The influence of intense rainfall on the activity of large-scale crystalline schist landslides in Shikoku Island, Japan

Many large landslides in the crystalline schist region of Shikoku Island, Japan, are susceptible to intense rainfall. Through the use of on-site monitoring systems, the activity of landslides and their meteorological triggers can be assessed. Continuous high-intensity rainfall was found to play a key role in provoking landslide movement. This paper investigates the influence of intense rainfall on the activity of crystalline schist landslides by examining rainfall and displacement of four typical landslides. By defining and calculating the effective rainfall and the relative landslide displacement, the relationship between intense rainfall and rainfall-induced landslide movement was analysed. Results indicate that the intense rainfall-induced landslide movement can be correlated with the effective rainfall. From these results, two rainfall thresholds were identified for the landslide risk management of Shikoku Island.     

Mechanism of creep movement caused by landslide activity and underground erosion in crystalline schist, Shikoku Island, southwestern Japan

The mechanism of creep movement of the Zentoku landslide in crystalline schist has not been studied in detail because of the steepness of the slope, very slow movement, low population density and complex topographic and geologic characteristics. Sassa et al. (1980: Proc. INTERPRAEVENT 1, 85–106) and Sassa (1984: Proc. 4th International Symp. on Landslides, Toronto, vol. 2, pp. 179–184; 1985. Geotechnical classification of landslides, Proc. 4th International Conference and Field Workshop on Landslides, Tokyo, pp. 31–40; 1989: Landslide News, Japan Landslide Society, No. 3, pp. 21–24) monitored landslide movement and groundwater level at the Zentoku landslide on Shikoku Island, southwestern Japan, and suggested that the mechanism may be caused by underground erosion. To study the influence of underground erosion at this site, continual monitoring of suspended sediment and water discharge from a groundwater outlet (i.e. a spring) was implemented. The locations of groundwater flow paths were determined, as were the amounts of discharged sediment. Slope deformation was monitored by means of a borehole inclinometer. The conclusions were as follows: (1) the flow paths were found to be on or above the shear zones in which underground erosion has occurred; (2) in addition to being a result of precipitation and groundwater discharge, sediment discharge is affected by landslide activity; and (3) the mechanism of creep movement is an interrelated chain process that combines underground erosion caused by landslide activity with landslide activity caused by underground erosion. Thus, landslide activity increases erosion susceptibility and transportation of soils within the mass, and underground erosion causes instability of the landslide mass, in turn.

This mechanism can explain the observed phenomenon that the Zentoku landslide not only moves actively during heavy rain, but also continues to creep throughout the year.     

日本结晶片岩滑坡的活动特点及与降雨的关系

日本四国地区分布有大量具有独特地质条件和活动特征的结晶片岩滑坡。长期的实地观测结果表明,季节性的集中降雨是影响此类滑坡活动的主要因素。文章基于对此类滑坡活动观测资料和降雨资料的综合分析,阐述了结晶片岩滑坡的活动特点以及集中降雨对其的影响作用。通过对有效雨量和滑坡位移等反映降雨影响和滑坡活动状况参数的分析,揭示了集中降雨与滑坡活动之间的关系,并且确定了对该地区滑坡活动产生影响的降雨特征,为此类滑坡灾害的防治与管理提供了依据和评价指标。     

基于危险度区划的县级区域降雨引发滑坡的风险预警方法——以四川省米易县降雨滑坡为例

降雨滑坡预警在世界上开展广泛,但对小区域的降雨滑坡风险进行预警尚不多见。以通用的风险定义为基础,首先对目标区域——四川省米易县的地质灾害进行调查,以典型滑坡进行反演,获得灾害的本底因素,按贡献率权重叠加法进行危险度分区;通过对承灾体的调查确定承灾对象,并将各承灾对象按密度由行政界限向1km×1km的网格单元转化后叠加形成易损度分区。二者相乘完成风险分区。对研究区域近5年逐日降雨数据与172条地质灾害记录进行分析,按前期日降雨量模型得到降雨阈值,根据滑坡空间概率和降雨引发滑坡的时间概率叠加的结果,得到研究区域的降雨滑坡概率,对照风险分区,完成风险预警。     

基于危险度区划的县级区域降雨引发滑坡的风险预警方法——以四川省米易县降雨滑坡为例

降雨滑坡预警在世界上开展广泛,但对小区域的降雨滑坡风险进行预警尚不多见。以通用的风险定义为基础,首先对目标区域——四川省米易县的地质灾害进行调查,以典型滑坡进行反演,获得灾害的本底因素,按贡献率权重叠加法进行危险度分区;通过对承灾体的调查确定承灾对象,并将各承灾对象按密度由行政界限向1km×1km的网格单元转化后叠加形成易损度分区。二者相乘完成风险分区。对研究区域近5年逐日降雨数据与172条地质灾害记录进行分析,按前期日降雨量模型得到降雨阈值,根据滑坡空间概率和降雨引发滑坡的时间概率叠加的结果,得到研究区域的降雨滑坡概率,对照风险分区,完成风险预警。     

基于降雨滑坡机理的水文过程监测系统设计

本文在简要回顾前人降雨滑坡水文过程研究的基础上,针对深圳市某一填土滑坡,设计了降雨诱发滑坡的水文过程全自动监测系统,可以用来监测滑坡点的降雨特征、饱和-非饱和入渗过程、自由水渗流过程及微承压水渗流过程等降雨条件下斜坡的水文响应过程。该监测系统的提出在降雨条件下微承压水渗流过程的监测方法,体现了基于降雨滑坡水文过程的监测设计思想,不仅有助于降雨滑坡水文作用机理的研究,还给相关工作提供了有益的借鉴意义。     

湖南茶陵滑坡空间预警的降雨临界值初步分析

湖南省茶陵县位于湖南东部,滑坡是县内分布最广、危害最大的地质灾害类型,且有土质、浅层、规模小、降雨诱发的特点。本文以茶陵县已知发灾时间的滑坡作为样本,建立滑坡灾害的发生与降雨量的统计关系,确定导致茶陵县不同区域滑坡发生的临界降雨量,最后利用地质-气象耦合的预报模式得出茶陵县滑坡灾害气象预警的分级和分区。     

基于无限边坡算法的降雨型滑坡预警系统的模型试验研究

滑坡预警系统是减少降雨型滑坡灾害的重要手段,其中针对具体单个滑坡失稳的预警系统,尽管具有较好的物理判断依据,但由于其构造机制较为复杂,目前仍然比较少见。基于无限边坡算法构建了较为简单的实验室降雨型滑坡技术性预警系统,并详细介绍了该系统的预警思路、预警时间计算原理、信息交流及反馈的实现。通过模型试验结果考察该预警系统在估算不同降雨强度及不同初始含水状态下滑坡失稳时间的表现,并对模型试验结果、预警能力进行分析。结果表明,基于无限边坡算法的预警系统的预警能力尽管受到降雨侵蚀、滑动面位置、初始含水状态的影响,但仍然具有较好的准确性。     

基于H-P滤波法、ARIMA和VAR模型的库区滑坡位移综合预测

受库水位涨落及降雨等影响,库区滑坡位移表现出明显的周期性。基于位移时间序列分析,将滑坡监测位移分解为趋势项与周期项之和。趋势项反映滑坡变形的长期趋势,其主要受滑坡本身地质结构等因素影响。周期项反映滑坡变形的波动性,其主要受外部因素影响。以三峡库区巫山塔坪滑坡为例,考虑长江水位与降雨量影响,采用H-P滤波法从滑坡位移中分解出趋势项及周期项,利用差分自回归滑动平均模型（ARIMA）对趋势项进行平稳处理并计算趋势项预测值,利用向量自回归模型（VAR）计算周期项预测值。趋势项预测值与周期项预测值之和为滑坡位移预测值。与实际监测值及多种方法分析比较,表明综合预测所得结果能较好反映滑坡变形的趋势性和波动性,位移预测效果较好。     

四川雅安市雨城区地质灾害预警系统研究

区域地质灾害的敏感性评价与诱发因素评价是区域群发性地质灾害预警预报的基础。文中以四川雅安市雨城区为例,系统介绍了区域地质灾害预警预报的方法。在区域地质灾害敏感性评价及区域降雨监测的基础上,研究了降雨诱发区域群发性地质灾害的规律,得出了地质灾害降雨阈值。研究了降雨诱发地质灾害预警预报的方法,建立了大中比例尺的地质灾害预警预报系统,并在四川雅安雨城区开展了系统运行。文中论述的方法可以用于县(市)级的地质灾害预警预报工作。模拟运行及实际运行效果表明,本方法效果较好,能够在类似区域进行推广。     

云南小江流域滑坡关键影响因子研究

确定诱发滑坡失稳的关键因素是滑坡研究的一个重要内容。采用不同影响因子图层进行危险性分区结果存在明显差异,这是由于第一因子对于滑坡变形失稳的贡献程度不同,即不同影响因子与滑坡的相关性不同。在进行滑坡灾害分析时,必须首先确定影响滑坡的关键因子以建立准确的统计分析模型。采用滑坡确定性系数的合并检验方法,在GIS中对云南小江流域进行了滑坡影响因子分析,并确定了影响滑坡的关键性因子。据此建立的多元统计分析预测模型经检验具有较高精度,要以为小江流域的灾害防治、规划建设提供科学依据。     

基于GIS和本底因素贡献权重模型的区域滑坡危险性评价—以重庆市万州区为例

滑坡危险性评价是滑坡风险管理的重要内容和基础,其结果的好坏直接影响到管理的成效。在目前全国还没有统一评价方法和体系的情况下,以重庆市万州区为研究区域,利用一种物理意义明确并且易于操作的评价模型——本底因素贡献权重模型,在GIS软件中进行滑坡危险性评价。经过检验符合实际情况：高危险度区占全区面积的22.3%;中危险度区占全区面积的40.7%;低危险度区占全区面积的37.0%;高、中危险度区所包含的滑坡个数占到全区滑坡总数的77.6%。     

Quantitative monitoring of aquatic humic substances in Lake Biwa,Japan, using the DAX-8 batch method based on carbon concentrations

Aquatic humic substances (AHS) have been intensively studied because they have a number of significant biogeochemical functions in water chemistry. In order to evaluate such functions, which are regulated by their quantity and quality, a quantitative understanding of AHS is necessary. This study shows the seasonal and vertical changes in the AHS concentration in Lake Biwa, the largest monomictic lake in Japan, over 4 years. The concentration of dissolved organic matter carbon (DOM-C) and AHS carbon (AHS-C) ranged from 0.85–1.6 mg C/l and 0.32–0.71 mg C/l, respectively. The percentages of AHS-C in the DOM-C ranged from 32% to 65%. At all depths, the DOM-C decreased and the AHS-C slightly increased or remained at nearly the same level, suggesting that the quality of the water may have changed mainly due to changes in the composition of the organic matter. Although the AHS-C to DOM-C ratio fluctuated and had no seasonal tendency, the average AHS-C ratio increased during the 4 year monitoring period. Because AHS can influence the entire food web starting with phytoplankton, unraveling the mechanism by which they accumulate remains an important goal.     

土壤环境质量支持向量机预测模型初探——以湖南长沙、株洲、湘潭地区为例

针对土壤环境质量时序连续监测数据缺乏的现状以及城市建设发展需要,笔者试图通过建立土壤环境质量影响因素预测模型,实现利用影响因素对土壤环境质量进行预测评估。基于支持向量机相对传统经验模型除了更适合样本少情况以外,还具有泛化力强、精确度较高的优势,尝试建立基于支持向量机的土壤环境质量预测模型。研究选择时序连续的9个土壤环境质量影响因素,如国内生产总值、有害废水、废气、固体废物产生量、人口总数、年降雨量、植被覆盖面积等作为土壤环境质量预测评价因子,以长沙、株洲、湘潭地区1986年和2003年的879个土壤样品的Cu、Pb、Zn、Cd、Co、Ni、Cr、Mn含量和17年的51个影响因素样本数据作为学习和预测检验样本,采用遗传算法优选并确定了高斯核函数参数(γ)、损失函数不敏感度(ε)以及惩罚因子参数值(C),它们分别为1.021、0.000416和1012。优化逼近了土壤环境质量与影响因素的关系隐函数,获得基于支持向量机的土壤环境质量预测模型,检验结果显示了模型的有效性。     

GM(1,1)分解模型与ARIMA模型在岩溶地下水模拟中的对比研究——以柳林泉流量模拟为例

本文运用GM(1,1)分解模型和ARIMA模型分别模拟柳林泉流量。根据影响特征将泉水流量变化分为两个时段研究:1957—1973年泉水流量处于自然状态;1974—2009年泉水流量受气候变化和人类活动双重影响。运用第1时段的数据建模获得自然状态下泉水流量的模型,将模型外推,获得第2阶段自然状态下泉水流量,然后根据水量平衡原理,减去同期实测流量,获得人类活动对泉水流量衰减的贡献。GM(1,1)分解模型的结果显示,从20世纪70年代到21世纪初柳林泉衰减量为2.26m3/s;ARIMA模型的结果为2.32m3/s;与同期实际衰减量2.27m3/s比,相对误差分别为0.44%和2.20%,表明两种模型都适用于泉水流量的模拟。对比人类活动和气候变化对柳林泉流量衰减的贡献,两个模型得到同样结果,即人类活动的贡献是气候变化的8～9倍。实证研究显示,GM(1,1)模型适用于指数序列的模拟,对具有周期波动的泉水流量,可通过周期修正提高精度;而ARIMA模型能够较好地反映泉水流量相对于降水量的时间滞后效应,能比较准确地模拟泉水流量与降水量的量化关系。