基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法技术

发明专利技术提供一种基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，包括以下步骤：S1、构建阈值模型如下：S2、采用降雨阈值模型分析诱发滑坡灾害的降雨阈值，从而确定区域斜坡基准阈值R

【技术实现步骤摘要】
基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法


[0001]本专利技术涉及工程地质滑坡预警预报
，尤其涉及一种基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法。

技术介绍

[0002]滑坡是常见的自然灾害，每年造成巨大的人员伤亡和经济损失，我国有超过一半的滑坡为降雨诱发型滑坡。降雨入渗后，改变了滑坡岩土体的物理力学特性，同时扰动了地下水位，降低了土体抗剪强度，从而影响了斜坡的稳定性。对于此类滑坡的防灾减灾建设滑坡风险气象预警体系，其核心内容是滑坡预警阈值的选取。
[0003]关于降雨诱发地质灾害预警及其阈值的相关研究，可以总结为两类：
①
统计分析方法，通过收集历史降雨数据和地质灾害发生情况，进行统计对比分析，从而得到地质灾害和降雨之间的定性、半定量或定量的关系，此方法当前应用较多。统计阈值分为四个类别：降雨强度
‑
持续时间阈值(I
‑
D)、累计降雨量阈值(E)、累计降雨量
‑
持续时间阈值(E
‑
D)和累计降雨量
‑
降雨强度阈值(E
‑
I)。据此，许多国家和地区建立了降雨诱发滑坡的预警系统。
②
机理分析方法，主要采用斜坡水文模型，从降雨
‑
渗流
‑
灾害发生的机理过程出发，分析降雨型滑坡灾害的预警阈值。
[0004]但是，在滑坡预警预报的工作实践中，当前的阈值模型存在以下问题：
①
基于数理统计的阈值模型是面向区域多个已经发生的滑坡的统计结果，其准确度由样本精度和数量直接控制，因此，对用于分析的历史灾害记录要求严格；
②
基于数理统计的阈值模型忽略了滑坡发生物理过程，尤其是降雨入渗后的滑坡岩土体物理力学性能变化过程，使得阈值无法从孕灾机理上进行解释，具体到单个滑坡，其误差较大，导致大量的滑坡发生误报和漏报，总体预报准确率低；
③
基于数理统计的阈值模型是对一个片区的宏观考虑，但是，不同的斜坡所处的地质环境条件差别巨大，具体到每个斜坡，统计阈值无法针对斜坡的特征进行阈值调整，从而也限制了阈值在应用实践中的精度。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了解决
技术介绍
中降雨型滑坡灾害利用阈值模型获取预警阈值存在的问题，本专利技术的实施例提供了一种基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法。
[0006]本专利技术的实施例提供基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1、构建基于斜坡地质环境的降雨型滑坡气象风险预警阈值模型如下：
[0008][0009]其中，R为斜坡地质灾害气象风险预警阈值，R
S
为区域斜坡基准阈值，ΔR
i
表示各地质环境因子带来的阈值调整变化量；η为有效降雨系数；
[0010]S2、采用降雨阈值模型分析诱发滑坡灾害的降雨阈值，从而确定区域斜坡基准阈值R
S
；
[0011]S3、根据斜坡变形破坏的机理选取区域内起控制作用的斜坡地质环境因子；
[0012]S4、根据所选取的斜坡地质环境因子刻画出区域整体的基准斜坡；
[0013]S5、运用数值模拟的方法确定所述基准斜坡的每个斜坡地质环境因子在不同降雨条件下造成的斜坡稳定性变化，得到不同历时的每个斜坡地质环境因子带来的阈值调整变化量ΔR
i
，从而建立从区域到斜坡尺度的基于斜坡地质环境的降雨型滑坡气象风险预警阈值体系。
[0014]进一步地，所述步骤S3中，所有斜坡地质环境因子分为斜坡空间结构、斜坡物质成分和水文条件三类。
[0015]进一步地，所述斜坡空间结构包括斜坡坡度α、松散岩土体厚度d和是否切坡；所述斜坡物质成分包括岩土体黏聚力c、内摩擦角φ以及渗透系数k；所述水文条件包括植被类型。
[0016]进一步地，所述步骤S4中，所述斜坡地质环境因子为连续型因子时运用平均值刻画基准斜坡，所述斜坡地质环境因子为离散型因子时运用众数来刻画基准斜坡。
[0017]进一步地，所述步骤S5中每个斜坡地质环境因子带来的阈值调整变化量ΔR
i
的确定方式为：
[0018]确定每个地质环境因子带来的阈值调整变化量的上限和下限；
[0019]斜坡坡度带来的阈值调整变化量ΔR
α
＝m
α
α+n
α
，其中m
α
、n
α
为系数；
[0020]覆盖层厚度带来的阈值调整变化量ΔR
d
＝m
d
d+n
d
，其中m
d
、n
d
为系数；
[0021]内摩擦角带来的阈值调整变化量ΔR
φ
＝m
φ
φ+n
φ
，其中m
φ
、n
φ
为系数；
[0022]黏聚力带来的阈值调整变化量ΔR
c
：以黏聚力c带来的阈值调整变化量为0时的黏聚力c0作为基准黏聚力，在黏聚力c相对基准黏聚力c0增大Δc时ΔR
c
调整至上限，中间线性插值调整；在黏聚力c相对基准黏聚力c0减小Δc时ΔR
c
调整至下限，中间线性插值调整；
[0023]渗透系数带来的阈值调整变化量ΔR
k
：以渗透系数k带来的阈值调整变化量为0时的黏聚力k0作为渗透系数，k值增大至第一渗透系数k1及以上时，ΔR
k
取下限；k值减小至第二渗透系数k2及以下时，ΔR
k
取上限；
[0024]切坡情况带来的阈值调整变化量ΔR
slope
：存在切坡时，ΔR
slope
为0；无切坡时ΔR
slope
为上限。
[0025]进一步地，每个地质环境因子带来的阈值调整变化量的上限和下限分别为区域斜坡基准阈值的
±
20％。
[0026]进一步地，所述步骤S5中获得历时为1/3/6/12/24h的每个斜坡地质环境因子带来的阈值调整变化量ΔR
i
。
[0027]进一步地，有效降雨系数η的计算公式如下：
[0028]η＝O/P
[0029]式中：P为降雨量；O为未被树冠层截留而穿透下来的雨量。
[0030]进一步地，所述步骤S2中，采用I
‑
D阈值模型分析诱发滑坡灾害的降雨阈值，该阈值模型幂指数形式表达如下：
[0031]I＝a+γD
β
[0032]式中：I为累积降雨量；D为降雨持续时间；γ、β、a为统计参数，a≥0。
[0033]进一步地，所述步骤S3中，斜坡地质环境因子的选取由地质环境因子有效性原则和地质环境因子参数可获取性原则共同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建基于斜坡地质环境的降雨型滑坡气象风险预警阈值模型如下：其中，R为斜坡地质灾害气象风险预警阈值，R
S
为区域斜坡基准阈值，ΔR
i
表示各地质环境因子带来的阈值调整变化量；η为有效降雨系数；S2、采用降雨阈值模型分析诱发滑坡灾害的降雨阈值，从而确定区域斜坡基准阈值R
S
；S3、根据斜坡变形破坏的机理选取区域内起控制作用的斜坡地质环境因子；S4、根据所选取的斜坡地质环境因子刻画出区域整体的基准斜坡；S5、运用数值模拟的方法确定所述基准斜坡的每个斜坡地质环境因子在不同降雨条件下造成的斜坡稳定性变化，得到不同历时的每个斜坡地质环境因子带来的阈值调整变化量ΔR
i
，从而建立从区域到斜坡尺度的基于斜坡地质环境的降雨型滑坡气象风险预警阈值体系。2.如权利要求1所述的基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，其特征在于：所述步骤S3中，所有斜坡地质环境因子分为斜坡空间结构、斜坡物质成分和水文条件三类。3.如权利要求2所述的基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，其特征在于：所述斜坡空间结构包括斜坡坡度α、松散岩土体厚度d和是否切坡；所述斜坡物质成分包括岩土体黏聚力c、内摩擦角φ以及渗透系数k；所述水文条件包括植被类型。4.如权利要求1所述的基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述斜坡地质环境因子为连续型因子时运用平均值刻画基准斜坡，所述斜坡地质环境因子为离散型因子时运用众数来刻画基准斜坡。5.如权利要求3所述的基于地质环境的降雨型滑坡风险预警阈值体系建立方法，其特征在于：所述步骤S5中每个斜坡地质环境因子带来的阈值调整变化量ΔR
i
的确定方式为：确定每个地质环境因子带来的阈值调整变化量的上限和下限；斜坡坡度带来的阈值调整变化量ΔR
α
＝m
α
α+n
α
，其中m
α
、n
α
为系数；覆盖层厚度带来的阈值调整变化量ΔR
d
＝m
d
d+n
d
，其中m
d
、n
d
为系数；内摩擦角带来...

【专利技术属性】
技术研发人员：严亮轩，殷坤龙，龚泉冰，刘谢攀，朱宇航，胡超超，陈虹，谢洋义，陈丽霞，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：