强降水诱发山体滑坡区域预测和预报的研究——以重庆三峡库区为例

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1、中文摘要强降水诱发山体滑坡预测预报研究是属于跨学科领域的研究，它跨越了气象学、地理学、地质水文学、地质工程学、测绘学等多学科领域，因此对其进行深入研究是十分困难的。尽管如此，本项目以重庆为例，对强降水诱发山体滑坡问题进行了较系统地研究，它包括：重庆市山体滑坡的地形地貌、地层岩性、滑坡规模、时空分布等基本特征研究，强降水诱发山体滑坡机理研究，不同类型山体滑坡与降水量值、时间的关系研究等。在上述研究的基础上，建立了综合考虑强降水、地质、地貌等多种主要因素与其相互作用原理和作用过程的强降水诱发山体滑坡预测预报模型，它包括山体

2、滑坡区域预测模型和单体预报模型，同时给出了重庆市强降水诱发山体滑坡精细预报模型，开发出基于GIS的重庆市强降水诱发山体滑坡精细预报业务系统。这些研究尽管只以重庆为例，但其成果仍可在重庆之外的更大范围推广应用。因此，本研究不仅对提高山体滑坡预报水平，更好地为各级政府组织指导好地质灾害减灾防灾、发展经济具有重要的现实意义，还对开展跨学科领域的科学研究，促进气象学与地质灾害学的学科融合，拓展出“地质气象灾害学”，具有重要的科学意义。本项目得到如下创新性的成果：l、系统的分析了重庆市山体滑坡的基本特征其主要结论是：(1)重庆山

3、体滑坡中，斜坡坡度为200190的滑坡体最易发生滑坡，它占了全部滑坡的76．6％；(2)重庆山体滑坡以软岩类为主，它占到了93．7％，其次是半坚硬岩类，占4．8％。而坡度大于200且软岩类区域最容易发生滑坡：(3)重庆的滑坡规模以中型以下的为主，并主要是小型滑坡。中型以下滑坡占到了95．4％，小型以下占到79．4％：(4)重庆市5"10月是降水最为集中的季节，可占全年雨量的70％以上，各地大雨(日雨量≥25毫米)日数80％以上都在5～9月，而发生在此时段的山体滑坡占全部滑坡的95％以上，6～8月占87．O％。这种山体滑

4、坡的季节分布特征是与重庆降水量、强降水日数等的年内分布相一致。2、分析了降水对边坡稳定性的影响(1)降水通过增加孔隙水压力减小抗滑力。饱和岩土中由孔隙水来承担或传递的压力定义为孔隙水压力。降水渗入和浸泡滑坡体，使滑坡体中的孔隙充满水，从而增大滑坡体中的孔隙水压力。在总应力不变的情况下，孔隙水压力增加，会导致有效应力减小。降水量越大，灌入和渗入滑坡体的水越多，造成孔隙水压力越大，使滑坡体中形成软弱结构面，造成边坡的稳定性下降；(2)降水通过增加动水压力减小边坡稳定性系数。山岩中的裂缝是可以渗入降水的，并可缓慢的在岩石中流

5、动渗透，这种水在穿过箜煎亘流动时为克服阻力而产生的一种洼适杰，称为动水压力。动水压力与滑坡体上的水力梯度成正比，而滑坡体上的水力梯度则由降水量和降水强度决定，降水量和降水强度越大，水力梯度就越大，从而动水压力就越大，导致边坡稳定系数下降，动水压力越大，边坡稳定性系数越小；(3)降水通过影响妒、C而影响边坡稳定性系数。降水渗入和浸泡滑坡体，还可以使得岩土颗粒间距离增大，而使分子吸引力的强度迅速衰减，从而导致岩体内摩擦角够、凝聚力C值明显降低(有时，可下降5倍之多)，导致边坡稳定性系数减小，边坡稳定性变小，增加滑坡的可能。

6、(4)有无降水对滑影响的计算比较通过计算表明在有水作用时比无水作用时，边坡受到的下滑力，大了一个量级，由此造成边坡失去稳定性。并研究得知，在边坡的土壤具有高渗透性时，强降水只需要4小时50分就可以下渗到10米深的滑床处，使边坡失去稳定性，并产生滑动。这些结论都印证了统计得到的结果。这是从新的研究角度切入，得到了非常有用的研究结果。3、提出了山体滑坡有效降水量概念研究得出强降水是重庆山体滑坡的最主要诱发因素，有95％以上的山体滑坡发生的当天和前10天内有较强降水(24小时降水量大于lOmm)；有66．7％群发性滑坡发生前

7、期，日降水量大于50mm(暴雨)。这是开展本项目研究工作的基本点。经过对重庆大量山体滑坡个例与其发生前10天的降水量统计分析，得到了描述10天中每一天的降水量对这次滑坡贡献大小的函数，即降水权重系数函数，它是一个负指数函数，越靠近山体滑坡发生时间，这天的降水量对这次滑坡的贡献率越大，即这天的降水权重系数越大，降水权重系数随着距离滑坡发生时间越远越小，是以负指数曲线的速度衰减的，而降水强度越大，这个降水权重系数的衰减速度越快。有61％的滑坡都发生在有大于lOmm的降水的当天，有75％的滑坡发生在较大降水发生后的3天以内。

8、同时，研究得知山体滑坡规模、不同的地质灾害易发区的降水权重系数函数是不同的。最后，根据上述降水权重系数函数，提出了山体滑坡有效降水量概念，Tl并给出了这10天的降水量对这次滑坡有作用的山体滑坡有效降水量计算模型。4、建立全方位的预报模型在上述研究的基础上，给出了基于不同地质灾害易发程度分区的，针对山体滑坡宏观预报的山体滑坡有效降水