降雨型浅层黄土滑坡危险性评价与区划

黄土高原是我国地质灾害最为发育的地区之一,其中降雨诱发的浅层黄土滑坡又最为典型。以典型黄土地貌区-柳林县为例,应用SINMAP模型,探讨模型在黄土地区的适用性,分析了随着研究区内降雨量的增加,滑坡变形失稳区域的面积变化、分布位置和扩展趋势。研究表明,随着降雨量的增加,滑坡所处位置逐渐由稳定状态向失稳状态发展,位于失稳分区的滑坡数量逐渐增加,说明降雨对该研究区的斜坡稳定性影响较为明显。通过将模拟结果与实际发生的由降雨触发的滑坡灾害进行对比分析,可以得出SINMAP模型在黄土地区,对区域性降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性的模拟预测有效,可以用于黄土地区浅层滑坡的稳定性评价研究。     

不同降雨条件下黄土高原浅层滑坡危险性预测评价

黄土地区浅层滑坡发育非常广泛,由于其具有分布规律性差、前期变形迹象小、分布范围大、面小点多等特征,目前还无法进行有效预测,因此给黄土地区工程安全带来严重威胁。根据无限边坡模型,结合降雨入渗-土体强度衰减规律和GIS（地理信息系统）技术,构建了不同降雨条件下黄土地区浅层滑坡发育危险性评价模型,并将该评价模型应用到延河一级支流幸福川流域,预测在有效降雨量30、50、100、200 mm条件下,该流域浅层滑坡发育程度,并与当前较为流行的SINMAP模型(地形稳定性模型)进行对比。结果表明：①不稳定和潜在不稳定浅层滑坡主要分布在末级河流的两侧和源头,稳定和较稳定区域主要分布在一级河流河道两侧和塬面上;通过对比分析,SINMAP模型计算的结果与本文建立的模型在降雨强度30 mm时的计算结果较为一致。②在本文建立的模型评价结果中,随着有效降雨量的增加,F_s（稳定性系数）<1.00的不稳定区域所占比例逐渐增加,从30 mm的1.12%到200 mm的4.79%;相反,稳定区域则出现逐渐减少的趋势。③根据已发生灾害点的分布,随着有效降雨量的增加,研究区域已发生的灾害点分布在F_s<1.25的比例明显增加,从30 mm的62%到200 mm的88%,在SINMAP评价模型中,研究区域已发生的灾害点的64%分布在不稳定和潜在不稳定区域内,说明本文所建立的评价模型具有一定的精度。通过与SINMAP评价模型对比,本文建立的模型主要采用基于降雨入渗规律,而SINMAP评价模型主要基于降雨汇流过程,因此在利用过程中应根据区域特征选择利用。     

基于最大熵-无限边坡模型的降雨诱发浅层黄土滑坡稳定性评价方法研究

无限边坡（Sinmap）模型在评价降雨作用下浅层黄土滑坡稳定性时精度较低。针对这一问题,基于最大熵（Maxent）模型对Sinmap模型评价进行改进,构建了最大熵-无限边坡（Maxent-Sinmap）模型,评价降雨作用下区域性浅层降雨型黄土滑坡稳定性。以黄土滑坡高发区的陕西省志丹县为例,利用野外及室内相关工作获取地形、岩土体力学参数及地质灾害等相关数据,通过Maxent模型获取主要环境变量,再根据主要环境变量进行分区,通过Sinmap模型对降雨作用下不同分区的浅层黄土滑坡稳定性进行评价。研究结果表明：基于Maxent模型得到志丹县内滑坡主要受坡度、降雨量、地貌、道路缓冲区及归一化植被覆盖指数等5个指标影响,对历史灾点的贡献率分别为27.1%、20.3%、18.8%、18.7%、6.2%。相较于传统Sinmap模型,该模型不稳定区域灾点密度在小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨情况下分别提高了17.26%、16.54%、17.39%、14.20%、12.96%。Maxent-Sinmap模型计算结果相较于Sinmap模型计算结果具有更大的稳定区域,且稳定区的扩大区无历史灾点分布。表明该模型具...     

基于TRIGRS模型的浅层滑坡稳定性分析

采用基于网格的瞬态降雨入渗(TRIGRS)模型,以滑坡灾害频发的陕南安康市东部巴山东段白河县为研究区,探讨模型适用性及不同降雨条件下边坡稳定性空间分布规律。根据中国土壤分布图并结合已有研究,选取模拟所需的水土力学参数。将模拟所得研究区稳定性分布图与实际滑坡目录对比分析进行TRIGRS模型精度评估,分别模拟连阴雨和短时间强降雨两种降雨情景,探讨研究区边坡稳定性空间分布规律,结果表明:1)TRIGRS模型在模拟预测降雨诱发型浅层滑坡时,结合受试者特征ROC曲线进行精度评估,曲线下面积为0.752,说明此模型在白河县进行滑坡模拟时具有一定的合理性与准确性,能反应该地区滑坡灾害的空间分布特征;2)连阴雨情景模拟下,极不稳定区域主要集中在北部低山地貌区,以冷水镇和麻虎镇为主,随降雨历时增加向东部和南部增多,西部仓上镇、西营镇和双丰镇的极不稳定区域面积较少,能承受长时间连续性降雨。短时间强降雨对边坡稳定性的影响更为直接,极不稳定区域随降雨强度增大而增加,以冷水镇和麻虎镇为主要防范区域。结合地形分析,极陡峭区域边坡稳定性最差,无法承受持续性降雨和高强度降雨,较陡峭区域更易受到降雨历时和降雨强度的影响,而平缓区域则能承受长时间及高强度的降雨;3)TRIGRS模型根据不同降雨条件预测易发生滑坡灾害的区域,为滑坡实时预报警系统提供了新的可能方法。     

降雨激发浅层滑坡发育特征与阈值研究——以江西省全南县大吉山“2019.6.10”灾害为例

2019年6月10日江西省全南县大吉山社区流域在一次降雨量171 mm、最大小时降雨量40.5 mm作用下发生了116处浅层滑坡。通过影像识别、野外调查、GIS分析和数理统计等方法分析了该地区浅层滑坡的发育特征、地形特征及此次滑坡发生的降雨阈值。结果表明：（1）滑坡的特征参数表明降雨事件诱发的滑坡均为小型、浅层、形态以“宽薄型”为主的滑坡。（2）通过滑坡数量百分比（LSNP）和滑坡面积百分比（LSAP）等指标显示滑坡发育的地形条件中滑坡坡度、相对高程、地表曲率对滑坡具有较明显的控制作用,坡向和临空面对滑坡分布影响性不强,人类工程活动对滑坡发育的影响不容忽视。（3）利用现有预报模型,计算出该区域浅层滑坡发生的阈值P<0.21、0.21≤P<0.40、P≥0.40分别对应发生可能性小、中等和大,以及发生浅层滑坡需要的一次最小降雨量为70 mm。该成果可为类似地质背景地区的浅层滑坡风险管理和灾害预警提供重要参考。     

降雨入渗诱发黄土滑塌的模式及临界值初探

国内外对诱发滑坡的降雨阈值的研究多采用统计方法对历史滑坡和降雨量数据进行相关分析,而在分析过程中很少按降雨入渗诱发模式的不同进行分类.实际上,降雨临界值与被触发的滑坡类型紧密相关,不同模式的降雨可以触发不同类型和规模的滑坡,而不同类型的滑坡也“需要”不同的降雨临界值.本文以陕北黄土高原广泛发育的-种典型地质灾害-黄土滑塌作为研究对象,从定性分析降雨入渗的机理入手,探讨了不同入渗模式下雨水对滑塌的诱发作用,初步建立了缓慢下渗诱发型、下渗阻滞诱发型、下渗贯通诱发型三种降雨诱发黄土滑塌的模式.运用统计学的方法,对陕西北部地区25个县(市、区)1960年～2008年发生的有准确日期记录的227个黄土滑塌和降雨数据进行分类,建立了不同降雨入渗诱发类型下的黄土滑塌降雨临界值或预警值.     

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。     

基于Johnson分布体系黄土滑坡影响范围的概率预测

通过在甘肃省天水市进行大量的现场调查,收集已经发生的黄土滑坡数据并建立数据库,利用Johnson分布体系建立了多维滑坡变量模型并预测潜在滑坡发生后的堆积区滑体长度、滑坡体的面积和滑坡体的宽度。通过对比预测结果与验证组中滑坡体真实数据发现预测模型具有较好的精准度,以预测结果90%置信区间上边界作为影响范围的安全值,推导出研究区域内潜在黄土滑坡影响范围的预测公式,并以研究区域以外的同类型黄土滑坡数据加以验证发现预测公式对天水市内其他区域同类型的黄土滑坡的评估具有一定的适用性。预测公式中只有不稳定边坡高度作为自变量,这对现场快速评估不稳定黄土潜在滑坡危害、影响范围提供了极大便利。     

持续强降雨对黄土地区滑坡地质灾害的影响——以延安地区为例

2013年7月,延安市发生了自1945年有气象记录以来,强度最大、持续时日最长且间隔时间最短的强降雨。在此过程中,区内沟壑斜坡发育大量的滑坡地质灾害。通过野外调查和典型重大滑坡地质灾害隐患点工程地质勘查,分析了滑坡体形成原因和影响因素。结果显示:坡度角大于28°、坡体形态为阶梯型和复合型、有第四系坡积黄土堆积的斜坡在持续强降雨作用下产生滑坡地质灾害的概率高,同时当降雨量大于100 mm、土体浸湿深度大于55 cm时,产生坡面泥流灾害的可能性大。因此,黄土地区(延安)新建工程应避免在坡度陡、坡形复杂、坡积黄土较厚的斜坡危害区内选址,在降雨期间应密切监测降雨量,及时撤离疏散易发区内群众。     

确定性模型在黄土沟壑区斜坡稳定性预测中的应用

SHALSTAB耦合了稳态水文假定模型和无限斜坡稳定性模型,主要用于评价浅层滑坡稳定性的时空分布和发展趋势。选择黄土高原甘肃陇东地区华池县作为研究区,评价SHALSTAB模型在黄土沟壑区浅层滑动稳定性分析中的适用性和可靠性,利用1:5 000地形图获得了数字高程模型和地形坡度,以及室内和现场试验的物理力学参数,结合现场钻探和探槽得到的土层厚度分布和地表稳定性指数等级分布图。现场测量绘制的滑坡分布图与模拟结果对比和统计分析表明,SHALSTAB模拟的总体正确率为70.23%,滑坡预测正确率为72.33%,稳定状态预测正确率为67.51%,模拟效果良好。     

基于降雨响应的黄土丘陵区滑坡危险性预测研究——以宝鸡市麟游县为例

极端降雨易造成群发滑坡灾害,难以作为单体预测.为预测评估黄土丘陵区不同降雨强度诱发滑坡灾害危险性,论文在区域滑坡灾害特征研究的基础上,分析降雨强度特征及滑坡分布特征.以岭南滑坡为代表分析降雨诱发黄土-丘陵区滑坡的形成机制,介绍了无限斜坡模型原理、参数选取,利用GIS空间建模与分析功能,定量完成了无降雨、25 mm、50...     

A distributed hydrological–geotechnical model using satellite-derived rainfall estimates for shallow landslide prediction system at a catchment scale

This paper describes the potential applicability of a hydrological–geotechnical modeling system using satellite-based rainfall estimates for a shallow landslide prediction system. The physically based distributed model has been developed by integrating a grid-based distributed kinematic wave rainfall-runoff model with an infinite slope stability approach. The model was forced by the satellite-based near real-time half-hourly CMORPH global rainfall product prepared by NOAA-CPC. The method combines the following two model outputs necessary for identifying where and when shallow landslides may potentially occur in the catchment: (1) the time-invariant spatial distribution of areas susceptible to slope instability map, for which the river catchment is divided into stability classes according to the critical relative soil saturation; this output is designed to portray the effect of quasi-static land surface variables and soil strength properties on slope instability and (2) a produced map linked with spatiotemporally varying hydrologic properties to provide a time-varying estimate of susceptibility to slope movement in response to rainfall. The proposed hydrological model predicts the dynamic of soil saturation in each grid element. The stored water in each grid element is then used for updating the relative soil saturation and analyzing the slope stability. A grid of slope is defined to be unstable when the relative soil saturation becomes higher than the critical level and is the basis for issuing a shallow landslide warning. The method was applied to past landslides in the upper Citarum River catchment (2,310 km²), Indonesia; the resulting time-invariant landslide susceptibility map shows good agreement with the spatial patterns of documented historical landslides (1985–2008). Application of the model to two recent shallow landslides shows that the model can successfully predict the effect of rainfall movement and intensity on the spatiotemporal dynamic of hydrological variables that trigger shallow landslides. Several hours before the landslides, the model predicted unstable conditions in some grids over and near the grids at which the actual shallow landslides occurred. Overall, the results demonstrate the potential applicability of the modeling system for shallow landslide disaster predictions and warnings.     

天水市麦积区税湾地震黄土滑坡特征及其形成机制

以天水市税湾地震黄土滑坡为例, 依据野外调查和室内测试结果, 总结天水地区历史地震黄土滑坡特点, 剖析地震黄土滑坡发生的力学机制, 初步提出历史地震黄土滑坡的识别标志。税湾滑坡及柳沟右岸滑坡群属典型的地震黄土滑坡, 具有规模大、滑动面切割深、滑坡坡度小、成群成带分布和高位下滑等特点, 可作为识别历史地震黄土滑坡的重要标志。税湾滑坡及柳沟右岸滑坡群坡体具有明显的黄土/泥岩二元斜坡结构, 极易沿黄土/泥岩接触面滑动。当坡体受到地震力作用时, 地震产生的循环动荷载一方面降低滑坡岩土体的抗剪强度, 另一方面改变滑坡体的力学状态, 坡体应力平衡遭到破坏, 地震力增加坡体下滑力、减小坡体抗滑力, 导致坡体失稳发生滑坡。目前, 税湾滑坡处于欠稳定状态, 遇地震或强降雨有可能再次失稳下滑, 因而有必要进一步开展地震黄土滑坡的成灾模式研究, 为潜在强震区防灾减灾提供科学依据。      

A loess landslide induced by excavation and rainfall

The initiation of loess landslides is a common engineering problem during the construction of the expressway or other engineering works in the Loess Plateau of China. The engineers and researchers should devote themselves to the prevention of the initiation of loess landslides. This study focused on a loess landslide which was induced during the construction of an expressway in Shanxi Province of China. The stabilities of the loess hillside slope before and after excavation were analyzed using limit equilibrium analysis method and the strength reduction finite element method, respectively. The analysis results indicated that the loess hillside slope, before excavation, was stable under both natural state and rainfall conditions. The collapse of the loess hillside slope, or the initiation of loess landslides, after having been excavated, was induced by excavation and rainfall. The integrated stabilization method including four parts was used to stabilize the loess landslide. The four parts were a reinforced concrete piles row, a rubble concrete retaining wall, alteration of slope geometry, and interception and drainage of water. The initiation of the loess landslide might be evitable if it was given enough attention before excavation; thus, the problem of loess landslides should be paid big attention during the survey and design of the engineering works, not only during the construction.     

降雨诱发浅表层黄土滑坡机理实验研究

黄土较松散,内部大孔隙和垂直节理发育,因其特殊的结构为雨水的快速入渗提供了通道。降雨型黄土浅层滑坡已造成了大量的经济损失与人员伤亡。为了有效减轻降雨诱发黄土滑坡对社会和经济的影响,开展降雨型滑坡室内实验研究,具有重大的现实意义。本文旨在研究不同降雨形式和不同坡体结构对黄土斜坡变形破坏过程影响,设计并进行了3组室内物理模型实验,分别为持续强降雨斜坡实验、持续强降雨斜坡（带垂直节理）实验和间歇性强降雨斜坡实验,且每组斜坡内埋设体积含水率传感器、基质吸力传感器和孔隙水压力传感器3种传感器记录其内部变化。通过对每一个黄土斜坡体内传感器的读数变化及实验现象进行分析,同时对不同实验条件下实验过程及结果进行对比,进而得出降雨条件下浅表层黄土滑坡的变形破坏规律,总结出该类滑坡的破坏模式及其诱发机理。实验前期,随着体积含水率不断增大,基质吸力逐渐减小至基本稳定,土体强度随之减小,实验后期上部土体饱和,斜坡产生的变形和土体排水不畅产生了超孔隙水压力,有效应力随之减小,土体强度减小至最小,导致滑坡产生。同时,坡体结构对斜坡稳定性的影响大于降雨形式的影响。     

基于无人机倾斜摄影的黄土滑坡信息多维提取与应用分析

本文针对黄土地区地质灾害调查与评估需求,探索了一种基于无人机倾斜摄影影像和飞控数据的滑坡单体信息多维提取的方法.通过影像处理获得的DEM、DOM和实景三维模型等多维数据,对贾家村滑坡坡形、坡度、相对高差、植被覆盖率、纵坡比降、表面积与物源体积进行定量提取,结合区域气象数据分析了贾家村滑坡年均降雨量时空分布规律,利用相关...