的响应

利用内蒙古额济纳旗1960—2010年逐日降水量观测资料,并连续监测了2012—2013年胡杨蒸腾速率和实时降水量,研究了小降雨事件对荒漠河岸林胡杨蒸腾耗水的影响。结果表明:50年来额济纳旗小降雨事件占总降雨事件的比例达90.63%。不同量级的小降雨事件对蒸腾速率的影响存在较大差异,小于1 mm的降雨发生前蒸腾速率处于下降趋势,降雨发生后蒸腾速率的下降幅度变小,2h后开始缓慢上升;1~4 mm降雨发生前蒸腾速率呈大幅下降趋势,降雨发生后1~2h蒸腾速率基本不变,降雨发生3~4h后蒸腾速率显著上升。小降雨事件对胡杨蒸腾耗水量的影响存在明显的时滞效应,0.2mm降水发生对其后各日蒸腾耗水量影响不大,降雨发生当日蒸腾耗水量的变化仍延续前几天蒸腾耗水量的变化趋势;0.4~0.8mm降雨量发生对其后2d内胡杨蒸腾耗水量有微弱影响,对2d后的蒸腾耗水量影响不大;1~4mm降雨发生后,第1天胡杨的蒸腾耗水量显著降低,但降雨后第2天胡杨蒸腾耗水量明显增加。降雨量和蒸腾速率的指数拟合关系表明小降雨事件对降雨后4h胡杨蒸腾速率的影响最大;对降雨后1h的蒸腾速率影响较小。     

新疆极端降水的气候变化

采用1961～2000年55个气象台站的逐日降水观测资料,分析近40年来新疆极端降水的气候变化、发展趋势和空间分布差异。用Mann-Kendall法对年极端降水量进行突变检验。研究表明：(1) 只有天山北麓经济带和天山南麓国家级棉花基地阿克苏地区极端降水量和频次有显著增多,尤以80年代以后明显,年极端降水量于1980年发生了气候突变,这种气候变化是由夏半年极端降雨量和频次增多导致的。(2) 新疆极端降水强度无显著变化,极端降水频次的显著增多导致极端降水量的显著增多。(3) 极端降水对年总降水量的贡献天山山区占年降水量的41.9%,北疆北部与和田区域极端降水的贡献为17.2%和21.9%,其它区域在25%~31.3%。年极端降水量距平与年降水量距平有好的相关关系 (除阿克苏地区和焉耆盆地外),说明极端降水量的变化导致年降水量的变化。     

降雨型滑坡预报中计算前期有效降雨量的一种新方法

在许多地区,前期降雨条件对滑坡的发生有重大影响,前期有效降雨量是滑坡预报的一个重要参数。基于累积滑坡频度-降雨量分形关系导出了一种新的计算前期有效降雨量的方法。在这个方法中,降雨衰减系数是由给定区域内引发滑坡的累积降雨阀值随观测时段天数变化的标度指数所决定,滑坡前每天降雨对总有效雨量的贡献并非是独立的,前i天降雨的衰减过程与前i-1天的降雨相关联。     

1961—2009年新疆极端降水事件时空差异特征

选用1961—2009年新疆61个测站的逐日降水资料,根据百分位值方法定义不同台站的极端降水阈值,用一元线性回归、M-K突变检验及EOF分析等方法分析各区域50年来极端降水的时空分布特征及变化趋势。结果表明：（1） 过去50年新疆极端降水事件总体表现出了波动上升的趋势,但各区域的极端降水量相差悬殊,极端降水量受地形因素影响大;（2） 阿尔泰山区、准噶尔盆地和天山山区的极端降水量分别在1986年、1983年和1989年发生显著的上升突变;（3） 极端降水阈值、年均降水量、年均极端降水量、年均极端降水频率和极端降水强度呈现山区高、盆地低的特点;年降水量越少的区域,极端降水对年降水量的贡献越大。     

都汶公路沿线诱发泥石流的降雨特征

都(江堰)汶(川)公路是通往川西北的重要交通要道,地震造成该路段泥石流危害极为严重。选择都汶公路南段为研究区,收集了2008—2011年间的22次泥石流事件及其对应的降雨过程,分析了雨型、降雨强度、前期降雨等因子对泥石流的影响,并利用I-D模型得出研究区泥石流的降雨阈值,分析时间和流域面积对阈值的影响。各种档次降雨雨型都可能诱发泥石流,降雨强度是泥石流的控制因子,降雨历时越长,需要的激发雨强越小;前期降雨对泥石流起着较为重要的作用,只有在超过14.8 mm/h时,较小的雨强才有可能诱发泥石流,且有效前期降雨越大,需要的激发雨强越小。地震造成泥石流的诱发临界降雨大幅减小,地震之后诱发泥石流的降雨条件逐年回升,2009年之后泥石流的降雨阈值较2008年大幅上升;流域面积不同,泥石流的频率也有所差异。该研究可为该区泥石流的监测预警与预测预报作贡献。     

利用树轮重建九房山滑坡活动年份

理解地貌过程以及认识过去灾害发生的频率,是自然灾害风险评价的重要任务。树木年轮由于其具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于复本等特点,近年来被用到恢复过去灾害发生的时间。随着滑坡、泥石流等山地地质灾害性事件发生频率的增加,地质灾害风险管理和评价受到了越来越多的关注。在样品量足够的前提下,树木年轮方法可以精确地确定滑坡事件发生的年份。以甘肃南部武都区外纳乡的九房山滑坡为研究对象,利用树木年轮分析方法对该滑坡的灾害事件发生的时间进行了初步的研究。结果显示:1.树木年轮样品在1980—1982年,1984—1987年以及1991-1993年都出现了年轮宽度迅速减小或者迅速增加的现象。本研究将1980—1982年,1984—1987年以及1991—1993年定为滑坡活动年份,其中1992年和1993年的滑坡与当地记载的滑坡年份一致。强降水,地震影响以及不合理的灌溉活动都可能导致滑坡的复活,但降雨仍是导致九房山滑坡复活的重要因素。2.树木年轮样品中出现的偏心木和伪轮现象也是对滑坡灾害发生的佐证,说明受到滑坡灾害的影响,树木的生长环境发生了改变。     

降雨型浅层滑坡的变形预测模型

滑坡是边坡被某些诱发因素激发失稳产生滑动的一种地质现象。它是地质灾害的主要类型,尤其以降雨滑坡数量最多,其中浅层滑坡分布最广。通过对降雨型浅层滑坡的变形进行分析,建立了基于功能原理的滑坡一维运动方程,并结合太沙基固结原理,研究滑坡运动过程中孔隙水压力的消散,揭示了滑坡从运动-停止的动力演化过程,构建了降雨型浅层滑坡的位移预测模型,并以都江堰塔子坪滑坡为例进行分析,通过mathmatic给出了滑坡运动的速率、位移与降雨量的量化关系式。     

近60 a祁连山极端降水变化研究

利用祁连山24个气象台站1961—2017年逐日降水资料,选用12个极端降水指数,采用线性趋势法、Pearson相关性分析法等,分析了祁连山极端降水指数的时空变化特征,并分析了海拔、大气环流指数对祁连山极端降水指数时空变化的影响机制。结果表明:(1)祁连山、河西内陆河流域、柴达木内陆河流域、黄河流域(外流)连续干旱日数(CDD)呈显著减少趋势,连续湿润日数(CWD)呈增加趋势,空间分布表现出东西差异;其他极端降水指数总体呈增加趋势,空间分布呈现出祁连山中部增加幅度较大,向外围呈环状递减的趋势。(2)降水总量增加的主要原因在于雨日天数显著增加,中雨日数的天数也显著增大,这种降水分配模式将增大极端降水事件发生的概率,进一步证实祁连山降水活动增强,极端降水频度更高,持续时间更短,降水向降雨日数更多、时间更集中的方向发展。极端降水空间分异表现在极端降水强度的降低幅度随海拔的升高而减少,高海拔区降水量和降水日数增加更为明显,CDD的减少主要发生在高海拔区。(3)在所选的11个大气环流异常因子中,祁连山极端降水受北大西洋年代际振荡(AMO)指数影响最大,北极涛动(AO)指数与祁连山极端降水的关系最为复杂,大西洋海平面表面温度指数越大、南海夏季风(SCSSMI)指数、南美夏季风(SAMSMI)指数越低则流域发生多雨、洪涝现象的概率越大,反之发生少雨现象的概率越大。     

祁连山讨赖河流域1957—2012年极端气候变化

全球气候变化背景下,极端气候事件发生的频率逐年增大,由此引发的气象灾害事件也随之增加。鉴此,本文利用祁连山讨赖河流域1957—2012年的气象观测资料,对该流域23个极端气候指数的时空变化特征做了研究。结果表明：（1）极端气温升高趋势明显,夜间和白天极端低温日数显著减少,极端气温昼指数显著增大;气温日较差变化幅度很小,霜冻日数显著减少,生长季长度明显加长,冰冻日数2000年后增加;夜指数增大幅度大于昼指数,秋、冬季极端气温升高幅度大于春、夏季。（2）极端降水指数增大趋势明显,雨日降水总量、连续五日降水总量和中雨天数均展现出增大态势,反映出连续降水事件的增加;极端降水量事件增大显著,但雨日降水强度变化不大;除最多连续无降水日数外,极端降水日数指数展现出增大趋势;降水日数夏、秋季节分配趋向均匀化;降水量的增加主要是单次降水时间持续加长和中雨日数增加的贡献;高海拔区极端降水事件发生的频次较大。