降雨型滑坡时空预报新方法

地质条件和降雨是引起重庆地区山体滑坡的两个最主要条件. 文中在分析降雨型滑坡形成条件的基础上, 提出了将地质条件和降雨因素进行分级叠合的降雨型滑坡时空预报新方法. 首先, 利用多因素相互作用关系矩阵, 对某个地区或者某个边坡所在位置的地质条件进行半定量的评价和分级. 然后, 根据日最大降雨量和降雨过程的总降雨量, 对该地区降雨的严重程度进行分级. 最后将“地质条件影响因子”和“降雨影响因子”进行分级叠合, 得到了“滑坡易滑程度判别因子”, 并据此将滑坡按照其易滑度分为滑坡极易发生、滑坡易发生、滑坡不易发生和滑坡基本不发生4级. 通过对某个地区的一些危险边坡进行地质勘察, 结合比较准确的天气预报, 可以对该地区的降雨型滑坡进行较为准确的时空预测预报. 以鸡扒子滑坡为例, 验证了利用“双因素”分级叠合方法进行降雨型滑坡时空预报的可靠性和可行性.     

我国典型沙漠(地)流动风沙土的深层渗漏量及动态变化

土壤水分是干旱生态系统的重要制约因素,一直是干旱区研究和生态建设的热点和难点问题,对降雨的深层土壤渗漏水量仍缺少定量观测研究.本文采用作者自主研发的YWB-01型土壤深层水分渗漏计量仪对毛乌素沙地等4大沙漠(地)的流动沙地测试记录了降雨入渗到150 cm以下深层土壤的渗漏水量,连续2年的资料表明:(1)降雨的深层渗漏水量自东向西由半干旱区向干旱区递减,其中:乌审旗流动沙地渗漏水总量高达508.4 mm,占同期降雨量58.4%,磴口的渗漏水量为23.8 mm,占降雨量13.9%,而阿拉善左旗和右旗未测试到渗漏水量,但≥25 mm的强降水对干旱和半干旱区流沙地深层土壤水分的渗漏补给具有重要作用;(2)渗漏水量的季节变化与降水的变化趋于一致,但有一定滞后,在降雨量较大地区,二者变化的相似性更强;(3)单次较强降雨在降雨开始的40~55 h后出现一个渗漏水量峰值,渗漏速率增加较快但其减少相对缓慢,持续渗漏过程长达150 h左右,降雨量越大,渗漏水量峰值就越高,渗漏水量所占降雨量的比例也越高;受降雨强度、雨量和历时的共同作用,就低强度、长历时和单次降雨量大的降雨事件更有利于降雨对沙地深层土壤的渗漏补给;(4)受土壤冻融作用的影响,在快速消融期3月份出现一个小的渗漏补给峰值.研究结果对我国干旱和半干旱区沙地水资源的准确评估和合理利用及生态建设具有现实指导意义.     

基于滑坡敏感性与降雨强度-历时的中国浅层降雨滑坡时空分析与模拟

本研究提供了一种基于滑坡敏感性与降雨强度-历时(I-D)的中国浅层降雨滑坡时空模拟的方法.该研究用到了滑坡敏感性指数与I-D阈值,实现了实时模拟中国整个区域内浅层降雨滑坡可能发生的时间与地点.论文主要包括三个部分:首先,介绍了前期中国滑坡敏感性的工作,整个区域按照滑坡敏感性的指数分为5类(低、较低、中、较高、高),其中较高与高敏感区域占到总区域的4.15%;其次,采用TMPA3B42的降雨产品分析近年来60起降雨滑坡事件,统计拟合降雨强度与历时的关系,并构建降雨滑坡响应阈值.最后,综合上述的工作,模拟了浅层降雨滑坡的时空分布,并通过实例进行了验证.本研究为浅层降雨滑坡模拟预测提供了一种理论依据,旨在能够为降雨滑坡灾害预警与防治提供帮助.     

测震学中期异常向短临异常演变特征的探讨

以晋、冀、蒙三省交界地区的4次6级左右地震为例,研究了中期异常向短临异常演变的特征.此特征可由地震活动图象异常、地震平静与密集、信号震到加卸载响应比异常、日频次起伏加剧的演变来表征,在时间进程上它们是一个渐进的过程.     

降雨条件下边坡体积含水率变化规律研究

持续降雨是边坡发生失稳破坏的主要诱因之一,基于饱和—非饱和渗流理论,对梅州市大埔县某边坡的渗流场进行模拟,研究在不同降雨工况下该边坡土体体积含水率的时空变化规律。研究结果表明:相同条件下,降雨强度越大(降雨历时越长),边坡表层土体体积含水率变化越大;降雨强度60 mm/d历时1 d的暴雨对边坡表层土体体积含水率的增幅作用存在着一定的滞后性,其余工况未表现出滞后现象;降雨强度为120mm/d和300 mm/d的两种工况各研究点任意时段体积含水率较为接近;当降雨强度达到60 mm/d以上时,边坡内部体积含水率空间变化主要受降雨历时影响,降雨历时越长,降雨入渗深度和体积含水率变化越大。     

降雨型与地震型滑坡试验研究

为了研究和探索降雨和地震诱发滑坡灾害的成因机理,对降雨型滑坡和地震型滑坡进行了物理模拟试验,系统地研究了坡度、坡体结构、降雨量、振动强度等因素对斜坡破坏变形的影响规律,探讨了降雨和地震诱发斜坡失稳破坏的主要模式和过程.对于降雨型滑坡,通过实验确定不同坡度滑坡的临界降雨量,发现临界降雨量与滑坡坡度呈幂指数关系.对于地震型...     

降雨径流过程驱动因子的室内模拟实验研究

降雨径流过程的驱动作用可以归结为两个方面: 第一是降雨过程的影响, 第二是下垫面变化的影响. 通过179场室内降雨径流模拟实验发现, 无论是降雨历时还是降雨强度都会影响汇流的滞时, 这与传统的假设有明显的矛盾. 尤其是在降雨历时小于全面汇流时间和较小的降雨强度下这种非线性关系的影响十分明显. 由此可以推定, 单位线用于南方湿润地区的降雨径流过程模拟更为合理, 而在北方的干旱、半干旱地区, 由于降雨强度变化快, 降雨历时短, 所以使用时要特别注意降水条件. 这也说明了过去的水文模型在北方地区的产汇流效果不好的原因. 降水历时较小时, 流域的汇流特性有较为剧烈的变化, 因为此时流域未达到全流域汇流, 这反映了实际北方降雨径流情况, 因此单位线使用时必须进行适当的非线性校正. 当降雨历时大于流域的全面汇流时间以后整个流域达到蓄泄平衡, 适用于南方长时间降雨径流关系和产汇流的基础理论研究. 在充分降雨条件下, 洪峰流量、降雨强度呈线性关系, 而与下垫面无关, 降雨强度与峰现时间成负线性关系. 流域的调蓄量与降雨强度和洪峰流量呈线性关系, 受下垫面影响和作物截留作用十分明显, 而与作物截留的位置关系不大.     

1993年太湖流域的洪涝灾害及水利工程的作用

1993年汛期太湖最高水位高居建国以来的第3位,仅次于1991年和1954年,达到4.51m(平均水位,下同),局部地区发生了洪涝灾害。本文对1993年太湖流域汛期的雨情和水情做了论述,并对1993、1991、1954年三个典型大水年的降雨和洪水特征作了比较。同时,还对洪涝灾害和水利工程的作用进行分析。太湖流域的雨季一般为5—7月,但是1993年汛期的降雨在时间上的分布有些异常。降雨集中在8月,而河道最高水位则出现在8月下旬。降雨的空间分布有以下3个特征:(1)上游地区的降雨集中在浙西山区;(2)太湖湖区的降雨量很大;(3)下游地区的降雨集中在淀泖和杭嘉湖地区。淀泖和杭嘉湖地区一些水位站的实测河道水位,比发生大洪水的1991年还要高。发生洪涝灾害的原因可归纳为,上游地区洪水来量大,当地的降雨强度高,以及下游河道排水不畅通。为了改进防汛调度和完善治理规划,需要对不同典型洪水年份的降雨和洪水模式做进一步研究。     

降雨作用下碎石土滑坡稳定性演化过程分析

不同的降雨强度和历时导致滑坡体内渗流场的动态演变,同时也影响着滑坡稳定性的变化,但目前对降雨作用下的滑坡稳定性变化规律的研究并不多。本文选取铜仁地区石灰溪滑坡进行案例研究,基于饱和—非饱和渗流理论和极限平衡理论,采用SLOPE/W模块研究在不同降雨强度及不同降雨历时组合工况作用下石灰溪滑坡在降雨中及降雨后1~7天的稳定性演化特征及规律。研究表明在不同降雨强度条件下,滑坡稳定性在第一天降雨过后急剧恶化,稳定性系数迅速减小,随着降雨强度的增大滑坡稳定性恶化明显,当降雨强度为100 mm/d时滑坡稳定性已经基本接近于整体滑动的状态;滑坡在降雨过程中稳定性系数迅速减小,随着降雨历时的增大滑坡稳定性恶化明显,当降雨历时为2天、3天时滑坡已经整体失稳。     

平原河网地区人类活动对降雨-水位关系的影响——以太湖流域杭嘉湖地区为例

太湖流域快速城镇化、水利工程等一系列人类活动对流域水文过程产生了深刻影响.本文以快速城镇化的杭嘉湖地区为例,基于1961-2014年逐日降雨、水位观测资料,构建了水位涨幅（ΔZ）、水位增长速率（k₁）和退水速率（k₂）等指标,旨在揭示变化环境下该地区降雨过程中水位的变化特征及可能的驱动因素.结果表明：1）变化环境下杭嘉湖地区近54年降雨量呈微弱的增加趋势,但降雨过程中的水位涨幅呈下降趋势,尤其是平均水位涨幅呈显著下降趋势,且于2000年左右发生明显变化;突变后水位涨幅下降主要集中在10~50 mm/d的降雨过程中,而大于50 mm/d的降雨过程中突变后水位涨幅较突变前有所升高.2）从空间分布上来看,各站降雨量与水位涨幅存在明显的空间差异,降雨量总体呈增加趋势,增加趋势东强西弱;大部分站点的水位涨幅却呈下降趋势,其中位于区域南部站点的平均水位涨幅下降趋势较东北部更为明显,水位涨幅呈显著下降站点的空间分布与杭嘉湖南排工程等水利工程的分布较为一致.3）通过对杭嘉湖地区降雨过程中水位增长速率和退水速率的变化分析发现,突变后较突变前退水速率有所提高,说明近年来水利工程等设施的完善和有序调度使得杭嘉湖地区的排洪能力有所提高,该变化可能是导致杭嘉湖地区地区突变后一定强度的降雨过程中水位涨幅下降的主要原因.而杭嘉湖地区强降雨过程中水位涨幅依然较高,可能是该地区洪峰水位居高不下的主要原因.此外,由于该地区近年来起涨水位抬升明显,对洪峰水位的抬升也有一定影响.     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Information for authors

正SCIENCE CHINA Earth Sciences,an academic journal cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press and Springer,is committed to publishing high-quality,original results in both basic and applied research.     

INTERNATIONAL RESEARCH AND TRAINING CENTER ON EROSION AND SEDIMENTATION(IRTCES)

正Director:Shangfu Kuang,China Vice-directors:Chunhong Hu,China Duihu Ning,China Guangquan Liu,China The International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation(IRTCES)was jointly set up by the Government of China and UNESCO on July 21,1984.It aims at the promotion of international exchange of knowledge and cooperation in the studies of erosion and     

Calendar of events

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Dynamic process-response model of river channel development

Feedback mechanisms, which operate upstream through drawdown and backwater effects and downstream through sediment discharge are responsible for channel evolution. By combining these mechanisms with channel processes it euables a dynamic process-response model to be developed to simulate the initial evolution of straight gravel-bed channels. When erosion commences on a land surface, sediment entrained in the headwater reach by hydraulic action is selectively transported, deposited and reworked. This produces a damped oscillation between degradation and aggradation as the channel and valley respond to spatial and temporal variations in sediment calibre and hydraulic conditions. The initial cut and fill phases are responsible for valley incision and floodplain development while secondary and subsequent activity can produce river terraces. Eventually sediment entrainment in the headwaters declines as slopes are reduced. Subsequent channel evolution is relatively insignificant because it is dependent on local weathering activity producing material that can be transported on declining slopes. Therefore landforms produced during the initial phase of development, when local weathering was non-limiting, dominate the landscape.