一种基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警方法，属于滑坡防治工程领域，其特征在于，包括以下步骤：a、沿地形图等高线向上凸的中间点连接一条直线作为中间线；b、确定中间点；c、组成平面曲率的三个点组；d、取坡度的算术平均值作为滑坡体坡度α；e、根据地形DEM数据分布原理，每一个网格内所有点的赋值都相同；f、取算术平均值；g、计算出潜在滑坡体的地形因子T；h、计算降雨因子R；i、计算浅层土质滑坡预警判断值P；j、根据浅层土质滑坡预警判断值P进行预警。本发明专利技术无需滑坡发生的大量历史观测数据，就能够对浅层土质滑坡进行预警，提前确定有危险的滑坡体，极大的提高了防灾适用性和预警效率。灾适用性和预警效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警方法及应用


[0001]本专利技术涉及到滑坡防治工程
，尤其涉及一种基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警方法及应用。

技术介绍

[0002]浅层土质滑坡是一种发生在山区的自然现象。浅层土质滑坡的发生往往需要具备三个条件：其一是有利于发生浅层土质滑坡的地形条件；其二是充足的土体物源，即松散覆盖土层；其三是充沛的降雨进入土体。这些条件综合影响并决定坡面土体的稳定性。其中，地形条件对浅层土质滑坡的影响因素包括：潜在滑坡体的斜坡坡度、滑坡体横断面的凹陷、滑坡体上侧缓坡地形、下侧临空面地形。
[0003]目前，国内外学者对浅层土质滑坡形成之地形条件的研究主要集中于坡面坡度的研究，也有采用横断面凹陷及纵断面凸起地形进行定量描述，但是主要是通过现场测量的方法，这点不利于大范围的浅层土质滑坡的预警。如果用数字地形图，通过坡度、平面曲率及剖面曲率来判断滑坡的易发性，由于没有对滑坡体的尺度做准确的判断，其结果是用统一的DEM尺度去计算不同尺度的滑坡，其结果是滑坡的坡度、平面曲率及剖面曲率都会有较多较大的误差。
[0004]公开号为CN 104299367A，公开日为2015年01月21日的中国专利文献公开了一种滑坡灾害多级综合监测预警方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)通过历史记录监测数据和滑坡变形破坏模型试验，计算滑坡监测预警临界阈值；根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能；(2)如果监测数值大于临界值；根据每个滑坡发生指数，确定滑坡可能发生的地点和滑坡发生的可能性大小，划定预警预报等级；(3)确定四级预警和预警境界区域；(4)发布预警结果，同时结合预警区群测群防网络体系，直接通知监测责任人，做好防灾、避灾准备。
[0005]该专利文献公开的滑坡灾害多级综合监测预警方法，需要滑坡发生的大量历史纪录监测数据，再通过滑坡变形破坏模型试验，计算滑坡监测预警临界阈值；再根据各个指标临界指数确定研究区是否有滑坡发生的可能，需要分析的滑坡因子较多，整个预警工作复杂，反应滞后，预警效率低，防灾适用性差。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警方法及应用，本专利技术通过综合考虑DEM尺度与滑坡尺度的关系，以及滑坡体坡度和横断面凹陷的影响因素以及在滑坡中的作用机理，建立了基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警计算模型，以定量的方式精确确定和识别确定浅层土质滑坡，无需滑坡发生的大量历史观测数据，就能够对浅层土质滑坡进行预警，提前确定有危险的滑坡体，极大的提高了防灾适用性和预警效率。
[0007]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0031]为单位降雨时间；
[0032]i、根据式10计算浅层土质滑坡预警判断值P；
[0033]P＝RT
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式10
[0034]式中：P为浅层土质滑坡预警判断值，R为降雨因子，T为潜在滑坡体的地形因子；
[0035]j、根据浅层土质滑坡预警判断值P进行预警，当P＜2.5时，滑坡发生可能性小；当2.5≤P＜3.8时，滑坡发生可能性中等；当P≥3.8时，滑坡发生可能性大。
[0036]所述步骤f中，取算术平均值具体是指先根据式11和式12计算潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp的正负符号；
[0037]若y2‑
kx2‑
y1＞0
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式11
[0038]则潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp为正，表明是凸起地形；
[0039]若y2‑
kx2‑
y1＜0
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式12
[0040]则潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp为负，表明是凹陷地形；
[0041]其中，k为系数，由式13计算；
[0042]k＝(y3‑
y1)/x3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式13
[0043]再将计算得到的潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp的正负符号带入潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp中，最后通过所有组的潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp进行算术平均。
[0044]所述步骤a中，横断面有凹陷的斜坡是指从下部看地形图等高线往上凸起。
[0045]所述步骤a中，边界是指向下凸起顶点或平直段开始位置。
[0046]所述步骤c中，同一条线是指底边平行线。
[0047]本专利技术适用于滑坡体坡度15≤α≤50
°
的浅层土质滑坡的预警。
[0048]本专利技术适用于斜坡横断面为凹陷或平直的浅层土质滑坡的预警。
[0049]本专利技术适用于滑坡体厚度在2
‑
10m的浅层土质滑坡的预警。
[0050]本专利技术所述arcgis是指地理信息系统软件。
[0051]本专利技术所述DEM是指数值高程数据。
[0052]本专利技术的基本原理如下：
[0053]坡度是影响滑坡发生的最主要因素，山坡坡度的陡缓不仅影响松散碎屑物质的聚集和分布，而且影响坡面汇流条件，大多数浅层土质滑坡发生在15
‑
50
°
的坡度上，坡度太缓则滑坡动力不足，无法发生；坡度太陡，则土层在坡面上无法聚集足够的厚度，也没有滑坡发生。横断面凹陷地形有利于雨水汇入滑坡体，入渗进入浅在滑坡体，进而导致土体逐渐饱和并软化，基质吸力和抗减强度逐渐减小，土体强度进一步降低，最终因剪切面抗剪强度低于剪应力而沿滑动带下滑。因此，滑坡体坡度、横断面凹陷地形都会在滑坡中发挥作用，尤其是横断面凹陷地形决定了汇水条件。通过全面考虑浅层土质滑坡的地形影响因素，以定量的方式确定滑坡可能性，预警出潜在滑坡体，极大的提高了防灾适用性。
[0054]上述滑坡机理，通过现场调查也可以实现，但是现场调查工作量巨大，效率极低。如果通过DEM来实现上述机理下的浅层土质滑坡的预警，则不需要野外工作就能够实现，极大的提高了效率，大量筛选潜在的浅层土质滑坡。
[0055]本专利技术的有益效果主要表现在以下方面：
[0056]一、本专利技术，通过综合考虑DEM尺度与滑坡尺度的关系，以及滑坡体坡度和横断面凹陷的影响因素以及在滑坡中的作用机理，建立了基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警
计算模型，以定量的方式精确确定和识别确定浅层土质滑坡，无需滑坡发生的大量历史观测数据，就能够对浅层土质滑坡进行预警，提前确定有危险的滑坡体，极大的提高了防灾适用性和预警效率。
[0057]二、本专利技术，不再仅仅用DEM数据，采用统一的默认方法计算潜在滑坡体的平面曲率，而是采用三点法计算潜在滑坡体的平面曲率，避免了因DEM数据间隔和滑坡体尺度差异带来的巨大误差，原有的默认方法计算潜在滑坡体的平面曲率，是通过特定DEM点，以及上下左右及斜向的4个点，共8个点，加上特定点，共9个点来计算潜在滑坡体的平面曲率，其计算得到的平面曲率与这9个点所在的网格尺度和范围有关；但是，如果潜在滑坡体尺度与这个DEM的网格尺度相差较大，该平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
为单位降雨时间；i、根据式10计算浅层土质滑坡预警判断值P；P＝RT
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式10式中：P为浅层土质滑坡预警判断值，R为降雨因子，T为潜在滑坡体的地形因子；j、根据浅层土质滑坡预警判断值P进行预警，当P＜2.5时，滑坡发生可能性小；当2.5≤P＜3.8时，滑坡发生可能性中等；当P≥3.8时，滑坡发生可能性大。2.根据权利要求1所述的一种基于数字地形图的浅层土质滑坡的预警方法，其特征在于：所述步骤f中，取算术平均值具体是指先根据式11和式12计算潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp的正负符号；若y2‑
kx2‑
y1＞0
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式11则潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp为正，表明是凸起地形；若y2‑
kx2‑
y1＜0
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式12则潜在滑坡体中间点的平面曲率Qp为负，表明是凹陷地形；其中，k为系数，由式13计算；k＝(y3‑
y1)/x3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式13再将计算得到的潜在滑坡体中间点的平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳春，余斌，杨凌崴，陈文鸿，
申请(专利权)人：贵州省地质环境监测院贵州省环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：