论文题目: 暴雨型滑坡灾害形成机理及预测方法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 大气物理学与大气环境
作者: 魏丽
导师: 郑有飞
关键词: 暴雨,滑坡灾害,机理,预测方法,研究
文献来源: 南京信息工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文针对暴雨型滑坡灾害预报预警服务的需要,以江西为研究区域,从暴雨型滑坡灾害形成机理及预测理论入手,通过八个滑坡灾害易发点的监测试验,系统地研究了大气降水对地下水位、孔隙水压力、滑坡土体应力及滑坡稳定性的影响。探讨了植被覆盖与滑坡的关系。根据历史资料,进行了滑坡风险区划和暴雨型滑坡的时空分布特征分析。应用统计学和试验研究相结合的方法,提出了滑坡体发生滑动的临界雨量指标。开发了基于Web-GIS的暴雨型滑坡灾害预报预警业务系统,并进行了业务试验。(1) 揭示了江西省暴雨型滑坡时空分布特征。江西省多为浅层滑坡,结构以整体式滑坡为主;丘陵区滑坡占多数;较陡区滑坡处数、体积最多;滑坡多发生于20～35°的斜坡及海拔100～400m地段;滑坡主要发生在雨季,5～7月发生的滑坡占总数的87%,发生在6月的占70%;日降水量为100～400mm时发生的滑坡占总数的70%;滑坡灾害发生多与降雨同步,少数滞后;年暴雨日在5～6日的区域较易发生滑坡。(2) 提出了用日综合雨量预报暴雨型滑坡的概念和指标。根据1960s年代以来资料统计分析,降水诱发的滑坡不仅取决于当日雨量,而且与前期过程降水量有关,某日降水量对滑坡的作用可持续1～10天。在日综合雨量计算模型中引入了衰减系数的概念,用于计算诱发滑坡的有效雨量。分析了不同降水过程蒸散量的日变化及对日综合雨量的影响。(3) 揭示了降水导致滑坡的动态过程和机理。降水对滑坡的作用是一个动态过程,暴雨期间发生的浅层土质滑坡是受到短时间内强降水的作用,滑坡土体因降雨入渗很快达到饱和状态,导致短期内地面位移加剧,土体应力发生较大变化,使土体饱和度及孔隙水压力上升,降低了斜坡物质的抗滑力,随着时间推移,最终导致滑坡发生。(4) 揭示了不同类型滑坡发生滑动的大气降水临界值,为滑坡灾害预测提供了依据。在江西省滑坡灾害易发区建立8个监测点,其中包括1个重要监测点和7个一般监测点。对各监测点地下水位、孔隙水压力、滑动带土应力以及滑坡体位移等进行实时监测,分析了各监测要素与大气降水的关系。通过大气降水和滑坡稳定性关系研究,初步确定了江西省滑坡灾害预报预警的降水量指标。监测试验结果表明,滑坡是可以预报的。滑坡体发生滑动的降水临界值试验及模拟结果与统计学分析有较好的一致性。 (5)揭示了地下水位变化与大气降水变化一致性特征。地下水位与滑坡稳定度呈负相关。试验表明,地下水位波动一般滞后于降水过程0.5~1天,每个降水过程对地下水位的影响因滑体本身而异,有的在5天之内即可消除,有的则延长至巧日,越接近地表,地下水位与降水变化在时间上一致性越强。 (6)揭示了滑坡体不同深度孔隙水压力值的变化特征。孔隙水压力是反应滑坡土体水分饱和程度的重要指标,研究表明,在一次降水过程中,随着降水量及强度的增加,孔隙水压力值增大,抗滑力下降,滑坡体稳定性减小。地下水位以下的孔隙水压力与降水过程及强度有很好的一致性;地下水位以上的包气带孔隙水压力在每个过程中有波动,峰值较降雨过程滞后0~2天,自3月至8月孔隙水压力逐渐下降,至8月中下旬达最低值,以后逐步回升,其变化趋势与蒸发蒸腾作用有关。 (7)揭示了滑坡土体应力变化与滑坡体位移的响应关系。应力监测是反映滑坡体是否发生蠕动的较好指标。试验结果表明,应力监测在反映滑坡体是否发生滑动时比孔隙水压力更为敏感。 (8)提出了植被覆盖对滑坡的影响主要取决于降水强度的观点。植被覆盖度高、生物量多和植被覆盖差、生物量低的中低山区都可能发生滑坡。森林植被对大气降水有截留作用,能减缓水蚀和雨蚀,但当降水强度超过50rnrn时,截留作用减小。同等地质环境条件下,植被覆盖率低,滑坡较易发生,当降水强度较大时,特别是达到诱发滑坡灾害发生的临界值时,由于植被根系分布深度小于浅层滑坡土体深度,植被对滑坡体的重力作用会加重滑坡的发生。但高森林覆盖区发生滑坡的雨量临界值大于覆盖率差的区域。 (9)建立了滑坡灾害预测模型,开发了基于W七b一GIS的滑坡灾害预报预警业务系统,并进行了业务试验。结果表明,2004年5次区域性暴雨过程均导致局地滑坡灾害,预报预警等级与滑坡灾害发生程度一致。关键词:暴雨,滑坡灾害,机理,预测方法,研究
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 引言
1．1 研究的意义与目的
1．2 暴雨型滑坡灾害形成机理及预测理论基础
1．3 国内外研究现状
1．4 需要研究的主要问题分析
1．5 本文研究的主要内容
1．6 全文章节介绍
第二章 滑坡灾害风险区划研究
2．1 滑坡灾害多发性和易发性
2．2 滑坡特征及诱发因素
2．3 滑坡灾害风险分区
2．4 小结
第三章 诱发滑坡的降水及蒸散量特征
3．1 诱发滑坡的降水时空分布特征
3．2 诱发滑坡的雨量临界值统计分析
3．3 日综合雨量与蒸散量关系分析
3．4 小结
第四章 暴雨型滑坡灾害形成机理试验研究
4．1 监测点勘察及建设
4．2 大气降水对滑坡影响机理研究
4．3 监测点稳定性分析
4．4 稳定性模拟及促使滑坡复活的临界降水量
4．5 植被覆盖对滑坡的影响
4．6 小结
第五章 滑坡灾害单点预报预警方法
5．1 滑坡稳定性初判数学模型
5．2 监测点滑坡体综合预警降水量初步划分
5．3 小结
第六章 暴雨型滑坡灾害区域预报预警方法
6．1 暴雨型滑坡灾害区域预报预警模型
6．2 几次连续暴雨过程的中尺度数值试验
6．3 蒸散量的计算
6．4 小结
第七章 基于Web-GIS的滑坡灾害预报预警业务系统
7．1 基于GIS的滑坡灾害预警产品制作
7．2 预警图制作与发布
7．3 小结
第八章 业务应用及效果检验
8．1 2004年业务应用及效果检验
8．2 小结
第九章 结论
9．1 概述
9．2 主要创新点
9．3 存在问题
9．4 未来研究方向
致谢
参考文献
发布时间: 2005-06-29
参考文献
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