滑坡活动时间预测预报研究现状与展望

滑坡活动特别是隐蔽性强的突发性滑坡活动,给人民的生命财产和建筑设施带来巨大的灾难.滑坡活动时间预测预报工作是当前滑坡研究中的难题,进展缓慢.本文系统地总结了国内外滑坡活动时间预测预报的研究现状,分析了各种滑坡活动时间预测预报方法的优劣.在此基础上,探讨了滑坡活动时间预测预报技术的发展趋势.     

基于指数平滑法和回归分析的滑坡预报模型研究

结合滑坡位移监测数据,从滑坡位移基本发展演化规律出发,选取两种统计性预报模型——指数平滑法和回归分析模型对滑坡进行预测预报。分别从建模思想、建模原理及预报判据等几个方面进行详细的分析讨论,比较了两个模型的适用条件和优越性。以三峡库区石鼓寺滑坡为例,根据滑坡的实际情况,对部分监测点位移进行建模和预测,分析对比实测与预测位移-时间曲线之间的关系。模型分析对比结果显示回归分析模型在滑坡预测过程中效果较好,说明所建预测预报模型在滑坡预测中是有效可行的。     

小波分解层数及分量组合对滑坡预测的影响

针对滑坡变形具有非平稳性、非线性与随机性变化特点,提出将小波分解与ＲＢＦ神经网络相结合应用于滑坡变形预测。通过实验进行小波分解及不同低频－高频分量组合的预测,着重分析了不同的小波分解层数、分量组合形式以及预测步长对滑坡变形预测的影响。实验分析结果表明：只有选取适当的分解层数、合理的低频－高频分量组合与预测步长,才能得到最优的预测效果。同时也验证了本文方法的正确性,对于滑坡变形预测具有一定的参考意义。     

基于小波变换及外因响应的滑坡位移预测

分析了一种结合小波变换、粗糙集算法和支持向量回归机的滑坡位移预测方法.该方法依据白家包滑坡位移监测数据,利用小波变换将典型监测点的累计位移分解为趋势项位移和周期项位移,通过曲线拟合获得趋势项位移预测函数,使用粗糙集算法筛选滑坡位移影响因子集,将挑选出来的因子集作为支持向量回归机的输入因子集,从而得到滑坡位移预测结果.应用结果显示:预测平均绝对误差及相对误差分别为3.56cm和5.5%,均方差为1.58cm,相关系数为0.97,表明该预测方法的预测结果能够很好地体现滑坡位移的发展变化趋势,具有较强的预测能力,是一种精确、有效、实用的滑坡位移预测方法.     

一种新型滑坡位移预测方法

为了验证新型滑坡预测方法的合理性,以新型节理本构模型及在此之上提出的滑坡位移预测方法为基础,对滑坡的变形特征进行分析,对比现有的预测模型,提出滑坡位移预测新方法,给出预测过程及意义,并分析了该方法相比传统预测方法的优点,最终证明新预测方法可以满足实际要求。     

滑坡空间预测中信息量模型的改进及应用

确定未来可能发生滑坡的区域,即滑坡空间预测对城乡土地规划具有重要的指导意义。针对国内在滑坡空间预测中应用较多的信息量模型,通过理论推导表明其使用前提是各影响因素相互独立,以一简单算例说明了在滑坡空间预测中因素间相关性对预测结果的影响,并建议引入因子分析评估和减少各因素间的相关性。将基于因子分析的信息量模型应用于某一流域,统计了具有连续性特征的影响因素与滑坡概率之间的关系,结合以往的研究和分析表明滑坡概率随各因素的变化趋势具有一定的规律,并基于此建议了对影响因素进行状态离散化的方法。以5年前的滑坡作为输入数据,用近5年内的滑坡对预测结果进行了验证,表明信息量模型能较好地预测未来发生滑坡的区域。     

变权组合预测模型在滑坡预测中的应用

为探讨变权组合预测模型在滑坡预测中的应用,以湖北省秭归县新滩滑坡为例,以A3点实际监测数据为基础,采用基于灰色预测法、Verhulst模型预测法以及协同预测法的变权组合预测方法,对新滩滑坡部分监测点位移进行了建模和预测。预测结果表明,利用变权组合预测方法,比单纯运用某一种预测方法,预测精度更高,误差平方和最多相差10．408,最少相差0．184。该方法可应用于实际工程。     

滑坡变形动态预测的自记忆离散模型

考虑滑坡变形时间位移序列的非线性特征,提出了基于自记忆离散模型的滑坡非线性变形动态预测方法.该方法将观测到的滑坡变形位移时序数据视为描写滑坡变形非线性动力系统的特解,运用反演动力模式方法导出系统的微分方程,通过引入记忆函数,将制约动力系统的微分方程推演成一个差分-积分方程,从而建立了滑坡变形动态预测的自记忆离散模型.将该方法用于古树屋滑坡和茅坪滑坡变形预测,验证了该模型的有效性及可行性.     

基于不确定多分类支持向量机在滑坡危险性预测的应用

为了提高滑坡危险性预测的准确度,提出一种基于不确定多分类的支持向量机在滑坡危险性预测的方法.针对诱发滑坡的不确定因子降雨量数据难以有效刻画等问题,引入不确定支持向量机算法理论,结合其他评价因子,构建不确定多分类支持向量机分类器,建立滑坡危险性预测模型,以延安市宝塔区为例进行预测实验.结果表明,该方法不仅能够达到滑坡危险性预测的精度标准,且比传统的支持向量机分类方法有更高的预测精度.     

天池滑坡体稳定性分析

采用极限平衡方法对天池上库滑坡在各种组合状态下的稳定性进行了全面评价,并对天池滑坡稳定性现状和发展趋势作出预测,此预测结果为滑坡防治提供了依据.     

地下工程突水机理及其研究最新进展

随着地下工程建设的大、长、深发展趋势,大型突水地质灾害逐渐成为制约地下空间建设发展的瓶颈问题,是岩石力学与工程研究领域急需解决的关键科学技术难题。在系统收集整理国内外相关资料的基础上,从突水的灾变条件与演化特征、突水通道的形成机制、渗流灾变规律与突变机理以及突水预测与监测理论等方面系统总结了当前突水机理的研究方法及其存在的问题,提出了“施工人为扰动和岩溶水及水压力扰动诱发破裂是相对完整岩体破断突水的本质所在,地质缺陷体本身渗流力学的多元动态信息则是地质缺陷式突水灾变演化过程描述的关键所在”这一学术思路。通过现场突水实例分析与数值模拟结果,认为突水机理的研究需从两方面着手,即突水通道形成的微观作用机制与含导水构造系统失稳突水的宏观力学判据,考虑地质因素和工程因素的双重影响,并结合突水前兆多元信息实时在线采集与分析的监测方法,对有效探测含导水构造的物探方法进行补充,为突水预报预测奠定理论基础。     

水库滑坡灾害致灾机理及防控技术研究与展望

随着中国高坝大库水利水电工程的相继运行,水库滑坡灾害已成为影响工程运行稳定和威胁沿岸人民生命财产安全的重大隐患,提升其综合防控能力是国家重大需求。水库滑坡是一个复杂的地质综合体,其变形破坏过程不仅与滑坡所在区域的地质条件特性相关,更取决于诱发因素如降雨、库水位变动等动态作用的影响,从开始孕育变形到最终失稳破坏一般需经历较长的历时,是一个不断累积发展的过程,不仅涉及降雨入渗与库水影响的时空叠加作用,更涉及多因素耦合下的渐进破坏机制,其致灾机理与防控难度极高。本文结合大量现场调查、室内外试验和数值模拟,总结了库区地质、水文等条件对于滑坡易感性及空间分布的影响规律,揭示了强降雨、库水位变动及多因素叠加作用下水库滑坡的累积灾变失稳机理;建立了离散元模型与流体力学模型（DEM-SPH）耦合的滑坡-涌浪模拟技术,能够较好地揭示高速滑坡体入河与水流的强碰撞及涌浪的非线性传播过程,可为滑坡致灾影响范围及应急避险方案制定提供科学依据;构建了无人机-3维激光扫描空地数据融合的大范围水库滑坡3维变形演化监测技术,并归纳总结了水库滑坡的综合治理技术。此外,针对多因素驱动下水库滑坡复杂致灾机理及防控技术方面的研究不足和局限性,展望了水库滑坡在灾变累积失稳与稳定评价、多源融合监测与智能预警、滑坡-涌浪流固耦合模拟与致灾影响评估、生态措施-支护结构联合治理技术方面的未来发展方向,期望为水库滑坡灾害防控减灾研究提供借鉴。     

万州和平广场滑坡区滑坡及堆积体稳定性分析与验算

根据《重庆市万州区和平广场滑坡区滑坡与塌岸防治工程初步设计地质勘察报告》,首先对三峡水库蓄水前和平广场堆积体的整体稳定性作出分析,然后就蓄水以后堆积体的变形、失稳形式作出预测,最后采用传递系数法验算堆积体的整体稳定和局部稳定性,所得计算结果为滑坡的治理与防治工程提供依据.     

城矿区水土流失及防治对策

揭示了鸡西市区水土流失的规律,如扰动地层和地貌对城矿区水土流失的影响和矿山土壤的可蚀性;城矿区治理后的水文平衡及产流特征;城矿区水土流失方式及其特殊性;城矿区水土流失对矿区生产的危害。提出了相应的水土保持综合治理开发技术。     

山区河流水灾害问题及应对（特约稿）

全球重大自然灾害正深刻影响着人类的生存和发展,如何更有效地应对各类自然灾害尤为重要。2008年“5·12”汶川大地震后,“地球人都要有灾害意识,地球人都要有灾害教育”已深入人心,中国人的灾害意识和防灾技术水平均得到了较大幅度的提升。由于独特的区域地质构造、地形地貌和水文气象等条件,中国西部地区一直是水灾害频发的区域,防灾减灾工作已成为影响区域社会经济及国家整体发展的重要方面。作为国家布局在西部的高水平研究型综合大学,四川大学传承和创新了都江堰的治水智慧,在应对高坝泄洪与防洪安全、高坝工程结构安全、山洪泥沙灾害与滑坡防治、流域生态环境保护等山区水灾害方面进行了积极探索,取得了一系列重要成果。主要有：1）开发细观实验与模拟技术,揭示了高坝水力学复杂水流现象的细观机理,建立了更加可靠的判别准则和计算方法,形成系统的细观水力学体系,并创新地提出了多级泄洪原理与技术;2）原创性地提出了地质力学模型破坏模拟与综合法试验新技术,揭示了高坝工程整体结构安全响应机制,建立了能够准确反映受复杂地质环境及超标洪水等因素影响下高坝-坝基-库水整体结构安全评价体系;3）揭示了山洪与泥沙共同作用下“小水大灾”机制,提出了特大山洪泥沙灾害“降阶防控”技术,将山洪泥沙灾害致灾不确定性降到可防控范围;4）引入应用三维激光扫描仪等新设备与技术实现了滑坡变形监测从“点、线、面”拓展到三维空间整体,提升了水动力型滑坡的灾害监测预警水平以及灾害应急响应能力;5）针对滑坡-堰塞坝物质组成和结构特性变异性大的问题,提出了滑坡-堰塞湖分类应急处置与综合治理技术;6）针对西南地区地理、生态与环境特点,提出了生态需水配置和过鱼、梯级水库水温预测成套方法和低温水控制、高坝泄水总溶解气体（TDG）过饱和的预测与调控等一整套维护水生生物生境的关键技术,将生态环境保护研究从工程局部及单一水环境领域,拓展到山区流域整体系统并形成多学科领域交叉的综合科学技术体系。最后,针对中国西部山区河流水灾害的特点以及国家防灾减灾救灾的总体需求,提出了变化环境下的水灾害形成与演化、耦合致灾机理与临界判据、水灾害动力灾变机制与演化过程、突变河流的生境-生物相互作用机制、灾变河流的生态演变机制和新平衡态、水灾害监测预警和风险评估、基础大数据库与云平台、水灾害流域协同管理与灾后重建等一系列山区水灾害领域的重大前沿科学技术问题,有助于促进下一步防灾减灾相关学科领域研究工作的发展。     

辽河油田茨9区水平井开发方案预测

茨9区油藏为发育边水的中孔中高渗油藏,利用直井开发的弊端日益凸现,水平井开发可行性研究的论证认为,该区油藏部署水平井开发优势明显。在剩余油分布规律的基础上利用数值模拟的方法对茨9区进行水平井开发方案设计,确定了水平井开发的目的层位、水平井段方向以及长度,并利用数值模拟对开发方案进行结果预测,结果表明水平井开发从累积产油量以及含水上升情况等方面都远优于直井开发,综上为茨9区的进一步开发提出新的方向。     

三峡库区水库型滑坡变形监测剖面选取研究

在三峡水库蓄水和运行条件下,三峡库区水库型滑坡不同部位的地下水位和位移的改变表现出对库水位变化的敏感程度不同的特征.根据位移的变化对库水变化敏感程度的不同与监测信息量获取大小的关系,采用模糊模式识别方法对三峡库区水库型滑坡位移场变化对水库水位变化的敏感程度进行数值分区.借助水库型滑坡位移场变化敏感程度数值分区规律,提出三峡库区水库型滑坡变形监测剖面选取的一般原则.根据该原则,以三峡库区水库型滑坡——泄滩滑坡为工程实例,给出泄滩滑坡变形监测剖面的具体布置.     

基于突变理论的滑坡危险性评价

我国西部山区频发的滑坡灾害对当地道路建设和经济发展具有极大影响,为了给滑坡的防治提供依据,需客观地评价滑坡危险性。本文从滑坡的地质环境及诱发因素两方面出发,选取岩性、滑坡一定范围内断层距离的倒数和等 7 个指标作为评价依据,建立滑坡危险性评价突变模型,将礼州地区滑坡划分为轻度、中度、重度和极度危险 4 个等级。选取该地区威胁公路的 10 个典型滑坡进行危险性评价,评价结果与现场调查结果具有较高的吻合度。该成果可为山区滑坡的防治提供依据。     

基于SBAS-InSAR技术的舟曲县潜在滑坡灾害早期识别及降水相关性分析

近年来,甘肃省舟曲县白龙江两岸古滑坡的发育复活呈现活跃趋势,下游已经开发建设的大量民用设施受其威胁,因此这些滑坡的早期识别成为该地区地质灾害预防需要关注的重要课题。基于Sentinel-1A降轨SLC数据,采用SBAS-InSAR技术,对舟曲县,尤其是白龙江沿岸滑坡灾害隐患进行早期识别,获取舟曲县潜在滑坡灾害点列表,并划分其风险等级,重点分析大蠕滑量的四个典型滑坡的时序形变过程,总结舟曲县滑坡发育与降水之间的相互关系,研究结果表明：舟曲县白龙江干流及支流河谷区西北-东南方的老滑坡体均发生了一定程度的滑动,共识别出高风险等级坡体8个,分别为寺儿沟、立节北山、杭嘎村、锁儿头、三眼峪、南峪、大川乡—两河口及曲告纳乡滑坡,严重威胁15个村镇的居民生命财产安全。其中锁儿头、三眼峪和南峪滑坡的形变最为严重,对其重点分析的结果显示,监测时段内平均形变速率达-80.1421.48mm/y,形变量达-482.01493.31mm,坡体在未来复发的可能性较大,而且,近年来逐渐增加的降水更有可能促使其提前复发。舟曲县典型滑坡的后缘形变与降水量具有一定的相关性,滑坡的发生受降水影响极大,同时,地质构造、地形地貌、地震、地层岩性等也对滑坡的发生具有一定影响。