降雨条件下堆积层滑坡体滑动机制分析

以某物流园区堆积层滑坡体为例,分析了地质结构特征及滑坡类型。在此基础上,运用非饱和土力学方法,分析了滑坡体在降雨条件下的动态稳定性特征,揭示了滑动机制及原因,认为滑坡体位于坡面凹槽处,地形较陡、表面堆积层结构松散、强度差,为滑坡形成提供了便利条件;随着降雨持时的增长,降雨沿堆积体表面的裂缝入渗,在土-岩接触面上汇流贯通,形成滞水,降低了滑面土体的力学性质,产生动态浮托力,同时雨水不断充填裂缝和软弱结构面,产生顺坡向的动态扩张力,使张裂缝扩大,加剧堆积体的变形,促使其发生滑动。     

An ecohydrological approach to predicting regional woody species distribution patterns in dryland ecosystems

This paper presents a quantitative ecohydrological framework for predicting regional distribution patterns of woody species in dryland ecosystems. The framework is based on an existing stochastic model for the daily mass balance of water that represents the interactions between soils, climate, and vegetation. Individual species selection is based on an optimality trade-off hypothesis, which states that dryland vegetation patterns are constrained by maximization of water use and simultaneous minimization of water stress. The relative importance of water use and stress avoidance to the overall fitness of three Acacia species is determined from the heterogeneous basin, the Upper Ewaso Ng’iro river basin, of the central Kenya highlands. The model results indicate that overall fitness is more strongly influenced by water use than stress avoidance but that consideration of both stress avoidance and water use is critical to predicting basin-scale patterns of species distribution. We identify a linear trend in the frequency and intensity of storms with the same annual total using a basin-wide gauge precipitation dataset. After calibration, we apply the basin average linear trends in time for average rain per storm and storm arrival rates. The model results indicate the upslope migration of two species, Acacia tortilis and Acacia xanthophloea to areas with higher total rainfall. Lastly, we explore the modeled changes of species cover in the basin influenced by changes in rainfall total holding growing season rainfall variability constant and changes in growing season rainfall variability holding total rainfall constant. We find that changes in dryland species distribution patterns and relative abundance may be as sensitive to growing season rainfall variability as they are to changes in total rainfall amounts.     

定点形变观测的降雨干扰及排除方法研究

分析了蓟县小辛庄台形变观测资料的降雨响应特征,对观测数据的非潮汐部分分别用一般距平法去年周期、K-L直线拟合方法去线性零漂等处理,再用动态系统法[1]对预处理数据进行排除降雨干扰计算,取得了一定的效果。     

高原季风对500hPa中纬度西风带活动的影响

利用1948--2008年NCEP／NCAR逐月再分析资料和1958—2007年中国560站夏季降水资料,设计了一个区域西风指数,探讨了高原夏季风和500百帕中纬度西风带活动的时间一频率多层次年际、年代际时间尺度变化特征以及对我国夏季降水的影响。结果表明：高原夏季风对区域西风带活动具有显著的影响,近61年来,两者总体变化趋势相反,前者增强后者减弱。除了都具有1—2年、27—28年和线性趋势变化的共同周期外,还呈现出各自的周期变化,并且均发生过一次年代际气候跃变现象,前者发生在20世纪70年代中期,后者发生在80年代中期,高原夏季风由偏弱转为偏强,区域西风由偏强转入偏弱,在跃变前后两者各种周期的时间尺度和强度存在明显的不同。如果排除1—2年周期的不确定性,预计接下来高原夏季风将直接进入偏弱期,区域西风指数可能在3—4年后才转入偏强期,并且高原夏季风会比区域西风指数提前发生突变,对区域西风指数具有一定的指示意义。高原夏季风不仅自身对我国夏季降水产生重要的作用,同时,它通过影响中纬度西风带的活动,间接地影响着我国的夏季降水。     

绵阳“9．22～27”持续暴雨过程特征及成因分析

利用常规实测资料、NCEP刷CAR再分析资料、T213分析资料,对绵阳地区2008年9月22—27日出现的持续性暴雨过程进行环流形势及物理量场分析,结果表明：此次降水过程可分为两个明显的降水时段,其区域不同、强度不一;副高、冷空气、两条水汽通道以及台风是此次过程的主要影响系统;第一降水时段的各物理量水平皆大于第二时段,不稳定能量、水汽和气流的辐合、辐散区分布及上升下沉气流的位置和强度对暴雨的强度和落区预报有较好的指示意义。     

基于三维遥感系统的泥石流土石量计算及影响范围模拟

结合三维遥感影像解译提出一种定量的泥石流土石量计算方法。在泥石流汇水区内对地形进行0次谷与1次谷划分,按可搬运的物质总量和一次降雨所能搬运的物质总量两种方式进行分析,使计算结果更加精细化;以数字高程模型(DEM)与降雨所搬运的土石总量作为影响范围模拟的基础,利用GIS空间分析功能分析泥石流汇水区的横截面面积及区域平面面积等地形参数,判别土石产出量与地形参数关系,实现泥石流影响范围的模拟。分析结果可为潜在泥石流危险区域评价预测提供参考。     

Effective impervious area for runoff in urban watersheds

Effective impervious area (EIA), or the portion of total impervious area (TIA) that is hydraulically connected to the storm sewer system, is an important parameter in determining actual urban runoff. EIA has implications in watershed hydrology, water quality, environment, and ecosystem services. The overall goal of this study is to evaluate the application of successive weighted least square (WLS) method to urban catchments with different sizes and various hydrologic conditions to determine EIA fraction. Other objectives are to develop insights on the data selection issues, EIA fraction, EIA/TIA ratio, and runoff source area patterns in urban catchments. The successive WLS method is applied to 50 urban catchments with different sizes from less than 1 ha to more than 2000 ha in Minnesota, Wisconsin, Texas, USA as well as Europe, Canada, and Australia. The average, median, and standard deviation of EIA fractions for the 42 catchments with residential land uses are found to be 0.222, 0.200, and 0.113, respectively. These values for the EIA/TIA ratio in the same 42 catchments are 0.50, 0.48, and 0.21, respectively. While the EIA/TIA results indicate the importance of EIA, 95% prediction interval of the mean EIA/TIA is found to be 0.07 to 0.93, which shows that using an average value for this ratio in each land use to determine EIA from TIA in ungauged urban watersheds can be misleading. The successive WLS method was robust and is recommended for determining EIA in gauged urban catchments. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

都江堰市五里坡高位滑坡-碎屑流成因机制分析

2013年7月10日发生的四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡滑坡-碎屑流,属于典型的降雨型高位斜向层状岩质滑坡-碎屑流灾害。在前人研究成果梳理和进一步野外调查的基础上,分析总结了五里坡滑坡-碎屑流的成因及演化模式,并对五里坡高位滑坡在降雨作用下的后缘裂隙扩展判据和滑坡启动判据进行了定量计算。研究表明,五里坡滑坡的演化模式为后缘拉张裂隙形成→降雨作用下裂缝开始扩展→动、静水压力联合作用下斜坡沿泥质软弱层滑动→后缘拉裂槽形成→“7?10”强降雨诱发滑坡复活→滑体前缘临空崩落、加速→崩滑体沿沟谷铲刮、运移→堆积停止。从力学角度推导了前期降雨作用下滑体后缘裂缝自动扩展的最小深度、滑坡失稳的临界水头高度和临界降雨强度的计算公式,得出充满水的后缘裂缝在静水压力作用下开始自行扩展的临界深度为11.3 m;后缘裂隙贯通至滑带后,当五里坡斜坡体在后缘裂缝水头高度达到9.8 m时滑坡处于启动的临界状态。     

降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡可靠度分析

土体饱和渗透系数表现为天然的变异性,为此基于Green-Ampt模型建立了考虑饱和渗透系数变异性的降雨入渗物理模型,并藉此模型确定了坡体湿润锋深度和含水率分布。然后结合无限长非饱和土边坡稳定模型得到解析形式的反映边坡稳定性的极限状态函数。采用Monte Carlo法对饱和渗透系数进行随机抽样并最终建立降雨条件下考虑饱和渗透系数变异性的边坡概率分析框架。针对一假想边坡,探讨了饱和渗透系数的变异系数、降雨持时和降雨强度对边坡破坏概率以及破坏发生时间概率分布的影响,结果表明：在降雨初期,边坡的破坏概率随饱和渗透系数变异性的增强而逐渐增加,但随着降雨的持续,破坏概率开始随变异性的增强而显著降低;滑坡最可能发生时间的大小并不受饱和渗透系数变异性的影响,而是直接取决于降雨强度;滑坡最可能发生时间所对应的概率却随变异性的增强而逐渐减小。     

考虑径流影响的滑坡降雨入渗二维有限元模拟及应用

降雨是滑坡失稳的常见诱发因素之一,现有数值模拟方法由于不能考虑来自基岩边坡的径流对滑体渗流的补给而低估了真实的降雨入渗水量,导致在评价降雨对滑坡稳定性特别是深层滑动影响时存在一定不足。以Richards方程和有限元法为基础,忽略降雨对渗透性极低的滑床和滑带的影响,将滑坡渗流计算域缩小为滑体,以避免因滑体与滑床（滑带）渗透性差异巨大引起的数值计算困难;依据基岩边坡水平长度和滑体降雨入渗边界饱和情况,修正降雨入渗边界,实现了考虑径流补给的滑坡降雨入渗简化数值模拟。算例表明,该方法所得渗流场更加符合实际情况。以三峡库区某滑坡为例,模拟了2006年10月～2009年12月间滑坡在库水升降和降雨条件下的渗流场和安全系数的演化过程;计算结果表明,考虑径流补给时滑坡后部的渗流场饱和区域明显较大,稳定系数降低较多,与位移监测资料显示的佐证较为吻合;若不考虑径流补给,则降雨对滑坡稳定性影响不大。