触发滑坡降雨阈值的模型及时空分布规律研究

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我国是一个滑坡灾害频繁的国家,90%的滑坡事件与降雨有关,论文以降雨型浅层滑坡为研究对象,深入讨论了浅层滑坡的降雨阈值概念、模型和分布规律,研究了触发滑坡降雨阈值的区域特征,探索了地震和气候等外力因素对降雨阈值的影响。  触发滑坡降雨阈值是重要的滑坡预警参数,它定义为在一个特定时间区间内触发滑坡的最小降雨量或降雨强度,论文通过引入降雨重现期的概念解决了阈值确定过程中降雨持时不确定的问题。  传统的滑坡预警研究多以安全性系数衡量,因其无法和天气预报结合,难以用于雨后预警。因此,论文考虑了裂缝,并依据渗流理论和无限斜坡模型,把雨水进入岩土体的作用导入到滑坡稳定性模型中,建立一个由降雨强度显式刻画的滑坡力学模型。模型显示触发滑坡的降雨阈值在短时间内呈幂指下降,降雨持时延长后将逐渐稳定。模型的模拟结果与其他经典模型大致相同,实例也验证了该模型的准确性。  在统计模型中,论文建立了三种触发滑坡降雨阈值的确定方法(简单型触发滑坡降雨阈值确定方法、分离型触发滑坡降雨阈值确定方法和复杂型触发滑坡降雨阈值确定方法)。简单型触发滑坡降雨阈值确定方法仅考虑触发滑坡的降雨事件;分离型触发滑坡降雨阈值确定方法针对触发和未触发滑坡的降雨事件是可分的情况,使用类支持向量机来进行分类;复杂型触发滑坡降雨阈值确定方法针对触发滑坡的降雨事件和未触发滑坡事件不容易区分情况,提出了一种罚函数的方法解决其数据分类问题。单降雨站点实例研究表明分离型触发滑坡降雨阈值确定方法要优于其他两个降雨阈值的确定方法。多降雨站点实例研究表明,如果调查数据较全,简单型触发滑坡的降雨阈值确定方法基本能满足需求;如果数据不全,复杂型触发滑坡降雨阈值确定方法结果较好。  论文研究发现福建省三天以内的强降雨与滑坡事件关联性最高。研究数据表明,触发滑坡的降雨阈值分布大致呈现临海高,内陆低的特点,但随着降雨持续时间延长,差异性逐渐缩小。这种差异主要与与高程和土壤厚度等因素有关。滑坡与岩性关系研究显示,变质岩地区的滑坡主要由三天降雨造成,其他岩性地区的滑坡主要由一天降雨造成。  论文研究了地震前后触发滑坡降雨阈值变化。结果显示地震显著降低了滑坡所需的降雨时间,意味着震后更应该关注短期降雨对滑坡灾害的效应,但降雨阈值的变化较小。论文以IPCC第四次报告给出的福建省未来气候变化预测为基础,采用人工神经网络模型,预测了未来触发滑坡降雨阈值趋势。结果显示模型参数a和b略微上升,表明福建省由长期降雨触发滑坡的事件在未来呈上升趋势。
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