暴雨型泥石流预警模型初步研究

2010年8月13日四川都江堰市龙池地区暴发了特大规模的群发性暴雨型泥石流过程,给龙池地区的震后恢复重建带来了巨大的灾难,因此,研究该区泥石流发生机理和预警十分必要。本文在总结前人关于泥石流暴发与降雨条件研究成果基础上,发现泥石流物源含水量及地表径流流深等是导致流域内松散物源启动的主要原因。根据其前期降雨量和有效降雨强度等特征,建立了泥石流流域物源土体颗粒个别启动、局部启动和大量启动的判别式,建立了适合该区域暴雨泥石流预警模型,将可能诱发泥石流暴发的不同降雨条件划分为蓝、黄和红色3个危险等级,为该区泥石流监测预警提供了科学依据。     

含优势渗流层边坡降雨入渗下的可靠度分析

含优势渗流层边坡在降雨入渗的作用下其渗流场往往具有较高的不确定性,这给边坡的稳定性评价带来困难,通常采用概率的方法解决此类问题。针对含优势渗流层边坡降雨入渗下的可靠度问题,通过将应力分析中的点估计-有限元法引入到边坡渗流-稳定性分析,提出了考虑优势渗流层渗透特性不确定性的渗流概率分析和边坡可靠度分析方法;其次以广西某含碎石夹层土坡为例,分析了降雨入渗下碎石夹层的优势渗流效应及渗流概率,并基于此开展了该边坡降雨入渗下的可靠度分析。结果表明:①含优势渗流层边坡雨水沿优势渗流层渗入坡体内部的深度显著高于沿坡面渗入的深度;优势渗流层渗透特性的不确定性对渗流结果的影响较大,使得边坡稳定性分析具有较强的不确定性;②随着雨水入渗持时的增加,含优势渗流层边坡不同滑动面的失效概率总体呈现增加趋势,最危险滑动面的位置不断向边坡下部演化;依托工程滑动面位置的预测结果与工程实际吻合;③提出的概率分析方法适用于分析含优势渗流层边坡降雨入渗影响下的稳定性问题,而且具有计算量小的优势,可作这类边坡可靠度分析的一种新方法。      

雷州半岛降雨特性与地表径流关系的小区试验

通过对试验小区观测值的分析和研究 ,发现本地区径流量与降雨量呈线性正相关 ,径流量与各瞬时雨强表现出幂函数的关系。径流量与降雨参数 (降雨量、30min最大瞬时雨强和降雨历时 )之间的三元线性回归分析表明 ,除裸地相关性不显著外 ,林地和农地相关性都达到极显著水平 ,可作为估测该区径流量大小的指标。     

降雨强度及集中程度变化对河川径流的影响分析

本文通过对汾河静乐站不同年代降雨强度及集中程度变化对河川径流的影响分析,得出了河川径流的减少并非受短时、高强度降雨变化的影响,主要是由年降水量持续减少和人类活动致使水文下垫面条件改变所造成的.     

均质非饱和边坡降雨入渗解析解及在黄土边坡的应用

降雨诱发的黄土边坡失稳非常普遍。建立黄土边坡渗流场计算模型,基于非饱和土渗流控制方程。采用VG函数和Gardner函数分别描述土-水特征曲线和渗透系数曲线,利用行波约化和级数展开法推导降雨入渗解析解。利用数值反演法将模型试验数据对土-水参数拟合,证明了该解析解的有效性。对比分析试验值与解析解在不同工况下体积含水率分布规律,分析结果表明：边坡试验模型中的浅层测点体积含水率试验值与解析解较为接近,试验值在浸润锋下移的过程中所达到的体积含水率峰值相比解析解较小;边坡试验模型中的深层测点体积含水率试验值与解析解在前期存在一定误差,深层测点体积含水率解析解在初期增长速度相较于试验值较快,主要原因是较深土层浸润锋的滞后性。     

基于深度学习的雷达降雨临近预报及洪水预报

为探究深度学习的雷达降雨临近预报在流域洪水预报中的适用性,采用U-Net、嵌入注意力门的Attention-Unet和添加转换器的多级注意力TransAtt-Unet开展雷达降雨临近预报,将预报降雨作为HEC-HMS水文模型的输入,对柳林实验流域进行洪水预报。结果表明：1 h预见期时,Attention-Unet对短时强降雨预报结果较好,TransAtt-Unet预报降雨模拟的洪峰流量和径流量相对误差小于20%,各深度学习模型对量级较大的降雨和洪水预报精度较高;2 h预见期的预报降雨强度、降雨总量、洪峰流量和径流量存在显著低估,U-Net能取得相对较好的降雨预报结果。基于深度学习的1 h预见期雷达降雨临近预报及洪水预报可为流域防洪减灾提供科学依据。     

基于易发性分区的区域滑坡降雨预警阈值确定——以云南龙陵县为例

滑坡所处不同易发等级的区域,降雨预警阈值差别较大。为提高滑坡降雨预警的针对性和准确率,文章以野外地质调查和滑坡易发条件分析为基础,结合信息量模型和层次分析法开展滑坡易发性评价,再通过滑坡发生概率与前期累计降雨量的相关性分析,分区进行滑坡降雨预警阈值模型研究。结果表明：坡度、高程、距断层距离、工程地质岩组、水系是龙陵县滑坡的主要孕灾地质条件;龙陵县滑坡非易发区面积为14.33 km²,低易发区面积为1 053.87 km²,中易发区面积为1 471.65 km²,高易发区面积为254.73 km²;确定单日和前3日为降雨预警时间,分区分时细化了降雨预警阈值模型;对比降雨预警阈值模型应用于龙陵县滑坡监测预警中的前后,预警信息减少了70条,预警准确率提高了14.4%,并实现了镇安镇户帕村施家寨组滑坡的有效预警。文章为区域滑坡降雨预警阈值确定提供了一种较好的参考方法。     

永泰县城峰镇后山滑坡稳定性分析

2019年5月31日,受持续强降雨影响,福州市永泰县城峰镇后山发生滑坡灾害。本文通过收集“2019.5.31滑坡”基础资料,对研究区开展调查,分析滑坡发育特征和影响因素,并结合试验数据等对研究区滑坡灾害稳定性进行研究。结果表明：滑坡位于福州市永泰县城峰镇后山自然斜坡,主要受地形地貌、岩土性质、水及人为主要因素影响,滑坡体以滚石、碎石为主,含少量的粘性土,滑坡属小型浅层土质滑坡;该滑坡平面上呈半圆形,自然斜坡为陡—缓—陡地形,斜坡易汇水、不易排水;物源为浅表层残坡积粘性土;该滑坡在自重状态下,安全系数为1.3,处于稳定状态;在自重+暴雨状态下安全系数为1.15,处于不稳定状态。其中2剖面和4剖面,天然状态下稳定性分别为1.232和1.084,处于基本稳定状态。但两者暴雨状态下稳定性分别为1.047和0.901,处于欠稳定-不稳定状态。本研究可为后续滑坡治理工作提供参考依据。     

藏东红层地区断裂对泥石流物源的控制作用——以西藏贡觉县哇曲中游流域为例CSCD

哇曲为金沙江二级支流,位于藏东昌都红层地区贡觉县,流域中游为高山峡谷区,是县域内典型的降雨型泥石流集中发育区。该区泥石流在发育密度、规模、活动性等特征上均高于全县平均水平,且泥石流的发育表现出了与断裂的强烈相关性。基于现场调查,结合无人机航空摄影对哇曲流域泥石流发育特征和主要影响因素进行了探讨分析,得到以下结论:(1)哇曲中游集中发育19条小—中型降雨型泥石流,发育密度0.84条/km,远高于全县0.009条/km^(2)的平均水平;左岸泥石流在发育密度、流域面积、主沟长度、堆积体积等特征上均高于(大于)右岸,左右岸泥石流呈明显差异分布。(2)哇曲中游右岸泥石流物源以风化碎屑类物源为主,呈全沟域分布;左岸泥石流以崩滑物源和风化碎屑为主,集中分区在沟谷中上游,总量较右岸大,其中断层破碎带内物源量占比大,成为左岸泥石流的主要物源。(3)断裂是影响哇曲中游泥石流集中发育且呈现差异分布的最主要因素,主要体现在对物源条件的控制上。(4)断裂以改变岩体结构、控制地层分布、改变微地貌和地下水条件等方式控制泥石流物源条件,导致两岸泥石流物源形成速率和物源量明显不同,成为泥石流差异分布的根本原因。     

开挖和降雨耦合诱发滑坡机理分析——以四川万源前进广场滑坡为例CSCD

近年来人类工程活动和降雨环境耦合诱发的地质灾害事件频发,而耦合作用机制还待深入研究。文中以开挖和降雨耦合诱发的四川万源前进广场滑坡为例,结合前进广场滑坡地表位移及深部位移监测数据和降雨数据分析滑坡变形破坏特征和形成机理。研究表明:(1)前缘基坑的开挖是导致老滑坡复活最主要的原因,降雨起到了激发和加速作用;(2)前缘基坑开挖一方面为滑坡提供了良好的临空面条件,另一方面导致后方土体失去支撑,导致滑坡由前至后产生多级台坎状拉裂下错变形;(3)基坑开挖后,研究区长时间强-中降雨,地表水通过开挖导致的张拉裂缝进入坡体内部,一方面基岩裂隙水受大气降雨补给,导致部分非饱和土变为饱和土、承压水压力增大、有效应力下降,另一方面,部分地下水可能到达滑带,驱动变形发展。最终文中提出了由于斜坡前缘基坑开挖与降雨耦合导致滑坡的“基坑开挖-斜坡多级拉裂-集中降雨-滑带弱化-加速变形”演化过程机制。