兰州市滑坡灾害预警模型研究

滑坡是兰州市区最严重的地质灾害类型之一,建立适当的滑坡灾害气象预警分析模型对预警的精度至关重要。滑坡灾害是一个开放的、复杂的灾害系统,需要对地质环境因素和降雨因素综合考虑。通过对多种预警模型的介绍,并根据各个模型的特点及兰州市的地质环境条件,共采用了两种预警模型(方法)。在GIS技术的支持下,将降雨量模型概率值和滑坡灾害危险性概率值进行耦合,实现了滑坡灾害的实时预警。为满足业务的需求及实现不同地质灾害气象预报等级的分级,两个预警模型都提供了3类、4类和5类界限阈值,供最终成图选用。     

木头溪滑坡专业监测预警

三峡水库建成后,消落带地区的土体受到库水位变化影响,有出现地质灾害的可能性,而区域滑坡灾害预测预警是滑坡灾害研究领域的难点和热点。为保证当地居民的人身财产安全,对木头溪一带进行了滑坡专业监测预警。木头溪滑坡位平面形态呈箕状,滑坡区微地貌呈缓坡,其监测方式主要为:大地形变监测、滑体深部位移监测、地下水位和孔隙水压力观测、诱发因素监测、宏观地质巡查监测等。监测期内位于滑坡前缘的JSB02,JSB06号监测点,平面最大累积位移40.6 mm;地表累积位移量最大2 mm左右;裂缝宽度无变化量。总的来看,木头溪滑坡目前整体为基本稳定状态。     

滑坡预测预报的地质-气象耦合模型研究

通过将地质环境条件和降雨条件相结合的方法，建立了基于地质一气象耦合的区域地质灾害预警预报模型．模型在区域地质灾害空间预测的基础上，结合实时的气象动态信息，研究在不同地质环境和不同气象条件下地质灾害发生的规律；这有助于提高区域型滑坡的预报精度．以浙江省永嘉县为例，通过建立的滑坡(泥石流)空间预测模型对研究区进行灾害危险性预测分区，然后将危险性预测分区图与降雨量图叠加确定预警预报区．同时确定了区域性滑坡的临界降雨量和降雨强度阀值，建立了区域滑坡灾害的宏观预警模型．     

基于前期雨型影响的汉江支流堵河左岸麻池村1号滑坡监测预警降雨阈值研究

【目的】降雨是诱发滑坡变形破坏的重要因素，不同降雨模式引起的降雨入渗类型对滑坡稳定性影响各不相同，由此形成的滑坡灾害经常造成严重的经济损失和人员伤亡，合理的考虑前期降雨是实现准确预警预报的前提。【方法】以麻池村1号滑坡为例，首先精细分析了降雨作用下滑坡的地表-深部位移变形特征，定性评价滑坡变形过程与降雨因素的响应关系，以此研究4种不同降雨型式下滑坡渗透稳定性系数的动态演变规律，探讨不同降雨模式对滑坡的影响，并通过滑坡阶跃区段位移与前期降雨指标的相关性分析，确定了对滑坡稳定性最不利的前期降雨型式下的降雨阈值。【结果】结果显示：GNSS监测系统自2019年6月首测以来，地表累积位移为881.22～1 067.88 mm,最大日位移速率达264 mm/d(G6),2021年汛期强降雨频次增高，滑坡各变形区域出现“整体阶跃”现象。【结论】结果表明：(1)滑坡受降雨因素影响，变形呈现阶跃型演化特征，深部位移曲线反映了不同岩土成分结构的水敏性；(2)递增型前期降雨对滑坡的稳定性尤为不利，递增型降雨更有利于地表雨水的入渗；(3)滑坡的前期有效降雨持时为10 d,其对应的7次“阶跃”变形与前期降雨型式...     

基于功效系数法的地表变形破坏预警研究

近年来，程潮铁矿开采活动已造成大面积地表变形破坏，为保障矿区人员生命及财产安全，需对地表变形破坏及时进行预警。为此，选取原岩应力、有效矿体厚度、覆盖层特性、采场顶板稳固性、地下水软化性、主要影响范围角和区域断层不稳定性等7个影响因子作为评价指标，采用改进熵权法计算各评价指标权重系数，并结合功效系数法建立深部开采地表变形破坏预警分析模型。以程潮铁矿发生的4次典型地表变形破坏灾害为例，对预警模型进行验证，预警结果与实际情况相符。结果表明：基于功效系数法的地表变形破坏预警模型具有较高的可行性与科学性，可为矿区地表变形破坏预警工作提供一定的指导。     

考虑前缘桩锚支挡作用的滑坡变形预警指标研究

在考虑坡体前缘抗滑桩锚索对坡体下滑的阻挡作用的基础上,提出滑坡变形总量与变形速率预警指标。以四川岷江电化有限公司厂区西侧滑坡为例,利用强度折减法,通过FLAC数值模拟得到滑坡失稳破坏时的坡向位移,之后减去锚索所能承受的最大变形量,拟定滑坡坡表变形总量预警阈值,并且根据前人统计研究得到的一般性滑坡变形速率与滑坡实际监测资料分析,拟定滑坡坡表变形速率预警阈值。计算结果表明:监测点JC01坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、38.84 cm、58.26 cm、77.68 cm;监测点JC02坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、63.00 cm、94.51 cm、126.01 cm;监测点JC03坡表变形总量蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 cm、46.84 cm、70.26 cm、93.68 cm;滑坡的坡表变形速率蓝色、黄色、橙色与红色预警阈值分别为0.00 mm/d、0.11 mm/d、1.61 mm/d、10.00 mm/d。研究结果为四川岷江电化有限公司厂区西侧滑坡预警阈值的拟定提供了相关参考与依据。     

基于多变量时间序列局部异常系数的滑坡预警方法

针对蠕变型滑坡变形具有渐变性、阶段性和变异性等特征，应用数据挖掘技术提出基于多变量监测时间序列的滑坡预警方法。采用动态时间规划方法度量边坡变形多测点时间序列间的相似性，确定边坡的时空变形规律；考虑主要影响因素和边坡变形等多变量，利用多变量局部异常系数划分滑坡变形演化阶段；基于统计学方法拟定基于局部异常系数的滑坡预警阈值，提出基于多变量局部异常系数阈值的滑坡预警方法。卧龙寺和新滩滑坡验证算例结果表明，提出的方法对累计位移、变形速率和加速度均较敏感，比已有估算方法更具时效性，能防止因环境因素波动而造成的误判，具有更好稳健性。提出的方法应用于某渠坡滑坡预警，结果表明渠坡现阶段较为稳定。因此，提出的方法可为蠕变型滑坡预警提供参考。     

基于ＧＩＳ滑坡远程自动化监测与预警系统设计

利用ＧＩＳ平台开发滑坡自动化监测信息管理系统，将远程自动监测数据进行录入，从而建立滑 坡远程自动化监测数据库，系统会对数据进行自动储存维护、处理，用户可根据需求进行查询、输出等功 能。利用滑坡自动化监测信息管理系统的数据自动处理功能，通过预警阈值的设置，单项数据或综合数 值超出安全范围时系统会自动发出预警范围及响应级别。研究结果表明:滑坡远程自动化监测系统的 组建经济合理，数据准确可靠，达到了远程自动化监测的目的；滑坡自动化监测信息管理系统界面友 好，操作简单，功能基本齐全，达到了预定设计功能；预警信息及时准确，满足滑坡灾害应急响应的需 要。     

基于非饱和土理论的黄土滑坡降雨预警模型

基于非饱和土理论,以不同的前期累积降雨量为变量进行有限元数值模拟,模拟了堡只村黄土滑坡坡体内部孔隙水压力以及坡体位移变化。以降雨量作为预警指标,以稳定性系数为预警边界,拟合出每一级预警曲线,从而确定相对应的降雨阈值,建立了前期降雨-当日降雨的红色预警、橙色预警、黄色预警、蓝色预警4种预警模型,为滑坡防治工程设计及当地财产安全保障提供了一种新的预警方案。     

边坡位移预警指标的实时估计与诊断

边坡预警指标的实时估计与诊断是实现边坡安全监控、预防边坡演变为滑坡的重要手段。安全预警注重考虑极端事件,其关键在于能否准确进行效应量序列分位数分析及刻画其尾部特征。基于极值理论中超阈值(Peaks over Threshold, POT)模型,分时段考虑边坡位移监测序列,借助Hill图法拟定合理的阈值,再利用广义帕累托分布(Generalized Pareto Distribution, GPD)对超阈值序列进行拟合分析,渐进地刻画位移序列分布的尾部特征,分析其抵御已经历荷载的能力。假定边坡失事概率,得到位移预警指标实时估计序列,挖掘或评估出该边坡面临可能发生极端荷载时的抵御能力。最后基于突变理论中尖点突变模型对位移预警指标实时估计序列进行突变诊断,结合具体边坡工程实例,验证了POT-突变理论混合模型的合理性。     

基于中国山洪水文模型的山洪灾害预警指标实时动态分析

山洪灾害具有突发性强、成灾快、破坏力大、人员伤亡多等特点,被公认为是世界上危害最大的自然灾害之一。为提高山洪灾害预报预警精度,综合考虑小流域暴雨洪水特征、前期降雨、上游产汇流过程以及土壤湿度动态变化等因素的影响,基于中国山洪水文模型(CNFF)模型分析法和设计暴雨洪水实时反算法,提出了基于中国山洪水文模型的小流域防灾对象预警指标实时动态分析方法,分析了防灾对象不同土湿和典型预警时段长的临界雨量动态变化过程。以江西省东河流域为例,评估了动态预警指标的精度。研究表明：(1)中国山洪水文模型在研究区具有较好的适用性,率定期和验证期的平均径流深相对误差和洪峰流量相对误差均在15%以内,平均峰现时间误差在1.5 h以内,平均Nash-Sutcliffe效率系数分别为0.76和0.8,场次雨洪模拟合格率在90%以上。(2)以东河流域南泊村典型灾害事件为例评估了动态预警指标应用效果,基于动态雨量预警指标的实时动态分析结果相比原山洪灾害调查评价中静态预警指标结果提前1~2 h预警,有效延长了预警预见期。研究成果可为小流域山洪灾害预警提供理论支撑和技术支持。     

“长治”工程滑坡泥石流预警信息系统的构建

长江上游是我国著名的滑坡危险区、泥石流易发区,滑坡、泥石流具有突发性和瞬时性的特征,危害巨大。长江上游水土保持重点防治区滑坡泥石流监测预警系统（简称预警系统）监控面积达11.34万km2,是全国覆盖面最广、规模最大的山地灾害监控网络,预警系统对于有效降低长江上游水土保持重点防治区滑坡泥石流灾害程度起到积极作用。为提高预警系统管理水平,达到科学监测、预警及时、规范管理,实现监测数据和成果的远程准确上报、快速查询、分类统计,对长江上游滑坡泥石流灾害进行自动化和信息化处理,为科学决策提供依据。     

基于MIKE11的山洪沟雨量预警指标分析

山洪灾害由于突发性强,破坏力大,目前已成为灾害防治中的突出问题。山洪预警指标的建立是山洪灾害预警的基础,是预警监测的重要依据。以延庆区花盆沟为例,基于实地调查及勘测数据确定控制断面和临界水位,采用曼宁公式计算临界流量,构建MIKE11与UHM耦合模型,模拟建立降雨-径流关系,进而推求不同土壤含水量、不同降雨历时的临界雨量作为雨量预警指标,为山洪沟预警指标的计算与研究区域沿河村落防洪提供了参考。     

基于POT模型的大坝位移预警指标实时估计

大坝服役过程中,对其预警指标进行实时估计具有重要意义。基于极值理论,针对大坝位移历史监测序列,拟定合理的阈值,利用广义帕累托分布(GPD)对超阈值序列进行刻画,结合大坝失事概率,建立位移预警指标估计超阈值(POT)模型。通过实时更新建模序列,完成对位移预警指标的实时估计。针对某混凝土重力拱坝29号坝段某测点在典型时间段2007年~2009年、2007年~2010年和2007年~2011年的位移监测数据,利用POT和传统区间极值(BMM)模型分别完成对2010年、2011年和2012年位移预警指标的估计,验证了POT模型比传统区间极值(BMM)模型更加安全合理。     

气象水文监测用于堵沟型滑坡堰塞坝预警研究

强降雨产生的沟内汇流是破坏山区堵沟型滑坡堰塞坝的主要原因。如何实现堵沟型滑坡堰塞坝的监测和快速预警仍然是滑坡灾害防治研究的重点和难点,针对这一问题,提出了一种基于气象水文监测技术的小流域内堵沟型滑坡堰塞坝的应急监测预警方法。该法利用雨量计、水位计和流速仪等气象水文监测设备以及无线传输网络数据传输技术可同时对沟内汇流过程,以及降雨过程进行实时监测。此外,基于监测断面的累积径流总量与堰塞坝最大库容量之间的关系,构建了5级堰塞坝危险预警级别及对应的判别指标。以都江堰银洞子沟滑坡堰塞坝为对象,进行实地监测试验。结果显示:2017年8月28日银洞子沟流域出现特大暴雨,最大小时雨强达50mm/h,危险等级为Ⅳ级(最危险等级);在低处溃口处,当溃口处库容超过3000m3时,将淹没溃口顶部,出现溃决;在流量峰顶前的3h,库容达到了最大库容的1/3,监测系统发出了第一次预警;当雨强超过50mm/h后,监测系统发出红色预警信号,下游村庄立即组织疏散,并封闭流动路径上公路,因此未造成人员伤亡和重大财产损失。实践表明,该方法能够提前3h预警堰塞坝破坏,同时由于该方法系统架构简便,监测预警设备的安装调试需求时间比较少,能够达到快速预警的目的。     

锦屏一级水电站左岸岩质边坡预警判据初探

以边坡岩土体蠕变理论为基础，结合锦屏一级水电站边坡安全监测情况，重点分析边坡变形时效特性，划分边坡变形以至于形成滑坡灾害的发展过程为4个阶段：1)变形启动阶段；2)均匀蠕滑阶段；3)变形快速发展阶段；4)破坏趋势阶段。根据室内岩石三轴压缩蠕变试验结果，得到的岩石进入加速流变阶段的流变速率极限值为：加速初期变形速率为1.0～2.5mm/d,加速后期2.5～5.0mm/d，破坏阶段为大于5.0mm/d。边坡岩体目前的内部和外观测点变形速率维持在0.05mm/d左右，有小幅波动，边坡处于均匀蠕滑阶段。结合岩石实验和具体监测情况，拟定了边坡变形速率阀值。在综合分析国内外引起滑坡的降雨强度临界值和坝址区的水文地质和工程地质条件的基础上，拟定降雨强度预警等级。根据边坡安全监测的具体情况，制定边坡进入加速变形-破坏阶段的综合预警判据，为锦屏一级水电站边坡施工期及运行期的安全预警提供有力依据，对其它类似工程边坡的预警工作有一定参考价值。     

基于降雨资料的雨量预警指标阈值求解模型

为保证雨量预警指标阈值在有效周期范围内发挥预警作用,通过分析现有雨量预警指标阈值的确定方法,提出了基于区域临界雨量法-降雨灾害同频率法-R/S分析法的雨量预警指标阈值求解模型。将该模型应用于江苏省泰兴市降雨时间序列的分析,对最大日降水量时间序列进行阈值确定、趋势分析,并用指标阈值进行预警验证。结果表明,该模型的雨量预警指标阈值确定结果相较单一模型更为准确,且具有一定的时效性,可为农村基层防汛预报预警提供参考。     

基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型研究

针对山洪灾害预警指标确定方法中产汇流机制复杂,多参数不确定性影响因素较大的问题,依据极端降水与山洪灾害内在响应联系,提出以GPD分布为基础耦合小流域内自然因素和人为因素,构建基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型。选取裴河小流域夏湾组为研究对象,采用时段特征雨量检验法和水位流量反推法与模型计算结果进行对比分析。结果表明:该模型简化预警指标确定过程,合理推求山洪灾害预警指标范围,削弱多参数不确定性影响,计算结果安全可靠,适用于山洪灾害预警预报。基于极端降水概率分布的山洪灾害预警指标估算模型完善预警指标计算理论体系,为山洪灾害预警预报提供技术支撑和经验参考。     

阶跃型滑坡综合变形预测及监测预警方法研究

大型库岸滑坡的长期变形在汛期降雨作用下呈现明显的周期性“阶跃式”陡增特征。针对阶跃型滑坡的变形特征，本文提出了一种多源数据“融合-预测-预警”的三步式滑坡监测预警方法：(1)“融合”,即基于经验模态分解法将多点位移监测数据分别分解为趋势项和周期项，采用加权值法分别融合不同监测点的趋势项和周期项位移得到融合趋势项和融合周期项序列，并将两者叠加得到滑坡体的现状综合变形时间序列；(2)“预测”,即引入“一个预测周期”概念，采用滑动多项式拟合法和随机森林算法分别对融合趋势项和融合周期项进行预测并叠加得到滑坡体的预测综合变形时间序列；(3)“预警”,即基于斜率变点分析方法搜索综合变形曲线的“稳定点”和“跃迁点”,确定稳定变形和加速变形区间的斜率，建立阶跃型滑坡的四级递进式分级预警模型，基于该预警模型对滑坡现状进行预警。以向家坝水库某滑坡体自动化位移监测数据为研究对象，采用本文所提方法对该滑坡进行了综合变形预测和监测预警，结果表明：综合变形时间序列可以整体反映滑坡的变形演化规律，且预测结果可靠，根据分级预警模型判断此滑坡体当前处于稳定变形阶段(Ⅰ级预警)。     

龙西滑坡三维有限元分析研究

库区滑坡是龙羊峡电站的最大隐患之一，滑坡的稳定与否直接影响到电站的安全运行．通过用三维有限元方法研究了库区水位分别是2577m和2600m两种工况下库区龙西滑坡的变形、应力分布规律，并对龙西滑坡的稳定性进行了评价．研究结果表明，滑坡体主滑剖面最大位移位于滑坡体地表陡坎附近；拉应力多位于滑坡体顶部或坡体边缘附近；就稳定性而言，工况Ⅰ时为稳定，工况Ⅱ时基本稳定。