湖南省山洪及其诱发的地质灾害状况与成因分析

湖南省山洪灾害严重，几乎年年都会有不同程度地发生。由十山洪灾害具有来势猛、水位上涨快、涨幅大、流速急等特点，常造成巨大的破坏，并诱发泥石流、滑坡崩塌、水土流失等地质灾害链，严重威胁着国家和人民生命财产安全。湖南省山洪灾害及其伴随的地质灾害主要受气候条件、地形地貌条件以及人类工程活动等因素影响。如何有效防治山洪灾害和因其诱发的地质灾害，己成为目前的紧迫任务。     

湖南省山洪灾害高发的原因分析及防治对策

山洪灾害是湖南省发生最频繁、损失最大的自然灾害之一.本文根据湖南省山洪灾害发生的实际情况,从湖南的自然地理、气象以及人类活动诸方面分析了该省山洪灾害高发的原因及主要致灾因素,指出了山洪灾害与湖区洪灾的不同特征,并提出了加强预测预报、规范人为活动和如何防灾避灾的对策.     

基于GIS的滑坡灾害危险性区划研究——以重庆市万州区为例

为了弥补滑坡灾害危险性区划研究中影响因子和等级划分的不确定性,结合前人研究成果,依据斜坡几何形态、岩性、地质构造、河流侵蚀、土地利用类型、人类工程活动、降水条件等影响因子与研究区实际已发生的滑坡灾害数之间的关系,编制重庆市万州区滑坡灾害危险性评价标准,并基于GIS技术和信息量模型法,计算滑坡评价因子的信息量,就万州区滑坡危险性进行区划,最后基于乡镇行政区对该区滑坡危险性区划进行细化。结果表明:建设用地、坡高为90～200 m的地形、1 024～1 060 mm的年降雨量以及侏罗系中统上沙溪庙组岩层等因素对万州区滑坡发生影响较大;根据滑坡灾害危险性评价标准,万州区滑坡灾害被划分为高、中、低、极低等4个危险区;应用信息量模型法得到的万州区滑坡危险性区划与实际情况比较吻合;高危险区和中危险区面积分别为564.4 km2和848.6 km2,分别占万州区总面积的16.3%和24.5%,主要分布于长江干流及支流两岸的居民相对集中区以及公路干线地段;高危险和中危险乡镇主要分布在万州区经济较为发达的长江干流两岸,尤其是左岸的黄柏乡、太龙镇、天城镇、李河镇等以及万州主城区。     

中国历史山洪灾害分布特征研究

中国山洪灾害发生频繁,区域分布差异性明显且难以预报,关于山洪灾害分布特征的研究对于山洪灾害预警、山洪灾害防治区规划等具有重要意义。本文以历史山洪灾害点为基础数据,以6个一级地貌大区（东部平原低山丘陵大区（Ⅰ）、东南低山丘陵平原大区（Ⅱ）、华北-内蒙东中山高原大区（Ⅲ）、西北高中山盆地高原大区（Ⅳ）、西南中低山高原盆地大区（Ⅴ）、青藏高原高山极高山盆地谷地大区（Ⅵ））为基本分析单元,统计对比不同地貌区域内山洪灾害数目、密度,并进一步分析山洪灾害随高程、高程标准差以及50年一遇6 h雨量（H6-50）的分布情况,从而获得中国历史山洪灾害的主要分布特征。结果表明：山洪灾害集中分布于东南低山丘陵平原大区及西南中低山高原盆地大区,占全国山洪灾害的60%左右。6 h雨量（H6-50）处于240~280 mm区域山洪灾害密度最大。高程标准差小于30 m区域山洪灾害密度较大。东南低山丘陵平原大区高程处于10~50 m间,高程标准差小于30 m,雨量（H6-50）在150~270 mm间地区山洪灾害密度较大;西南中低山高原盆地大区山洪灾害集中分布于高程600 m以下,高程标准差小于50 m,雨量（H6-50）大于120 mm地区。以地貌区划结果为基本分析单元相对于行政界线而言更有助于分析山洪灾害分布特征。     

重庆市山洪灾害时空格局及影响因素研究

山洪灾害时空分布规律及其影响因素研究,是山洪灾害研究领域中重点关注的问题。本文利用重庆市1950-2015年历史山洪灾害数据,采用平均中心、标准差椭圆、核密度分析和M-K突变检测等方法分析了重庆市历史山洪灾害时空分布规律,并在此基础上分析了山洪与各影响因素的相关性。结果表明：① 1950-2015年重庆市历史山洪灾害发生频次总体呈先稳定后上升的趋势,山洪灾害主要集中在5-9月发生,山洪灾害发生频次按年代际整体上呈指数增长趋势;② 重庆市山洪灾害发生具有明显的集聚性,相邻县域山洪发生频次较为相近,其中九龙坡区、南岸区、北碚区、璧山区山洪灾害密度均超过50次/1000 km ²,属于山洪灾害高发区域;③ 山洪灾害整体呈“西南-东北”分散,“西北-东南”聚集的空间分布格局。2010年前,山洪重心主要集中在涪陵区一带;2010年后山洪灾害分布方向向西北倾斜,重心移至忠县,聚集程度降低,山洪发生随机性变强;④ 2002年是重庆市山洪灾害突变的年份,突变以增多为主,主要集中在铜梁区、璧山区、九龙坡区、巴南区、彭水苗族土家族自治县和开县;⑤ 山洪影响因素探究表明高程和河网密度与山洪灾害密度呈正相关关系,而植被覆盖度与山洪灾害密度呈负相关关系,短历时的强降雨对山洪的发生有激发作用。研究结果对重庆市山洪防灾减灾具有重要意义。     

小流域山洪灾害危险性分析之降雨指标选取的初步研究

降雨是诱发山洪灾害的直接动力和激发条件,是山洪灾害危险性分析中不可或缺的重要指标。对于不同的研究区,不同频次和历时的降雨对山洪灾害的影响不同,危险性分析所选取的降雨指标也可能不同。本文基于1:5万小流域数据、历史山洪灾害空间分布数据和暴雨图集资料,以江西省婺源县小流域为例,采用相关分析法对初步选取的24个降雨指标进行相关性分析,筛选出相关性不强的降雨指标;利用GIS技术和基于局部Getis-Ord Gi*算法的优化热点分析工具对历史山洪灾害点进行空间聚类分析,获得研究区每个小流域山洪灾害危险度的估值,该值能够较好地反映小流域山洪灾害危险性的空间分布;通过地理探测器模型中的因子探测器和交互探测器对已筛选出的降雨指标和小流域山洪灾害危险度进行综合探测分析,从而获取对该研究区小流域山洪灾害危险性影响较大的降雨指标,即100年一遇最大6 h降雨和100年一遇最大24 h降雨。本文研究对小流域山洪灾害危险性分析降雨指标的定量选取具有参考和指导意义。     

利用改进的SCS水文预警模型提升山洪灾害风险应急制图的时效性——以长江经济带为例

山洪灾害防治是我国当前防汛减灾的薄弱环节,开展山洪灾害预警是防御山洪灾害最有效的方式之一,应急制图可为山洪灾害预警信息发布和决策部署提供有力的技术支撑。对于突发性强、时空过程变化剧烈的山洪灾害,常规应急制图方法的时效性难以满足实际需求。本研究利用参数少、结构简单的SCS模型能快速分析计算山洪灾害发生的可能性,结合“模型计算-应急制图-辅助决策”框架,以提升山洪灾害风险应急制图的时效性。2020年主汛期长江流域遭遇1998年以来最严重的汛情,迫切需要开展山洪灾害风险应急制图研究,本文以长江经济带为研究区开展研究。研究结果表明：(1)通过改进SCS模型,对划分的每个子流域进行气象数据的山洪灾害风险计算,并且通过构建前期基础数据库、快速数据处理工具,设计标准制图模板,提高了模型计算及应急制图效率,保证了应急制图的规范性,单幅应急专题图制图时间提升至约50 min;(2)将实时模型计算与应急制图结合,并且通过采用每日24 h降雨预报数据,实现专题图动态持续更新;(3)研究有效应用于2020年汛期长江经济带山洪灾害防御工作,累计制作150幅山洪灾害风险专题图支撑国家应急管理决策部署,取得了良好的...     

四川省山洪灾害时空分布规律及其影响因素研究

山洪灾害时空分布规律及其影响因素,是灾害时空数据挖掘领域所关注的重点问题。本研究采用1950-2015年四川省历史山洪灾害事件数据,结合地统计、地理探测器、空间分析等方法,系统地分析了四川省1950-2015年历史山洪灾害的时空分布规律及其影响因素。结果表明：① 1950-2015年四川省山洪灾害数量整体呈先稳定后增长的趋势;山洪灾害主要集中在5-9月,7月覆盖率100%。② 县域灾害频次在南-北方向呈递减分布趋势;平均降雨量（历史山洪灾害过程降雨的平均值）在东-西方向呈指数型增长趋势,南-北方向由中部向南北递减。③ 1950s-2010s和5-9月历史累计山洪灾害重心及各标准差椭圆中心集中在四川中部地区,向东北方向移动,累计灾害点空间分布呈西南—东北格局。④ 县域山洪灾害数量及平均降雨量呈空间正自相关。⑤ 地理探测器分析表明自然因素、降雨、人类活动等因素对山洪灾害时空分布影响较大,其中不同降雨指标、高程标准差、坡度是山洪灾害时空分布规律的主要驱动因素。研究结果对查清四川省山洪灾害时空分布特征及小流域山洪监测预警、风险评价、防治区划等提供坚实的理论基础和科技支撑。     

全国山洪灾害调查评价成果及规律初探

山洪灾害调查评价是1949年来水利行业最大的非工程措施项目,是规模最大的全国性防灾减灾基础信息普查工程,历时4年,涉及全国30个省305个市2138个防治县（区）,国土面积755万km²,人口近9亿。运用普查、详查、外业测量、分析计算等多种手段,掌握了中国山洪灾害防治区范围、人员分布、下垫面条件、社会经济、历史山洪灾害等基本情况,科学分析了山丘区小流域的暴雨洪水特性,评价了现状防洪能力,计算了预警指标,划定了危险区,为山洪灾害预警预报和应急救援决策提供了基础信息支撑。本文系统介绍了全国山洪灾害调查评价的核心要点,综述了调查评价成果,归纳了调查评价成果要素类型,揭示了全国山洪灾害防治区、人口、历史山洪灾害事件与预警能力的空间分布一致性,即山洪灾害各要素集中分布于青藏高原-四川盆地过渡带、川滇交界地区、黄土高原区、东部沿海地区及华北等地区,最后初步探讨了该成果的应用前景。全国山洪灾害调查评价成果将为中国山洪灾害监测预警预报体系建设及防灾减灾能力提升提供丰富的基础数据支撑。     

基于信息量模型的中国滑坡灾害风险区划研究

基于信息论发展起来的信息量模型是进行区域滑坡灾害风险评估的一种有效方法。GIS技术为滑坡灾害在不同模型条件下的风险评估提供了有效地技术支持。经过研究，开发出了基于MapGIS软件平台的滑坡灾害风险分析系统。在该系统支持下．采用信息量模型对中国范围内的滑坡灾害进行危险性分析。进而进行区域社会经济易损性分析。并在此基础上进行最终的滑坡灾害风险评估。     

基于三种机器学习算法的山洪灾害风险评价

依据洪灾风险概念模型,从触发因子、孕灾环境和承灾体3方面选取江西省的12个洪灾风险指标,采用k近邻、随机森林、AdaBoost 3种机器学习算法构建洪灾风险评价模型。利用精度、Kappa系数、ROC曲线（AUC值）3种定量评估指标评价洪灾风险模型,基于随机森林和Boruta特征提取算法共同分析指标重要性,最后对比3种模型绘制的江西省山洪灾害风险分区图并分析山洪灾害分布特征。结果表明：① AdaBoost模型的精度、Kappa系数和AUC值的平均值为别为0.902、0.870和0.826,精度和Kappa系数略优于随机森林,AUC值与随机森林相当,而k近邻模型的3种性能指标均低于前2种算法;② 农田生产潜力、年最大6 h暴雨均值、年最大1 h暴雨均值、归一化差值植被指数、年降雨量均值这5个指标对最终的洪灾风险形成具有非常重要作用;③ 江西省较高风险区与最高风险区的面积和约占江西省总面积的34.4%,且主要分布于高降雨量、高暴雨量、农田生产潜力大的山区。     

接入实时降雨数据的暴雨型洪涝灾害临灾预警方法

针对现有暴雨型洪涝灾害预警方法时效性差的问题,提出了一种接入实时降雨数据的暴雨型洪涝灾害临灾预警方法。根据时序分析模型由历史降雨数据和实时降雨数据分析识别异常降雨,并将异常降雨、地形起伏、高程和河网因素作为影响因子,构建暴雨型洪涝灾害风险指数,以"日"为时间尺度进行短时暴雨型洪涝灾害风险分析。从异常降雨致灾角度出发,根据降雨的异常程度将暴雨型洪涝灾害风险等级划分为无风险、低风险、中风险、中高风险和高风险5个等级,进而实现临灾预警,为防灾减灾提供一定的参考信息。以广东省清远市2014年5月的洪涝灾害为例,接入5月21日至5月26日期间逐日降雨量数据,实现了临灾风险分析。实验结果表明,六日内清远市阳山县中下区域发生暴雨洪涝灾害的风险较大,与实际灾情相吻合,达到了较好的预警效果。     

湖北省黄冈市降雨型滑坡气象预警判据

黄冈市是湖北省汛期地质灾害频发区之一, 地质灾害类型以滑坡为主, 其中75%为降雨型滑坡。通过统计分析黄冈市近10年滑坡与降雨的相关关系, 在考虑黄冈市地质灾害易发性分区基础上, 研究黄冈市降雨型滑坡的降雨阈值, 利用逻辑回归模型建立滑坡发生的概率预测模型, 再针对不同等级易发区提出对应的气象预警判据。最后以历史降雨及其滑坡事件检验预警判据的合理性与可信度。结果表明, 所建立的气象预警判据在时间尺度上由以往依托气象部门的中长期预警精细到了24 h的短临预警, 在空间尺度上确定了不同等级易发区的降雨型滑坡气象预警判据。预警准确率大幅提升, 显著提高了黄冈市降雨型滑坡气象预警精度, 可为临灾转移提供精细化的技术指导, 有效降低降雨型滑坡灾害带来的生命财产损失。      

The critical rainfall characteristics for torrents and debris flows in the Wenchuan earthquake stricken area

Critical rainfall assessment is a very important tool for hazard management of torrents and debris flows in mountainous areas. The Wenchuan Earthquake 2008 caused huge casualties and property damages in the earthquake-stricken area, which also generated large quantities of loose solid materials and increased occurrence probabilities of debris flows. There is an urgent need to quantify the critical rainfall distribution in the area so that better hazard management could be planned and if real time rainfall forecast is available, torrent and debris flow early-warning could be issued in advance. This study is based on 49-year observations （1954-2003） of up to 678 torrent and debris flow events. Detailed contour maps of 1 hour and 24 hour critical rainfalls have been generated （Due to the data limitation, there was insufficient 10 minute critical rainfall to make its contour map）. Generally, the contour maps from 1 hour and 24 hours have similar patterns. Three zones with low, medium and high critical rainfalls have been identified. The characteristics of the critical rainfall zones are linked with the local vegetation cover and land forms. Further studies and observations are needed to validate the finding and improve the contour maps.     

面向山洪预警的水雨情监测站网布设方法研究

山洪灾害是中国高频发、高死亡率的自然灾害之一。水雨情站网的合理布设及优化,有利于捕获区域暴雨、洪水情势变化的时空异质性,可显著提高中小流域山洪预警的精度,增强山洪灾害防御能力。本文以山洪灾害高发的福建省顺昌县为例,提出了面向山洪预警的水雨情站网布设方法。县内现状雨量和水位站网监测密度分别为37 km²/站和76 km²/站,主要分布在平原主干河流地区,山洪灾害重点防治区内站网布设不足,小流域暴雨山洪监测和预警能力较弱。针对上述问题,综合分析流域降雨时空特征、历史山洪灾害与山洪灾害预警预报需求,对研究区水雨情站网进行了合理性分析和布设研究,建议增设雨量站3座、水位站3座,其中一座水位站同时监测降雨过程,调整后县内雨量站和水位站的监测密度达到34 km²/站和68 km²/站。本文研究对山洪灾害高发区的水雨情站网布设具有参考和指导意义。     

Experimental Study of the Interaction between Building Clusters and Flash Floods

In recent years, flash flood disasters have occurred frequently in southwest China due to the increased frequency of extreme climate events. To solve this problem, great efforts have been made in studying the process of flash flood. However, little attention was paid on bearing body of hazard, the clusters of buildings. Thus the real disaster mechanism of flash flood remains unclear.Accordingly, based on the experiments of artificial flash floods in a conceptual solid model, this paper focuses on the flood-impacted inundation characteristics of the building clusters at different locations of the gully model, in order to obtain a better understanding of the disaster process and the interaction between the flash floods and building clusters. The results showed that, in a typical smallscale flash flood gully with hot and dry climate, 1)clusters of buildings on an alluvial fan could reduce about 35% of the flooding area by blocking the diffusion of the flood to the depression areas, and could also promote the deposition in lower reaches of the river channel by blocking the overbank flow from going back into the channel, making the width-depth ratio of the channel larger. 2) The flash flood rates of disaster and hazard on the alluvial fan are generally higher than that of the inner gully. For the inner gully,buildings located on the beaches along the lower river and the transitional areas of the straight channel and channel bends can easily be affected because of their lower elevations. For the alluvial fan, buildings nearby the meanders suffer the greatest impacts because of bank collapsing and flooding. 3) The safe vertical distance from a building to the river channel is 13 m for the buildings in the inner gully under extreme floods. Below this threshold, the smaller the vertical distance is, the greater the risk exposure is. For the buildings on the alluvial fan, especially for the buildings near the concave bank of the top rush point,the horizontal distance is more important, and the safe value is 80 m under extreme floods.