基于贝叶斯方法的降雨诱发滑坡概率型预警模型研究

为提高区域降雨型滑坡的预警精度,以陕南秦巴山区为例,首先通过人工神经网络(ANN)和逻辑回归模型(LR)进行滑坡易发性建模,使用滑坡发生频率比(FR)对易发性模型进行检验和校准,用来表达滑坡发生的空间概率;其次在敏感性分析的基础上选取最优的降雨变量组合和衰减系数,在二维贝叶斯公式的基础上构建概率型降雨阈值模型,用以计算滑坡发生的时间概率,并使用2016～2020年的降雨数据进行验证;之后在贝叶斯公式的基础上对滑坡发生的时空概率进行耦合,构建研究区降雨型滑坡的概率型预警模型(PLEWM),并对2016～2020年的雨季(7～9月份)逐日进行模拟预警;最后分别从预警效果和成本效益角度出发,使用预警成本投入、滑坡造成的损失、预警成功率、漏报率、误报率等指标对预警模型的性能进行评估。结果表明：(1)研究区构建降雨阈值模型最优的变量组合为有效降雨量–持时(EE-D),最优的衰减系数为0.816;(2)概率型阈值模型预测2016～2020年发生致灾降雨213.71起,实际发生201起,累积误差为10.07%,各概率区间内的预测值与实际发生数量沿着斜率为1的对角线分布;(3)模拟预警结果显示,PLE...     

库水位涨落与降雨联合作用下滑坡地下水动力场分析

合理确定降雨和库水位变动联合作用下滑坡地下水动力场是库岸滑坡稳定性评价的关键。以三峡库区白衣庵滑坡为例，通过对多年降雨资料的概率分析和多种库水位调控的方案选择，建立了相应的降雨分析模型和库水位调控模型。在野外调查的基础上，确定了滑坡区的水文地质模型。将3个模型结合起来，提出了一种考虑降雨与库水位逐日变化的库岸地下水非稳定渗流场的计算模式。并从危险原则出发，采用卡明斯基有限差分方法对白衣庵滑坡进行了多种工况下的地下水位计算，从而确定了最危险地下水位及其发生概率。     

水库型滑坡稳定性影响因素敏感性分析

为明确水库型滑坡稳定性主控因素，文中以树坪滑坡为研究对象，基于Geo-Studio软件及正交试验法，以滑坡稳定性系数为敏感性分析指标，对影响边坡稳定性的多重因素进行综合性敏感性分析。研究结果表明，影响滑坡稳定性系数因素的敏感性排序从大到小依次为内摩擦角、黏聚力、降雨强度、渗透系数、库水位下降速率、重度；树坪稳定性系数与黏聚力和内摩擦角呈正向关系，与降雨强度呈负向关系；边坡库水位由175m下降到145m的过程中，边坡稳定性系数呈先减小再增大的趋势，且始终低于初始值，转折点均位于160m处。研究成果可为类似边坡稳定性评价提供参考。     

降雨滑坡多指标监测预警方法研究

降雨滑坡是发生最频繁,损失最严重的地质灾害,但如何实现其准确预警仍是目前所面临的主要挑战。而探究降雨滑坡的物理机制是开展预警的关键突破口。结合典型震后滑坡5个水文年的长时间序列实时监测数据和非饱和水-力耦合分析方法,开展都江堰银洞子沟滑坡现场实测数据的物理机制研究及长时间序列边坡稳定性分析。基于非饱和边坡稳定性分析方法,结合长时间序列实测大数据的实时计算和分析,提出基于降雨强度-概率(I-P)、饱和度、基质吸力、地表倾斜角度和稳定性实时计算分析的多参数指标预警方法体系,基于多参数预警体系和实时监测数据,分别于2017年8月和2018年6月在银洞子沟两次实现成功临灾预警,成功临灾预警实例验证了多参数阈值预警模型的可靠性和实用性,研究旨在为降雨型滑坡的准确预警提供新的参考和预警模式。     

益阳市降雨型滑坡分析及预警模型构建

为研究益阳市降雨与滑坡之间的关系。文中以益阳市滑坡为研究对象,运用皮尔逊相关性分析得到益阳市降雨型滑坡主要受当日及前三日降雨影响。建立了益阳市I-D降雨模型,用不同概率分布表征斜坡安全性。采用二元Logistic回归模型分别对滑坡易发性和降雨诱发滑坡的概率进行评价,最终得到了二者的概率表达式,运用熵权法得到预警模型为T=0.51H+0.49Y,根据规范QX/T—2019将危险度概念引入预警模型,最终得到预警模型公式T=0.286H+0.274Y,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级分别表示风险很高、风险高、风险较高、有一定风险,通过实例验证确定Ⅰ、Ⅱ预警极有可能发生滑坡,建议暴雨期间采用临时转移安置措施进行避险,对于Ⅲ、Ⅳ级预警建议暴雨期间采用“挪床行动”、“住前不住后”的避险措施。     

库水位下降对滑坡稳定性的影响

三峡水库2003年蓄水后，滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一，库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。根据三峡库水位调控方案考虑库区极端暴雨情况，利用有限元模拟库水位在175～145m波动和降雨时红石包滑坡Ⅲ的暂态渗流场，将计算得到的暂态孔隙水压力分布用于滑坡的极限平衡分析，并考虑基吸力对非饱和土抗剪强度的影响。探讨不同降雨速度、降雨条件对滑坡稳定性的影响。研究表明：库水位下降对滑坡稳定性的影响受控于滑坡土的入渗能力和滑坡结构形态，当暴雨强度为300mm／d时，红石包滑坡Ⅲ的临界降速1m／d。其成果将为库区滑坡治理提供科学依据。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC~(3D)渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡模型试验研究

根据云南省龙江水电站近坝库岸边坡滑坡特点,为了对降雨与库水位共同作用下近坝库岸边坡滑坡有深入的了解,进行了降雨与库水位共同作用下边坡滑坡大型模型试验研究。试验结果表明:降雨是引起近坝库岸边坡滑坡的重要因素,降雨与库水位共同作用下近坝库岸滑坡有效应力减小,研究库水位以下边坡土体的抗剪强度减小;库水位作用使得边坡产生沉降和裂缝,边坡的滑坡是由降雨和库水位共同作用引起,库水位以下边坡土体水分入渗充分,边坡内部孔隙水压力较大,边坡易产生滑坡且滑坡规模较大,近坝库岸边坡滑坡属于浅层牵引式滑坡。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC^3D渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

库水位下降速率对三峡塔坪滑坡稳定性的影响

自三峡库区蓄水以来,沿岸发生了许多由于库水波动及降雨影响而导致的滑坡变形灾害。以三峡库区巫山县曲尺乡塔坪H1滑坡为例,选取2014年11月1日～2015年11月1日的库水位监测数据,基于Geo-studio软件中seep/w和slope/w模块对塔坪进行降雨和库水位下降模拟并计算分析其稳定性。结果表明:塔坪滑坡稳定性主要受库水位波动影响,降雨为次要因素。当库水下降速度越大,塔坪滑坡的稳定性系数下降的也越快。     

考虑降雨及库水位变动的区域滑坡灾害稳定性评价研究

水库区内水位的周期性涨落加之降雨的影响,增加库区两岸已有及潜在滑坡的复活甚至失稳的概率,从而威胁库区沿岸居民的生命及财产安全。基于此,介绍了考虑降雨及水位变动特征的区域滑坡稳定性计算方法。该方法采用Boussinesq方法进行隔水底板倾斜的潜水非稳定运动方程的求解,得到库水位等速下降时库岸边坡中浸润线的近似解析解,继而根据不同降雨历时及强度,采用瞬态降雨入渗模型及三维斜坡稳定性计算模型进行区域滑坡稳定性的计算。以三峡库区万州库岸段为例,详细介绍提出稳定性评价方法的数据及参数获取方法,并以3种工况进行比较计算。结果表明,考虑不同的库水位状态及联合降雨条件下的模拟预测结果在一定程度上反应该地区斜坡稳定性的时空分布特征,区内库岸的稳定性对降雨的响应大于对库水位变动的响应。     

滑坡稳定性综合区划研究

滑坡的稳定性分区和影响因子分析是工程治理区划的关键问题。构建模糊聚类–灰色关联综合决策模型,可实现其稳定性综合区划研究。基于官家滑坡实际地质条件,进行稳定性模糊聚类分区,并结合详细地质调查分析和滑坡属性特征研究将其整体分为深层易滑区和浅层坍塌区,即碎石土深层滑动区和含碎石黏土浅层滑坡及局部坍塌区;再对各区构建影响因子决策矩阵进行灰色关联分析,判决各因子对滑坡稳定性的影响程度。结果表明:易滑区主要影响因子是滑体重量、地下水、下滑推力,坍塌区主要影响因子是下滑推力,并且经工程治理评价证实综合决策模型对滑坡工程治理区划具有十分重要的指导意义。     

基于诱发因素响应分析的滑坡位移预测模型研究

 滑坡位移的变化除与其基础地质条件相关之外,更取决于诱发因素的动态作用。为建立滑坡位移动态变化与诱因变化的响应关系,采用时间序列分解预测模型,通过移动平均法将位移分解为趋势项及周期项。趋势项位移由边坡的势能和约束条件所决定,利用多项式位移函数进行拟合预测。周期项位移受库水位涨落和降雨等诱因的周期性动态作用而变化,选取当前月降雨量、累计前两月降雨量、月库水位高程变化量及年内总位移累计增量为影响因子,利用BP神经网络进行多变量位移预测。将各分项位移预测值叠加,从而得到总位移预测值。以三峡库区白水河滑坡为例,利用位移、降雨及库水位变化数据进行计算验证。结果表明,基于滑坡诱发因素和位移变化综合分析预测模型,可以较好地反映诱因动态变化对滑坡位移发展的关键作用,提高预测结果的精度和有效性。     

降雨作用下三峡库区某粘质土滑坡优势流分析

三峡库区复活型滑坡多为粘质土型,自三峡水库蓄水以来,在降雨及库水的周期性作用下,该类滑坡均出现不同程度的拉裂现象。由于库水位上升,可能导致该类滑坡稳定性降低,处于临界状态,这类滑坡是否失稳,将取决于大气降雨。常规数值模拟时,一般默认滑坡土体为各向同性渗透材料,没有考虑裂隙的优势渗流,其结果通常与实际情况不符。本项研究考虑采用各向异性渗透材料对滑坡在降雨作用下进行渗流场及位移场的模拟,并与常规模拟及监测数据进行对比。发现考虑材料各向异性渗透系数时,滑坡体孔压分布及位移变化均与实际情况接近,说明了该简化优势流模型的可靠性。     

巫山县龙头山滑坡物理模型实验研究

龙头山滑坡是三峡地质灾害防治监测预警工程中重点监测滑坡,通过对其进行滑坡物理模型试验,对滑坡失稳过程的孔隙水压和土压力以及滑坡位移的变化特征进行了观察总结,并探求库水位变化和降雨条件对滑坡稳定性的影响,为滑坡的监测预警提供依据。     

FRPFP模型滑坡监测预警关联规则挖掘分析——以三峡库区江津到奉节段为例

采用传统的关联规则用于岩土工程监测预警领域的知识发现,在数据庞大情形下单机机器学习实时性差,无法获得多因素综合作用的规则。由于未对前后部项进行约束,得到的关联规则冗余度高,含有大量不符因果逻辑的规则。基于此,提出一种前后部项约束关联规则并行化FRPFP (fore-part and rear-part parallel FP-growth)算法,并在大数据分布式处理平台Spark下进行实现。通过对三峡库区奉节至江津库段滑坡的孕灾因子统计分类,采用7个滑坡发育基础因子和4个滑坡诱导因子作为前部集合,滑坡前缘、中部、后缘监测点位移参数为后部集合,采集研究区25个滑坡11年监测数据。以FRPFP算法为模型架构基于关联规则的滑坡监测预警大数据系统,设计区域滑坡危险性规则挖掘、典型滑坡危险性规则挖掘、滑坡发生原因分析挖掘3个功能,用于库岸滑坡稳定性预测和分析,为认清库岸滑坡的破坏机制和提升其预报水平提供新的思路。     

基于ArcGIS的四川松新黑水河地区滑坡危险性评价

以松新黑水河地区作为研究区域,基于遥感解译、野外调查统计、地质环境分析、典型滑坡研究的基础上,选取坡度、工程地质岩组、斜坡结构、断裂构造、降雨、人类工程活动等6个与滑坡发生相关的要素作为危险性评价因子。在ArcGIS空间分析模块中,采用自然断点法的数据分类方法,运用频率比——面域模型,对研究区滑坡危险性进行了评价与区划。研究结果表明:松新黑水河地区滑坡危险性分区为:高危险区、中等危险区、低危险区3个区域,所占研究区面积比例分别为32%、50%、18%。     

降雨诱发不同类型土质滑坡研究综述

不同土体类型,降雨诱发土质滑坡成因机理、变形破坏特征、启动条件等存在明显区别。若降雨型滑坡研究未按滑坡土体类型进行区分,不利于深入认识降雨型滑坡,故开展降雨诱发不同类型土质滑坡研究具有重要意义。对填土、黄土、碎石土、膨胀土及其他特殊土等土质边坡在降雨作用下的滑坡机理、破坏模式及预警判据进行了详细的综述,讨论了目前存在的主要问题,并对今后的研究方向作了展望。指出降雨作用下不同类型土质滑坡特征、降雨诱发特殊土滑坡变形破坏过程及降雨诱发不同土质滑坡预警判据等方面尚有待深入研究。相关成果对降雨型滑坡的研究与防治具有参考价值。     

降雨型滑坡预报新方法

详细研究了三峡地区部分县市的滑坡和降雨历史资料，从滑坡与降雨量、暴雨以及降雨时间3个不同角度的关系分析了降雨与降雨型滑坡的关系。在此基础上，提出了降雨因子的概念。同时，还提出了一种预报降雨型滑坡的新方法，定量化地描述了降雨型滑坡的易发程度。按照一定的标准，对每种降雨分因子进行分级，通过多因子叠合分析来研究降雨因子与降雨型滑坡之间的关系，并据此准确地预报滑坡的易发程度。通过将这种滑坡预报新方法应用于三峡的万县地区，证明了它可以比较准确地确定滑坡发生的时间。这种滑坡预报方法将为根据历史降雨和滑坡资料来预测降雨型滑坡奠定良好基础。     

蓄水期库岸古滑坡的水动力学响应监测——以三峡库区泄滩滑坡为例

水库岸坡失稳是伴随水电工程建设而产生的一种地质灾害，一般认为主要是由于水库蓄水或运营导致岸坡水动力条件的不利演化造成的。国内外水库岸坡失稳的实例很多，但是岸坡的水动力条件演化过程主要以渗流计算所获得的渗流场作为依据，缺乏系统完整的现场监测资料。以三峡水库蓄水为契机，在湖北秭归县泄滩古滑坡体上建立了一套自动水文监测系统，监测内容包括水库水位、滑坡体水位、渗压与降雨量等。从监测成果来看，岸坡的水位(或渗压)上升速度明显滞后于库水位上升速度，滞后时间与岸坡的渗透性有关，滑带、滑坡影响带和基岩的渗透性相对较弱，滞后时间较长，但是滑坡体的渗透性良好，滞后时间较短；水位观测井的观测成果存在误导，需要结合观测井结构进行分析，建议尽可能使用标准管结构；降雨引起的滑坡体水位上升量和滞后时间与降雨强度关系密切，降雨强度越大水位上升量越大，水位开始上涨的时间越短。因此，对降雨的影响分析有必要考虑雨型，确定合适的基准时间单位。就泄滩滑坡而言，以小时为基本时间单位较为合适。