基于滑坡预测模型的研究进展

基于滑坡预测模型的研究进展

摘要：滑坡是由于边坡失稳而发生滑动的一种自然现象，是世界上最严重的自

然灾害之一，每年造成大量的人员伤亡和财产损失，特别是在多山多雨的地区。

因此，滑坡预测模型的精度的对保证人民的财产人生安全显得尤为重要。

关键字：滑坡预测模型精度

1.引言

滑坡是世界上最严重的自然灾害之一。目前，随着全球气候变暖，全球极端气候频繁发生，世界各地频繁出现暴雨。伴随暴雨出现的同时，滑坡、泥石流等地质灾害也频繁发生。

据资料统计，1995年以来，我国滑坡造成的年均死亡人数已经连续多年超过1000人，财产

损失65.2亿元，最高年份超过200亿元［1］。由于多山多雨，我国西南部地区的地质灾害

最严重［2］。2017年和2018年发生的地质灾害数量总体上比以往少一些，但是这也并能

说明地质灾害呈减少趋势，地质灾害的预治依然是自然灾害防治的重点。

2.概述

滑坡是地质灾害的主要类型，90%以上滑坡的发生都与降雨有关。滑坡带来的堆积物不

仅会摧毁房屋、农田，还可能造成堰塞湖，威胁下游人民的安全。从目前国内外的研究现状看：大量的滑坡预测模型采用数理统计、回归方法进行滑坡预测，这种方法主要研究各种导

致滑坡发生的滑坡因子与滑坡发生的关系，为下次滑坡的发生提出预警；还有一些采用结合

水文模型的力学方法，研究水文过程对边坡土壤稳定的影响，给出边坡稳定的系数，从而预

测滑坡的发生。

3.分类

根据研究目的不同，采用的研究方法也不同，主要的研究方法有：统计方法、力学模型

方法等。

统计方法是基于对已发生的滑坡与影响滑坡的因素统计回归，利用回归公式计算滑坡敏

感性、对特定的地点和时间可能发生的滑坡进行预测[3]。主要研究坡度、坡向、高程、地质、岩性、地质结构等滑坡因子与滑坡发生的关系，坡度是诱发滑坡发生的最要地质因子，坡度

越大、高程越高，滑坡发生的概率也就越大。降雨型滑坡的主要与降雨的大小和时间有直接

和间接关系。前期降雨据滑坡发生日数增加，对发生滑坡的影响也就越小，前一周的降雨对

滑坡的诱发作为微乎其微，前第3d的降雨对诱发滑坡的作用已变得很小。所以统计方法通

常通过统计滑坡当日前24h、18h、12h、6h、3h、1h的降雨量，再统计当日是否滑坡和滑坡

的数量确定出降雨量与滑坡发生的关系，从而对滑坡的发生提出预警。

力学方法是根据边坡的物理力学原理，边坡在外荷载作用下，达到极限平衡而失稳。当

研究大区域滑坡，缺乏地质、岩性等资料时，很多学者采用简化的二维极限平衡分析方法。

有些学者考虑降雨下渗对土壤内部的影响，兰恒星[4]提出的滑坡一水文耦合模型研究，采用

无限斜坡模型，假定地下水位、滑动面与地表平行，降雨产生的地表径流补给地下水，计算

边坡稳定性安全系数。这种耦合水文模型的方法考虑了降雨下渗过程，降雨使土壤增加了自重，增大了孔隙水压力，同时也减小了坡体的抗剪强度，增加了土体的滑动力、减小了抗滑力，使之更容易发生滑坡。王佳佳[5]通过简化运动波模型计算地下水位波动和土壤含水量变化，并与无限斜坡模型耦合进行滑坡危险性预测评价。Ciurleo[7]构建了基于物理理论的浅层

滑坡模型，并在土壤饱和与非饱和条件下验证，显示该模型更适用于饱和条件下。

4.提出问题

综上所述，基于对滑坡灾害的研究，大部分采用统计方法和简化的力学模型。统计方法需要统计的因子很多，但是忽略了降雨对地面的水文过程，没有考虑因降雨使土壤的内部应力发生变化。而降雨是引起地质灾害发生的主要因素。近年来的研究就将分布式水文模型耦合到滑坡模型中，将降雨过程更加细致的划分出来，使得降雨下渗过程和土壤湿度变化更贴合于实际，边坡失稳过程更接近于实际工程。但没有考虑降雨引起地下水位波动及渗透过程对边坡稳定性的影响,严格来说都是静态的。而这样耦合的模型还存在一定的错报率，仍需要对模型从模型输人、水文物理过程以及不确定性进一步分析与完善。

5.解决问题

以GIS技术提取地区的坡度、流向、土地利用，结合地区的岩土地质资料，主要是土壤的内摩擦力和摩擦角，再研究构建基于栅格型的分布式水文模型，模拟从降雨到植物截留、下渗的整个过程，使水文过程更贴合实际，土壤含水量的变化更加准确，土壤的内部应力变化及破坏也更准确。再以土壤含水量为侧重，将含水量以矩阵形式输出，配合滑坡预测模型的数据需求，构建水文-滑坡全耦合预测预警模型。

参考文献：

[1]黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]．岩石力学与工程学报，2007，26( 3): 433－454．

[2]中华人民共和国国土资源部．中国地质环境公报[G]．北京: 中华人民共和国国土资源部，2001－2005．

[3]Andrew Collison，Modelling the impact of predited climate change on landslide frequency and magnitude in SE England[J].Engineering Geology，2000，55:205-218

[4]兰恒星,周成虎等,地理信息系统支持下的滑坡水文耦合模型研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(8):1309-1314

[5]Benjamin B?Mirus，Integrating real-time subsurface hydrologic monitoring with empirical rainfall thresholds to improve landslide early warning[J].Landslides,2018,15:1909-1919

[6]王佳佳. 基于GIS考虑准动态湿度指数的滑坡危险性预测水文–力学耦合模型研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2013, 32(2): 3868-3877.