台风-非台风降雨型滑坡的多时段临界雨量值预测模型

统计确定临界降雨量是滑坡早期预警常用的方法。东南沿海地区台风暴雨不同于一般降雨, 常引发滑坡灾害, 从而威胁沿海地区人民生命财产安全。为了建立台风和非台风降雨型滑坡临界降雨量预测模型, 以浙江丽水市为例, 基于2010-2020年台风暴雨、非台风降雨诱发滑坡与降雨量的统计, 构建了丽水市滑坡发生概率和有效降雨量的关系, 提出了多时长临界降雨量预测模型, 并开展了台风和非台风降雨型滑坡预测模型结果的对比分析。结果表明, 非台风降雨与台风暴雨之间雨型和雨量差异是导致丽水市内2类降雨滑坡预测模型差异的主要原因; 以多时长预测模型确定的临界雨量值法和有效降雨天数更加符合丽水市降雨型滑坡的预测预报, 且预测精度相比于传统相关性分析法更高。研究成果对于开发区域降雨型滑坡预测模型具有理论意义, 对我国东南沿海地区汛期滑坡早期预警具有重要实际意义。      

基于I-D阈值的滑坡气象预警双指标模型

确定降雨阈值对于管控降雨型滑坡灾害风险具有重要意义。以浙江衢州市98处降雨型滑坡为例进行降雨阈值研究。在统计分析1970—2019年梅汛期间诱发滑坡降雨特征的基础上,首先对比分析I-D、E-D和E-I曲线建立的降雨阈值模型,然后基于I-D阈值建立以当日降雨量R₀和5 d有效降雨量R₅为预警指标的滑坡气象预警双指标模型,最后采用历史降雨和滑坡数据检验模型的合理性和可靠性。结果表明：(1)I-D模型对于降雨型滑坡的预测能力优于E-D和E-I模型;(2)按双指标模型反演衢州市历史50 a滑坡气象预警情况,红色、橙色和黄色预警的年均预警次数为1.5,3.2,9.3次,具有较高的合理性;20处验证滑坡点被双指标模型准确预警,其中15处为红色和橙色预警,此外模型成功预警了2014年全部8处降雨型滑坡;(3)用于检验模型预测能力的7处滞后性滑坡全部成功预警,其中3处橙色预警、3处黄色预警和1处蓝色预警。本研究提出的预警模型有助于衢州市滑坡气象预警发布,为政府部门开展风险评价和管理提供新思路与方法。     

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。      

基于洪峰模数的山洪灾害雨量预警指标研究

山洪灾害预警是防御山洪的重要非工程措施,雨量预警指标是山洪灾害预警的关键。目前的雨量预警指标计算方法对水文气象资料条件以及模型建模率定都有很高的要求,并不适用于基层防汛人员。因此,本文基于全国山洪灾害调查评价成果数据,提出了一种运用洪峰模数计算雨量预警指标的简便、易用的方法。该方法以小流域洪水计算推理公式为基础,将公式中流量与流域面积的比值用洪峰模数表示,得到基于洪峰模数的临界雨量估算公式,并考虑流域土壤含水量等因素,分析临界雨量变化阈值,最终得到雨量预警指标。本文以云南省绥江县双河小流域为例,计算结果显示不同时段（1 h、3 h、6 h）净雨量和预警时段呈线性关系。降雨损失计算中洼地蓄水和植被截留在不同时段相同,土壤下渗在不同的时段不相同。在此基础上,计算不同土壤含水量条件下,不同时段的雨量预警指标。最后,对临界流量、降雨损失和预警指标进行了合理性分析,结果显示预警指标和调查评价结果及实测降雨都比较接近,计算的预警指标合理。本研究为基层山洪灾害预警提供了一种快速、便捷的预警指标计算方法,为预警指标计算提供技术支持。     

基于LSTM＿TCN模型的降雨型滑坡时间概率预测及气象预警建模

如果滑坡发生时间信息不完备则会导致滑坡与降雨时序关系错误,以至于降雨阈值模型精度偏低。以重庆市万州区1995-2015年所发生的降雨型滑坡为研究对象,将区内严重缺失历史滑坡时间信息的恒合乡作为验证区,提出了一种基于长短时记忆网络(LSTM)融合时域卷积网络(TCN)的模型方法。该方法通过模拟降雨型滑坡发生时间与降雨量间的非线性关系,重建降雨型滑坡事件在某日发生的时间概率。将重建时间信息后的滑坡事件进行了验证与筛选,应用于累积有效降雨量-降雨历时曲线的合理划分,构建了滑坡气象预警模型。结果表明,本方法所预测滑坡时间概率平均值达到90.33%,高于人工神经网络(ANN)(71.17%)、LSTM(72.75%)和TCN(86.91%)的概率。利用预测概率高于90%的滑坡,将验证区18个时间信息扩充至201个。基于扩充时间信息后的滑坡数据所构建的气象预警模型比仅利用历史滑坡事件具有更合理的预警分级,在严重警告级别上有效预警率提升了42.86%。结果说明该方法可弥补野外调查中灾害数据时间信息不足的问题,为降雨型滑坡气象预警工作提供数据支撑,由此提高气象预警准确率。     

四川省滑坡灾害气象预警模型建立与验证

四川省滑坡灾害严重,特别是2008年之后,灾情显著加剧,如何预防滑坡灾害是保护人民生命财产安全的有效途径。滑坡灾害的预警模型研究是滑坡灾害预防领域的核心课题。本文对四川省滑坡灾害危险性进行了评价,并开展了滑坡灾害气象风险预警模型研究。①以确定性系数的方法量化坡度、地形起伏度、水文地质岩性、植被覆盖度、地震烈度和年均降雨量因子,建立逻辑回归模型,定量地进行四川省滑坡灾害危险性区划,并对结果进行验证。结果表明,四川省滑坡灾害高危险性区域成“Y”字型分布,此外川中、川东北地区滑坡灾害危险性也非常高,这与四川省滑坡灾害的空间分布情况相符。②在前期滑坡灾害与降雨量统计分析、滑坡灾害危险性评价的基础上,以滑坡灾害危险性评价为静态因子,日降雨量数据为动态因子,通过逻辑回归模型的结果,确定以当日降雨量概率化值、滑坡灾害危险性值、前一日降雨概率化值、前两日降雨概率化值、前三日降雨概率化值为临灾模型影响因子,各因子对预警结果影响程度按上述顺序递减,建立了地质-气象耦合的临灾气象预警模型。通过检验区数据对模型的检验表明,该预警模型能成功预警80%以上的滑坡灾害;通过滑坡灾害群发个例检验发现,该预警模型与四川省现用模型相比,预警区域明显减小,空报率和漏报率显著降低。     

降雨模式对震后泥石流起动模式影响的试验研究: 以九寨天堂沟为例

降雨过程中降雨强度的变化会影响土体渗透率及饱和过程, 从而改变土体的力学性质, 影响泥石流起动模式及破坏规模。为探究不同降雨模式对震后泥石流起动机制的影响, 自制了小比例模型槽, 结合可控雨型的降雨模拟系统, 进行了人工降雨诱发泥石流的室内模型试验; 基于不同降雨模式下泥石流的起动过程分析, 对坡体内部含水率和孔隙水压力的变化规律进行了研究。研究结果表明: 递增型降雨模式下泥石流发生突然, 呈整体滑坡转化为泥石流起动模式, 坡体破坏规模最大; 递减型降雨模式下表现为后退式溃散失稳起动模式; 均匀型降雨模式下则表现为溯源侵蚀起动模式; 中峰型降雨模式下以局部滑坡转化为泥石流起动模式; Ⅴ型降雨模式下则由坡面侵蚀加剧转化为泥石流启动模式, 破坏规模最小。研究结果可以为九寨沟地区泥石流的预报预警提供参考。      

汶川震区文家沟泥石流治理工程效果分析

汶川地震使文家沟内产生大型滑坡并解体成碎屑流堆积在沟道内,成为一条高频泥石流沟,在后期降雨作用下发生了多次泥石流灾害。根据文家沟泥石流的特点,采取了“水沙分离、固护拦停、监测维护”的治理措施进行综合治理,使泥石流起动方式由碎屑堆积体冲刷侵蚀转变为支沟沟床起动。治理后文家沟4个雨季内共发生了3次泥石流,治理工程有效减小了泥石流的规模和危害,但引水截流的实施也伴随了上游清淤等长期性的问题,需进一步重视。通过获得的降雨参数建立了文家沟泥石流临界雨量阈值模型,实施治理工程后泥石流临界雨量有明显提高,并逐年缓慢增长。      

降雨促发黄土滑坡的启动机制模拟

黄土滑坡和降雨关系尤为密切。为深入研究降雨入渗对滑坡的促发作用,在对陕西西安地区“9·17”灞桥滑坡现场勘察的基础上,利用数值模拟方法系统研究了黄土边坡在降雨入渗条件下土体相关物理力学指标的变化响应特征及时空分布规律;从滑动面安全系数变化的角度分析了边坡的失稳过程,并揭示了该类滑坡的启动机制。结果表明：(1)降雨入渗首先引起坡面土体的基质吸力逐渐降低,而且不同分布位置的降幅不同;(2)滑坡启动前,坡体的高体积含水量范围随降雨明显扩大,且体积含水量表现出从古土壤层向邻近黄土层递减的规律;(3)边坡的水平方向位移自坡面中部向坡体的上下部呈放射状递减特征,垂直方向位移由上至下逐渐减小,而临界滑动面的安全系数也随降雨入渗过程逐步递减;(4)节理处土体的孔隙水压力和体积含水量的变化响应时间及幅度都早于且强于坡体其他区域,坡体内最大剪应变的区域分布与坡面基本平行,模拟结果与原型滑坡一致;(5)基于黄土独特的水敏性、地质构造和人类工程活动等诱因的影响,加上节理裂隙为水的入渗和运移提供了优势通道,降雨加速了黄土潜蚀和坡体结构破坏过程,改变了边坡内部应力场、位移场和水文地质条件,进而促发了滑坡。     

库水位下降及降雨作用下麻柳林滑坡稳定性评价与预测

研究库水位升降与降雨影响下三峡库区堆积层滑坡的稳定性变化特征,并对其进行预测具有重要意义。建立了三峡库区万州区麻柳林滑坡的地质模型,基于P Ⅲ型分布曲线对降雨重现期进行分析后共设置了12种计算工况;利用Geostudio软件对滑坡稳定性进行了模拟。结果表明:库水位下降和降雨入渗均会使滑坡稳定性系数减小,不仅变化幅度与库水位下降速率和降雨强度均为正相关关系,而且滑坡稳定性对于降雨条件更加敏感。2种最不利工况条件下的滑坡稳定性系数分别为0.95和0.949,此时滑坡失稳破坏。利用灰色模型对最不利工况下的滑坡稳定性系数进行了滚动预测,其MAPE为2.86%,MSE为0.033,预测精度优于多项式模型。