滑坡预报判据研究

滑坡作为一种自然地质灾害，常常会造成巨大的生命财产损失。为了避免或减轻灾害的发生，事先对滑坡做出预报便具有重要的意义和价值。滑坡预报模型和预报判据是滑坡时间预报的核心，也是滑坡成功预报的重要因素。目前，国内外许多学者提出了多种滑坡预报理论模型和方法，但这些理论模型和方法的适用性普遍较差。要想做到准确预报，必须建立一些具有一定适用性的滑坡预报判据。论文通过查阅大量资料，分析总结了滑坡预报中的10多种预报判据，详述了3类常用的预报判据(安全系数和可靠概率判据、变形速率判据和宏观信息预报判据)，重点研究了滑坡预报判据的适用性和不充分性。为了提高滑坡的预报水平，提出了滑坡预报必须建立在深入研究滑坡类型、滑坡特征、变形特点和形成机制的基础上，以监测资料为依据，遵循科学性、综合性、易操作性的原则，将理论模型预报、根据预报判据预报以及斜坡的宏观变形破坏迹象和前兆信息等几者有机地结合起来的综合信息预报方法。     

滑坡变形预测与失稳预报问题的几点讨论

滑坡问题的研究关系到水利、交通、能源等基本工程建设,并与人们生命财产安全、生态环境保护及可持续发展问题相关,因此一直备受关注。滑坡是一个复杂的地质体,影响滑坡稳定的内外各种因素多种多样,影响程度各异,并且各因素又是动态变化的,决定了滑坡变形机制与变形特点十分复杂,因此滑坡变形预测与失稳预报十分困难。文章认为,变形突变预测、失稳时间预报及失稳判据是滑坡预测预报的3个核心问题,变形突变预测是为了预测出滑坡从匀速变形阶段进入加速变形阶段的特征点或时间,是回答滑坡能否失稳的关键,是提高预测结果可靠性及提高预测研究水平的基础。分析了目前各种预测模型的特点及可靠性情况,模型的优缺点。探讨了变形突变难以预测的实质,并指出采用多因素预测模型进行探索性研究。文章还对失稳时间预报的预报尺度、预测误差的计算、滑坡空间预测及多测点协同预测等问题进行分析,并对可能的解决办法提出了建议或展望。     

降雨型滑坡垂直位移方向率及其位移监测预警判据研究

针对降雨型滑坡位移量预测参数失稳判据的局限和不足,并根据滑坡全息论的基本原理,提出和确定了滑坡垂直位移方向率预测参数,且指出该参数是边坡稳定性演化分析与评价的一个有效位移动力参数,具有位移量或位移速率不可替代的评价和预测作用。同时,系统分析了降雨型滑坡位移与地下水位变化规律及其相互作用关系,对该类边坡稳定性的不同演化阶段的表层垂直位移方向率形成机制与变化规律进行了弹塑性力学分析与评价,分别确定了边坡压缩稳定变形阶段和塑性失稳变形阶段的表层垂直位移方向率与其稳定性演化的定量关系,并依此运用数理统计均方差基本原理,建立了该类滑坡垂直位移方向率的整体失稳监测预警判据。最后运用新滩滑坡A_3、B_3监测点垂直位移方向率对该滑坡稳定性演化过程与失稳规律进行了后验分析与评价,其分析预测结果与边坡实际变形失稳规律基本相吻合,表明该参数在该类滑坡预测预报与监测预警中具有一定的有效性与实用性。     

基于滑坡等速变形速率的临滑预报判据研究

前人根据滑坡的变形监测曲线,分别提出了以位移速率、位移切线角、改进切线角等参数作为滑坡预警判据的方法,但因滑坡个性特征差异明显,采用统一固定判据是不充分的。在改进切线角和岩土体材料蠕变强度特征点的基础上,提出了T-t曲线转换的适用范围。以西原模型为基础,研究了蠕变参数在等速变形阶段发展至恒定值或稳定值,等速变形速率可看作滑坡蠕变过程中各参数的综合外在表现,与临滑切线角存在相关性,并呈反比关系。通过对16个典型蠕变滑坡进行阶段划分和T-t曲线转换,获得滑坡等速变形速率和临滑切线角,并建立两者之间关系,相关系数较高,同时结合未破坏滑坡变形过程的最大切线角,以下限作为滑坡预警判据,保证了预测预报的可靠度。     

商城县地质灾害气象预警研究

绝大多数地质灾害由人类工程活动和降雨协同作用诱发,降雨是滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的主要激发因子,气象预报预警可有效预警滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。商城县滑坡、崩塌、泥石流地质灾害发育,以地质灾害易发性区划图为基础划分为4个地质灾害预警区。充分考虑降雨对地质灾害发生的影响,对重点预警区及次重点预警区采用临界日综合有效过程降雨量模型判据法,进行地质灾害气象预警预报。     

基于实例推理系统的滑坡预警判据研究

为研究滑坡预警预报指标,建立了31个典型岩质滑坡组成的滑坡数据库,基于滑坡数据库、工程类比和模糊综合评判方法开发了滑坡实例推理系统。首先将滑坡特征属性分为6大项:破坏模式、滑面倾角、滑面类型、边坡岩体结构、边坡倾角、滑坡的诱发因素(降雨、地下水、水库蓄水、开挖、爆破、地震),用11个特征值表示边坡的特征属性;其次采用比值法相似度计算理论在滑坡数据库中搜索与目标边坡最相似的滑坡,通过工程类比给出滑坡预警判据建议值;最后依据模糊综合评判模型修正建议值,得到预警判据确认值,形成滑坡实例推理系统。以锦屏一级水电站为例,通过计算找到了滑坡数据库中与锦屏一级水电站左岸边坡最为相似的5个滑坡实例;其中大冶铁矿狮子山滑坡和安家岭露天矿滑坡有较为完整的变形监测数据,深入分析类似边坡变形破坏过程,分4个阶段给出了锦屏一级水电站左岸边坡预警判据建议值;并建立边坡预警判据修正的模糊综合评判模型,修正相似边坡预警判据,给出锦屏一级水电站左岸边坡进入加速变形阶段的位移速率阀值的精确区间为1.0～1.2 mm/d。     

区域滑坡泥石流灾害预警理论与方法研究

根据数年来的调查观测研究和工作实践,提出了滑坡泥石流灾害的预警分类体系,包括按物理参量划分的空间、时间与强度预警和按诱发因素参量划分的气象、地震与人类活动预警以及多参数、多因素共同作用下的综合预警。初步创建了区域性滑坡泥石流灾害暴发的两种预警理论方法,一种是基于临界过程降雨量判据图的预警方法;另一种是基于GIS的地质环境空间分析预警理论方法,通过计算预警区的滑坡泥石流灾害"发育度"、"潜势度"、"危险度"和"危害度"来实现。阐述了滑坡泥石流灾害预警的技术和行政工作程序,指出建立临界过程降雨量判据与地质环境空间分析相耦合的滑坡泥石流灾害预警理论方法是研究的新方向。     

滑坡预测预报中改进的Pearl模型及其应用

针对选点法和变换法在求取Pearl模型参数时误差较大的缺陷,且预报判据缺乏足够论证,可能导致预测预报准确度较低问题,将非线性拟合确定参数的方法应用到Pearl模型的滑坡预测预报中,推导了Pearl模型速度和加速度最大值判据预报滑坡发生时间的计算公式。将非线性拟合确定参数的方法和推导的判据计算公式应用于一些滑坡实例的预报中,结果表明:滑坡实际发生时间介于Pearl模型速度最大值判据和加速度最大值判据的预报时间之间,用Pearl模型加速度最大值判据能起到提前预报的作用。     

Verhulst滑坡预测预报模型的改进及其应用

Verhulst生物生长模型是一种统计型的滑坡预测预报模型,针对原始Verhulst模型中把第一个数据点作为已知条件的理论依据不存在,可能导致预报精度较低问题,将前人改进Verhulst模型的方法应用到滑坡预测预报中,推导出用改进模型和速度最大值判据预报滑坡发生时间的计算公式。通过分析表明,原始Verhulst模型中以速度最大值作为预报滑坡发生时间的判据缺乏合理性,以加速度和加加速度最大值作为预报判据应更合理,并推导出用加速度和加加速度最大值判据预报的计算公式。基于推导的公式,编写Matlab程序进行计算,将原始和改进的Verhulst模型以及3种判据应用于一些滑坡实例的预报中。结果表明,（1）与原始Verhulst模型相比,改进模型的预报效果较好,其预报滑坡发生的时间更早,且更准确;（2）与速度最大值判据相比,加速度和加加速度最大值判据的预报效果较好,其预报时间较早,且较准确;（3）可把原始模型中单一的时间预报值拓展为一段预报的时间范围,该预报时间范围的上限是加速度最大值时刻,下限是加加速度最大值时刻;（4）用改进模型和该时间段范围判据进行预报能起到提前预报的作用,且预报结果较准确。此外,经讨论认为临近破坏时,裂缝的增多以及动摩擦系数小于静摩擦系数导致抗滑力降低,剩余下滑力增大,是使滑体产生加速度逐渐增大运动的原因。     

危岩滑坡简易监测预警研究——以重庆市及邻近地区为例

目前我国群测群防监测手段已广泛应用到地质灾害预警研究领域,采集的众多原始数据和简单清晰的动态曲线资料,为地质灾害的评价、预测、预警提供了极大的空间分析基础.针对群测群防专业基础薄弱特点,本文主要从简易监测方法入手,利用各种监测手段采集的监测数据,分析已成功预警的危岩滑坡预报曲线及其变化规律,进而寻求变形破坏临界信号,初步给出了由位移-时间曲线形态的变化作为预报尺度的简易确定方法及稳定性判断准则,以最大限度的保障社会安定.     

滑坡时间预测预报研究进展

我国是一个深受滑坡灾害困扰的国家，每年由滑坡所造成的经济损失异常惨重。因此，滑坡预测预报已成为人们研究的一个热点问题。对滑坡时间预测预报的研究现状和研究进展作了系统地总结，重点探讨了滑坡预报模型（包括定量预报模型、定性预报模型以及GMD预报模型等）、预报判据研究方面的进展，提出了滑坡综合信息预报的思路及具体的实施技术路线。     

对滑坡监测预警相关问题的认识与思考

近年来,随着科技的迅猛发展,监测预警已成为主动防范地质灾害的重要手段,国家每年投入大量的人力物力财力开展滑坡预警工作。但调查发现,不少相关从业人员(主要是专业技术人员和管理人员)对滑坡监测预警方面的一些基本问题还存在误区甚至错误的认识,严重影响其防灾减灾效果。结合近年来在滑坡监测预警实践中的研究成果和经验教训,本文重点就滑坡监测和预警方面的一些问题提出了自己的认识。其主要观点包括:并不是监测点和监测手段越多就越有效,滑坡监测应突出针对性、实用性和目的性,监测方案设计及具体监测内容都应为滑坡预警提供依据。不少滑坡的发生具有一定的突发性,应采用具自动变频功能的监测设备才能获取滑坡全过程尤其是临滑阶段完整的数据,为科学预警提供保障。监测仅是手段,预警才是目的,不仅要重视滑坡的监测工作,更应高度重视预警工作,且应同时加强区域性气象预警和单体滑坡预警工作。目前常用的阈值预警方法误报、漏报率较高,应将预警的重心转移到对历史数据的统计分析和基于变形、地下水位、雨量等关键指标的预警模型和判据研究,据此提高滑坡预警的准确性和实用性。     

突发型黄土滑坡监测预警理论方法研究——以甘肃黑方台为例

灌溉诱发的黄土滑坡大多数具有明显的突发性特征;斜坡破坏过程变形量小,历时短,具有较大的危险性。由于此类黄土滑坡加速变形阶段经历时间较短,GNSS系统和裂缝计等传统监测手段难以获取加速变形阶段系统完整的监测数据,更难以提前预警。针对这一难题,自主研发了自适应智能变频裂缝仪,它能够根据滑坡变形快慢自动调整采样频率。基于获取的黑方台多个突发型黄土滑坡的全过程变形-时间曲线,对这些变形曲线特征和规律进行分析研究,建立了针对性的黄土滑坡综合预警模型。将变形速率阈值和改进切线角作为滑坡预警的重要指标,建立了4级预警判据,通过自主研发的"地质灾害实时监测预警系统"实现滑坡的实时自动预警,并将预警信息与当地的群防群测信息平台对接,为防灾应急避让提供直接依据。2017年以来已先后6次对黑方台黄土滑坡实施成功预警,避免了重大人员伤亡,取得显著的防灾减灾效果。     

降雨引发的兰州黄土滑坡时空规律分析和临界降雨量预测

开展降雨型黄土滑坡预警对于区域性防治滑坡具有重要意义。本研究在收集1985~2015年兰州市降雨型黄土滑坡历史数据的基础上,运用反距离权重插值(IDW)和核密度估算(KDE)方法揭示了降雨引发黄土滑坡的时空分布规律。该文基于统计学的基本原理,运用相关性和偏相关性等方法建立适合兰州市的有效降雨量模型。通过拟合有效降雨量与滑坡因子的线性回归关系,确定引发黄土滑坡的临界降雨量阈值,设定兰州市黄土滑坡的降雨量危险性预警等级。研究表明:(1)兰州市黄土滑坡灾害点沿着黄河及其支流沿岸分布,城关区滑坡点最多且呈环形分布,西固区次之,其他地区分布较少;(2)降雨是兰州市及其周边地区黄土滑坡的关键诱因,10d有效降雨量与滑坡因子均呈现显著正相关特性,其相关系数达到0.698;(3)依据10mm、20mm和40mm临界降雨量阈值将预警等级划分为低、中、高3个危险性等级。     

Landslides triggered by slipping-fault-generated earthquake on a plateau: an example of the 14 April 2010, Ms 7.1, Yushu, China earthquake

On 14 April 2010 at 07:49 (Beijing time), a catastrophic earthquake with Ms 7.1 struck Yushu County, Qinghai Province, China. A total of 2,036 landslides were interpreted from aerial photographs and satellite images, verified by selected field checking. These landslides cover about a total area of 1.194 km². The characteristics and failure mechanisms of these landslides are presented in this paper. The spatial distribution of the landslides is evidently strongly controlled by the locations of the main co-seismic surface fault ruptures. The landslides commonly occurred close together. Most of the landslides are small; there were only 275 individual landslide (13.5 % of the total number) surface areas larger than 1,000 m². The landslides are of various types. They are mainly shallow, disrupted landslides, but also include rock falls, deep-seated landslides, liquefaction-induced landslides, and compound landslides. Four types of factors are identified as contributing to failure along with the strong ground shaking: natural excavation of the toes of slopes, which mean erosion of the base of the slope, surface water infiltration into slopes, co-seismic fault slipping at landslide sites, and delayed occurrence of landslides due to snow melt or rainfall infiltration at sites where slopes were weakened by the co-seismic ground shaking. To analyze the spatial distribution of the landslides, the landslide area percentage (LAP) and landslide number density (LND) were compared with peak ground acceleration (PGA), distance from co-seismic main surface fault ruptures, elevation, slope gradient, slope aspect, and lithology. The results show landslide occurrence is strongly controlled by proximity to the main surface fault ruptures, with most landslides occurring within 2.5 km of such ruptures. There is no evident correlation between landslide occurrences and PGA. Both LAP and LND have strongly positive correlations with slope gradient, and additionally, sites at elevations between 3,800 and 4,000 m are relatively susceptible to landslide occurrence; as are slopes with northeast, east, and southeast slope aspects. Q₄ al-pl, N, and T₃ kn ¹ have more concentrated landslide activity than others. This paper provides a detailed inventory map of landslides triggered by the 2010 Yushu earthquake for future seismic landslide hazard analysis and also provides a study case of characteristics, failure mechanisms, and spatial distribution of landslides triggered by slipping-fault generated earthquake on a plateau.     

A review of assessing landslide frequency for hazard zoning purposes

The probability of occurrence is one of the key components of the risk equation. To assess this probability in landslide risk analysis, two different approaches have been traditionally used. In the first one, the occurrence of landslides is obtained by computing the probability of failure of a slope (or the reactivation of existing landslides). In the second one, which is the objective of this paper, the probability is obtained by means of the statistical analysis of past landslide events, specifically by the assessment of the past landslide frequency. In its turn, the temporal frequency of landslides may be determined based on the occurrence of landslides or from the recurrence of the landslide triggering events over a regional extent. Hazard assessment using frequency of landslides, which may be taken either individually or collectively, requires complete records of landslide events, which is difficult in some areas. Its main advantage is that it may be easily implemented for zoning. Frequency assessed from the recurrence of landslide triggers, does not require landslide series but it is necessary to establish reliable relations between the trigger, its magnitude and the occurrence of the landslides. The frequency of the landslide triggers can be directly used for landslide zoning. However, because it does not provide information on the spatial distribution of the potential landslides, it has to be combined with landslide susceptibility (spatial probability analysis) to perform landslide hazard zoning. Both the scale of work and availability of data affect the results of the landslide frequency and restrict the spatial resolution of frequency zoning as well. Magnitude–frequency relationships are fundamental elements for the quantitative assessment of both hazard and risk.     

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。     

基于预警隶属度函数多模型融合的滑坡预警方法

不同的滑坡预报模型存在预报同一滑坡可能提前也有可能延迟、预报精度差异较大的问题,而且,融合多模型预警方法未能充分体现个体模型预报特征,其融合预警精度不高。在分析模型可靠性的基础上,区分预报提前和延迟2种情况,设计不同的发生滑坡隶属度函数,以最低风险原则确定滑坡预警隶属度函数,利用模糊积分实现多模型融合滑坡预警。利用16个已知滑坡对预报模型进行可靠性评价,另选4个已知滑坡分别进行滑坡发生3d前和1d前多模型融合预警验证实验,结果表明,多模型融合预警虚警率比多个单一模型平均虚警率分别降低16.6%和25.0%。实验表明利用预警隶属函数进行多模型滑坡预警能提高预警精度20.0%左右。     

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。     

Climatic effect of ENSO associated with landslide occurrence in the Central Andes, Mendoza Province, Argentina

Temporal distribution of landslides can be verified by means of climatic anomalies linked to the ENSO phenomenon. An increasing number of landslides triggered by rainfall have been recorded during warm episodes (El Niño) in the Cordillera Frontal, and a decreasing number during cold episodes (La Niña), concluding that this geological province is mainly influenced by the Pacific Anticyclone. However, slope instability in the Precordillera, located east of the Cordillera Frontal, seems to be mainly influenced by the Atlantic Anticyclone. Analysis of variance shows that there is no significant difference between landslide records and cold-warm episodes, and a higher number of landslides were recorded in years linked to wet periods than during dry periods. Furthermore, the precipitation threshold value associated with landslide occurrence and antecedent precipitation are analysed.