莊建琦,彭建兵,張利勇
1.長安大學地質(zhì)工程與測繪學院/西部礦產(chǎn)資源與地質(zhì)環(huán)境教育部重點實驗室,西安 710054
2.長安大學地質(zhì)災害防治研究院,西安 710054
黃土高原區(qū)連續(xù)的黃土面積為44萬km2,包括青海省東部、甘肅省中東部、寧夏南部、陜西省中北部[1-2]、山西省西部和河南省西部地區(qū)。由于黃土獨特的力學特征(垂直節(jié)理發(fā)育、濕陷性、結(jié)構(gòu)松散、大孔隙等),同時加上典型的降雨特征(暴雨集中),使得黃土滑坡災害具有頻發(fā)性、廣布性、復雜性和災難性[3-8]。據(jù)統(tǒng)計,在黃土高原地區(qū),黃土滑坡發(fā)育的密度可以高達6個/km2,每年發(fā)生滑坡可以高達數(shù)百個[9],嚴重危脅人民生命財產(chǎn)和水、電、交通等工農(nóng)業(yè)設施安全,成為黃土地區(qū)一種典型的、至今仍不能有效根治的地質(zhì)災害現(xiàn)象。黃土地區(qū)也是我國人口分布和能源聚集地區(qū)之一,西氣東輸工程和石油開采平臺是我國天然氣管道網(wǎng)絡建設和石油開發(fā)的重要組成部分,是國民經(jīng)濟中重要的基礎建設設施,確保管道安全和石油開采平臺運營安全是關系到國計民生的重大問題,如何確定這些地區(qū)的選址安全也是進行黃土滑坡評價的任務之一[10],黃土滑坡風險評估是進行滑坡防治和區(qū)域經(jīng)濟開發(fā)的基礎。目前,黃土滑坡研究主要體現(xiàn)在單個黃土大型滑坡的形成機理和防治[11-16]、黃土力學特性對黃土滑坡的影響[17-21]等方面,也有部分學者對黃土地區(qū)滑坡進行了危險性評估,主要是基于GIS技術,選擇幾種要素進行打分、疊加危險性分區(qū)[22-26],缺少系統(tǒng)的、區(qū)域性的、定量化的黃土滑坡危險性評價方法和模型,無法對黃土滑坡發(fā)生的概率進行確定性評價,也無法提供動態(tài)的黃土滑坡失穩(wěn)預測技術,因此,評價結(jié)果很難為黃土滑坡預測和工程活動提供可靠的參考。
近年來,由于全球變化的影響,氣候變化異常,局部山區(qū)極端降雨事件偏多,全球滑坡暴發(fā)頻率急劇增加[27]。目前對滑坡災害風險的評價,多沒有考慮滑坡發(fā)生的概率風險,在進行城鎮(zhèn)建設和道路選址過程中,沒有科學的滑坡評估指導,從而在經(jīng)濟活動中沒有做到提前防治預防。雖然這一自然災害無法避免,但根據(jù)滑坡發(fā)生的條件,提前對滑坡發(fā)生的條件進行評估,為道路選線、城鎮(zhèn)建設和工業(yè)發(fā)展提供科學依據(jù),對于降低自然生態(tài)系統(tǒng)脆弱性是極為有助的手段[28]。同時根據(jù)大量的野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),強降雨誘發(fā)的黃土滑坡以淺層滑坡為主,淺層滑坡由于暴發(fā)突然、前期變形跡象小,多發(fā)生在溝道兩側(cè)。如何準確評價這些淺層滑坡發(fā)生的概率和位置成為減少該類型滑坡帶來危害的主要手段之一,筆者根據(jù)無限滑坡模型,結(jié)合土體強度入滲衰減規(guī)律和GIS技術,將該模型擴展到區(qū)域,并應用到黃土地區(qū),同時與當前較為流行的淺層滑坡評價模型進行對比,分析其優(yōu)缺點,為黃土地區(qū)淺層滑坡評價提供有效手段。
研究區(qū)域位于延安市寶塔區(qū)北部、延河左岸的一級支流幸福川流域。幸福川流向由西向東,流域面積589.17km2,主溝長45.7km,平均溝床縱比降為14‰,流域最高點海拔1 522m,最低點海拔882m,相對高差為640m。該流域平面呈樹枝狀,主溝居中。幸福川上游河谷深切,溝谷密度較大,呈典型的V型,河床比降大,在100‰以上,崩塌和滑坡較發(fā)育,處于河流發(fā)育的幼年期;中游河谷呈U型,河流發(fā)育已經(jīng)處于較為穩(wěn)定的階段,在下游區(qū)域,河谷寬闊,河流的侵蝕基本處于平衡狀態(tài),人類活動程度開始增加。
圖1 幸福川流域圖Fig.1 Map showing the general setting of Xingfuchuan watershed
研究區(qū)域以黃土梁峁為主,在流域的源頭為侵蝕溝壑峁地形,在1 400m以上部位地勢較為平坦,為侵蝕殘塬地帶;在1 200~1 400m地帶地勢較陡,屬于殘塬邊緣陡坡地帶,是黃土滑坡發(fā)育較密集的區(qū)域。中部為侵蝕梁地形,下部則是寬谷地形。整個流域平均坡度在15°以上,多集中在15°~25°,占總面積的78.1%,部分達50°以上,甚至陡立(圖1和表1)。
從流域海拔分段來看,幸福川流域內(nèi)土地面積主要集中分布在海拔1 100~1 300m的范圍內(nèi),占總面積的75.7%,海拔≥1 400m的面積占總面積的2.1%,該溝地表海拔高度分布詳見表1。
表1 研究區(qū)域坡度和海拔高度統(tǒng)計表Table 1 Statistic table of grade slope and altitude
該流域位于半濕潤半干旱大陸性季風氣候區(qū),四季分明,干濕季氣候特征明顯,雨季主要分布在6-9月份,多為陣雨,占年降雨量的70%以上;年均降雨量562.1mm,年最大降雨量871.2mm,日最大降雨量139.9mm,時最大降雨量62mm;同時在8月份左右易出現(xiàn)10d左右的連雨天氣現(xiàn)象,連續(xù)降雨量可達150mm以上,常常誘發(fā)大量的淺層滑坡,并誘發(fā)山洪災害。
研究區(qū)內(nèi)主要以第四紀黃土堆積地層為主,基本覆蓋全流域85%以上的面積,僅在河谷地帶發(fā)育中-新生代基巖地層,包括三疊系、侏羅系和第四系。第四紀黃土節(jié)理十分發(fā)育,將黃土垂直分割成塊體,節(jié)理的廣泛發(fā)育對于崩塌滑坡的形成提供了極為有利的條件。
滑坡是整個黃土高原地區(qū)最為常見的地質(zhì)災害現(xiàn)象,特殊的黃土力學性質(zhì)在強降雨作用下,土體強度降低,誘發(fā)滑坡[3-4,8-9,13,17]。研究區(qū)是黃土高原邊坡不穩(wěn)定、具有高密度滑坡的地區(qū)之一,每年都會發(fā)生多處淺層滑坡災害。由于滑坡深度淺、體積小,不會帶來嚴重人員傷亡和財產(chǎn)損失,但是通常會造成道路封閉[29],對道路行駛車輛等帶來嚴重威脅,同時還造成森林破壞、河流堰塞,并將大量泥沙輸進河流,對河流生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重危害。根據(jù)野外調(diào)查和遙感解譯,共發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域有滑坡50處(淺層滑坡具有新鮮滑動痕跡),多分布于河流的源頭和人類活動影響較為嚴重的區(qū)域。
黃土高原地區(qū)滑坡形成機理極其復雜,在實驗室很難重現(xiàn)其形成過程。因此,黃土滑坡還沒有一個得到公認的預報模型。為了對黃土地區(qū)淺層滑坡進行定量預測評價,筆者根據(jù)降雨入滲模型和黃土地區(qū)土體強度與含水量的關系,結(jié)合野外滑坡災害考察,建立了基于有效降雨強度的邊坡預報模型,并結(jié)合GIS技術實現(xiàn)了區(qū)域滑坡穩(wěn)定性定量預測評價。
根據(jù)邊坡的受力情況,Van Asch等[30]在假設滑坡的滑動面與邊坡線平行的情況下,提出了每個單元格的邊坡穩(wěn)定系數(shù),其表達式為
式中:Fs為穩(wěn)定系數(shù);C′為有效黏聚力(kN/m2);Gs為土體重度(kN/m3);Z為滑動面深度(亦作滑坡體厚度和降雨的影響深度,m);θ為邊坡的坡度(°);u是孔隙水壓力其中γw是水的重度(kN/m3),Zw是地下水位高于滑動面的差值,其主要受到地下水位的影響,在黃土地區(qū)淺層滑坡主要受降雨入滲影響,地下水的影響可以忽略,所以式中u可以忽略不計;φ′是有效內(nèi)摩擦角(°)。C′、u和φ′隨著含水量變化而變化。根據(jù)大量的野外考察,在黃土地區(qū),淺層滑坡的深度多為2~3m[31],且均由降雨誘發(fā)。同時,根據(jù)野外降雨入滲試驗發(fā)現(xiàn),黃土地區(qū)降雨入滲影響深度多在2.5m左右,因此,筆者取Z為2.5m作為黃土高原地區(qū)淺層滑坡發(fā)生的深度。據(jù)此,要知道不同降雨情況下的邊坡穩(wěn)定性大小,必須獲知在該降雨條件下深度為2.5m處黃土的C′和φ′值。根據(jù)黨進謙等[32]研究,非飽和黃土的強度參數(shù)與其含水量有直接關系,隨著含水量升高,黃土的黏聚力與內(nèi)摩擦角逐漸降低。為了能與前述淺層滑坡穩(wěn)定分析方法相結(jié)合,利用其試驗數(shù)據(jù)直接建立土體體積含水量w與非飽和黃土的強度指標C(土體黏聚力,kN/m2)和φ(土體內(nèi)摩擦角(°)的關系:
為了建立有效降雨強度與含水量、黃土土體強度的關系,筆者利用了日本學者松尾稔[33]提出的有效降雨強度與一定深度處的土體飽和度之間的關系:
式中:Z為降雨的影響深度,在該式中單位取cm;Re為有效降雨量(mm);n為土體孔隙率(%);S0為初始飽和度;St是最終飽和度。又因
其中,e為土體孔隙率比,綜合式(1)-(4),可以獲得每個單元格在不同有效降雨強度下的穩(wěn)定性系數(shù):
式中,w1為土體初始體積含水量(%)。
根據(jù)研究區(qū)域土體物理力學特征和地形特征,可以將研究區(qū)域影響淺層滑坡發(fā)生的基本數(shù)據(jù)建立起來,再結(jié)合不同有效降雨強度,便可以評價研究區(qū)域在不同降雨強度下的淺層滑坡發(fā)生的危險程度。利用上式計算獲得的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)是一個絕對值,直接反映了邊坡的穩(wěn)定性程度。由于目前關于邊坡穩(wěn)定性系數(shù)安全等級標準劃分不統(tǒng)一,再加上黃土地區(qū)降雨侵蝕極為強烈,尤其是流水對坡腳的沖蝕,導致邊坡擾動大。因此,結(jié)合黃土地區(qū)的特殊性和人類活動程度,綜合邊坡穩(wěn)定性安全等級標準,根據(jù)計算的Fs值大小,將邊坡的穩(wěn)定性劃分為:不穩(wěn)定(Fs<1.00)、潛在不穩(wěn)定(Fs為1.00~1.25)、基本穩(wěn)定(Fs為>1.25~1.50)、較穩(wěn)定(Fs為>1.50~1.75)和穩(wěn)定(Fs>1.75)。
為了驗證所建立模型的準確程度和適用性,選擇了當前比較流行的淺層滑坡預測模型-SINMAP模型進行對比,該模型在黃土地區(qū)已經(jīng)取得了較好的應用效果[34],SINMAP模型[35-36]是于1998年提出,該模型利用穩(wěn)定狀態(tài)水文模型獲取的地形濕度指數(shù)、坡度、有效匯水面積等,結(jié)合各種GIS專題圖件資料,采用地理信息系統(tǒng)平臺,建立淺層滑坡評價分析模型,獲得研究區(qū)邊坡穩(wěn)定性分級,實現(xiàn)對研究區(qū)域的邊坡穩(wěn)定性評價。在該模型中,假設了滑動面平行于地表且忽略其邊緣作用,采用地表土層穩(wěn)定的抗滑力與滑動力之比為安全系數(shù),其表達式為
式中:θ為邊坡的坡度,此處單位取%;R為降雨參數(shù)(m/d);T為土體滲透系數(shù)(m2/d);a為比集水面積(m2/m)。
SINMAP利用參數(shù)SI定義滑坡的穩(wěn)定性,采用概率的方法得到的滑坡在一定隨機分布的參數(shù)區(qū)間內(nèi)保持穩(wěn)定的可能性,即SI=Prob(Fs)。若在降雨參數(shù)最大的情況下,土體內(nèi)聚力和黏聚力的合力仍然大于下滑力,即Fs>1.00,此時SI=Prob(Fs)>1.00,則邊坡處于無條件穩(wěn)定區(qū);若在降雨參數(shù)處于極小值時,土體的內(nèi)聚力和黏聚力的合力小于下滑力,即Fs<1.00,此時SI=Prob(Fs)=0.00,則邊坡處于無條件不穩(wěn)定區(qū);根據(jù)SI的大小將邊坡的穩(wěn)定性劃分為5個等級[37]:不穩(wěn)定(SI=0.00~ <0.50)、潛在不穩(wěn)定(SI=0.50~<1.00)、基本穩(wěn)定(SI=1.00~<1.25)、較穩(wěn)定(SI=1.25~<1.50)和穩(wěn)定(SI≥1.50)。
SINMAP已經(jīng)開發(fā)出專門的軟件,可以集成到ARCMAP中,利用研究區(qū)基本數(shù)據(jù),輸入重力加速度、濕度、內(nèi)聚力(上下限)、內(nèi)摩擦角(上下限)、土體密度和降雨參數(shù)(上下限),便可以計算研究區(qū)淺層滑坡穩(wěn)定性系數(shù)。
利用上述2個評價模型,對延河一級支流幸福川流域降雨誘發(fā)的淺層滑坡進行預測評價。
模型一(式(6))根據(jù)研究區(qū)特點和近50a的日降雨數(shù)據(jù),該區(qū)域?qū)儆诘湫偷谋┯昙械貐^(qū),50 mm左右的暴雨日數(shù)年均1.00次,大于100mm的大暴雨日數(shù)年均0.15次,同時在該區(qū)域曾經(jīng)出現(xiàn)過日最大139.9mm的降雨(1981-08-15)。因此,假定有效降雨量Re分別為30mm(大雨等級),50mm(暴雨等級),100mm(大暴雨等級)和200mm(特大暴雨等級)4個等級,分別評價在這4個降雨等級下邊坡的穩(wěn)定性。根據(jù)已做過的大量原狀黃土試驗,在正常情況下,深度2.5m處的初始土壤體積含水量一般為13%~17%,這里取深度2.5m處的初始土壤體積含水量為15%為初始計算值;該研究區(qū)黃土的孔隙比為0.75,重度為17.5kN/m3,根據(jù)研究區(qū)域上述參數(shù)指標,分別建立研究區(qū)參數(shù)(有效降雨量、初始含水量、孔隙率、孔隙比和黃土重度)圖層,然后利用ARCGIS中的raster calculate工具,分別計算獲得在4種降雨強度下的研究區(qū)淺層滑坡發(fā)生的危險程度(圖2)。
SINMAP模型(式(7))根據(jù)SINMAP模型需要的參數(shù),結(jié)合室內(nèi)黃土力學參數(shù)試驗數(shù)據(jù)和降雨數(shù)據(jù),采取以下參數(shù)作為模型的輸入?yún)?shù):重力加速度為9.81m/s2;土體體積含水量為15%;內(nèi)聚力為15~42kPa;內(nèi)摩擦角為20°~25°;土體密度為1 750kg/m3;R/T為1 000~3 000m-1。
模型一和SINMAP評價結(jié)果見圖2。由圖2可知,不穩(wěn)定和潛在不穩(wěn)定淺層滑坡主要分布在末級河流(流域面積最小的流域)的兩側(cè)和源頭,與野外觀測的情況一致。在這些區(qū)域,河流侵蝕強烈,坡度大,處于演化的最強烈時期,以重力侵蝕為主,崩塌滑坡極多。穩(wěn)定和較穩(wěn)定主要分布在末級河流河道兩側(cè)和塬面上,該區(qū)域坡度較緩,不易發(fā)生淺層滑坡。根據(jù)評價結(jié)果圖對比分析,SINMAP模型計算的結(jié)果與模型一在降雨強度30mm計算結(jié)果分布情況和面積比例較為一致(圖2和表2、表3)。
表2 不同有效降雨條件下研究區(qū)淺層滑坡發(fā)育程度面積統(tǒng)計(式6)Table 2 Percentage of different grade shallow landslide occurrence in different precipitation according Eq.6
表3 研究區(qū)淺層滑坡發(fā)育程度面積統(tǒng)計(式7)Table 3 Percentage of different grade shallow landslide occurrence according Eq.7
圖2 模型一和SINMAP模型計算結(jié)果Fig.2 Result and compare of the model 1and SINMAP
通過表2和表3可以看出,模型一評價結(jié)果中,隨著有效降雨量的增加,F(xiàn)s<1.00的不穩(wěn)定區(qū)域所占比例逐漸增加,從有效降雨量為30mm的1.12%到200mm的4.79%;相反,穩(wěn)定區(qū)域則出現(xiàn)逐漸增加的趨勢。與SINMAP對比發(fā)現(xiàn),在降雨量為30mm時,不穩(wěn)定區(qū)的面積,模型一計算的結(jié)果為1.12%,SINMAP計算獲得的不穩(wěn)定以上面積為0.96%,相差甚少。但在潛在不穩(wěn)定計算上,模型一計算的結(jié)果明顯高于SINMAP獲得的結(jié)果,這主要與模型所選取的分級標準不同有關,模型一采取的是絕對穩(wěn)定值,而SINMAP模型采用的概率值。
同時根據(jù)野外調(diào)查獲得的已發(fā)生的滑坡災害點,研究區(qū)域50個淺層滑坡點在兩個模型評價結(jié)果的分布見表4。
評價模型一中:在有效降雨量達到30mm時,研究區(qū)域已發(fā)生的災害點62%分布在Fs<1.25;在有效降雨量達到50mm時,研究區(qū)域已發(fā)生的災害點72%分布在Fs<1.25;在有效降雨量達到100 mm時,研究區(qū)域已發(fā)生的災害點74%分布在Fs<1.25;在有效降雨量達到200mm時,研究區(qū)域已發(fā)生的災害點88%分布在Fs<1.25。由此可見,隨著有效降雨量的增加,評價結(jié)果(Fs<1.25)所涵蓋的已知滑坡點愈多,模型一的評價結(jié)果可信。在SINMAP評價模型中,研究區(qū)域已發(fā)生的災害點64%分布在前兩類內(nèi),該模型的預報精度基本可信。
表4 已知淺層滑坡點與模型一和SINMAP評價模型結(jié)果對比Table 4 Compare between shallow landslide and result from model 1and SINMAP
在該研究區(qū)域,尤其是在幸福川下游區(qū)域,人類活動影響較大,部分淺層滑坡伴隨著開挖現(xiàn)象,人為改變原有地形條件,誘發(fā)多處淺層滑坡,使得利用原始的地形資料進行計算產(chǎn)生誤差。同時,在降雨過程中,雨水的徑流作用對黃土地區(qū)產(chǎn)生強烈的下切侵蝕,也會改變邊坡的應力狀態(tài),產(chǎn)生滑坡,這個過程在模型一中無法體現(xiàn)出來,使得模型預報精度具有一定的誤差。
黃土地區(qū)的淺層滑坡分布非常廣泛,且每場強降雨均會在不同地點誘發(fā)淺層滑坡,對道路和河流及當?shù)氐墓こ探ㄔO帶來嚴重影響。有效評價黃土地區(qū)淺層滑坡的發(fā)育程度,對于提前預防淺層滑坡災害,降低淺層滑坡風險具有很好的指導意義。
根據(jù)無限邊坡模型,結(jié)合降雨入滲導致土體強度降低統(tǒng)計規(guī)律,建立了可以針對不同有效雨量預測評價淺層滑坡發(fā)生危險程度模型,并與目前較為流行的淺層滑坡評價模型進行對比分析,該模型可以針對特定的降雨強度計算邊坡的穩(wěn)定性,評價結(jié)果與已有滑坡數(shù)據(jù)進行對比,具有較高的預測精度,能夠動態(tài)評價淺層滑坡發(fā)育的程度,為淺層滑坡的預報提供參考。但是黃土地區(qū)的淺層滑坡存在發(fā)育規(guī)律性不強、形成機理不清等因素,以及河流的侵蝕作用、人類工程活動的影響、黃土潛蝕作用等誘發(fā)因素,使得黃土地區(qū)淺層滑坡發(fā)育難于預測。筆者所建立的模型一沒有考慮河流侵蝕和人類活動的影響等因素,只是考慮了降雨入滲作用下邊坡發(fā)生失穩(wěn)的概率大小,與目前較為流行的SINMAP淺層滑坡預測模型對比,具有一定的優(yōu)點和不足之處:
1)模型一可以獲知不同有效降雨強度下的淺層滑坡穩(wěn)定性大小,避免了常用的相對危險程度大小,不能直接指導預防和預報。
2)模型一需要的參數(shù)較SINMAP模型多,如果在試驗數(shù)據(jù)和野外觀測較為詳細的情況下,可以實時對淺層滑坡進行較為準確的預測預報。
3)模型一中沒有考慮匯流的影響,只是單獨考慮了降雨入滲導致的土體黏聚力和內(nèi)摩擦角的降低,并由此誘發(fā)的淺層滑坡穩(wěn)定程度;SINMAP模型重點考慮了匯流作用的影響[36],但是沒有考慮入滲后導致的土體強度降低,利用的黏聚力和內(nèi)摩擦角值是固定的,其主要是強調(diào)了地形因素導致降雨匯流作用誘發(fā)的土體飽和程度的影響。根據(jù)黃土高原地區(qū)特點,淺層滑坡發(fā)生多是由于降雨直接入滲導致的強度降低,因此,在利用上應該根據(jù)區(qū)域特點選擇利用。
4)輸入的參數(shù)也各有差異,模型一需要輸入的是無限邊坡模型的關鍵參數(shù),包括有效降雨量、孔隙率、孔隙比、滑動厚度、重度等。SINMAP模型需要的參數(shù)為內(nèi)摩擦角、黏聚力、土體重度、土體厚度等,且2個模型參數(shù)值的選取也具有一定的不同(表5)。
5)目前對于區(qū)域邊坡穩(wěn)定性評價多是基于柵格或者水文響應單元,與真實的滑坡范圍具有差異[23-24,26],評價的結(jié)果也是基于一定的柵格范圍顯示出來,每個柵格具有特定的評價值,上部的柵格出現(xiàn)失穩(wěn),但是其下部的柵格依然處于穩(wěn)定,雖然評價結(jié)果顯示上部單元已經(jīng)處于不穩(wěn)定狀態(tài),但是由于其下部單元處于穩(wěn)定狀態(tài),起到固坡效果,使得上部單元依然處于穩(wěn)定狀態(tài),同樣,評價結(jié)果顯示邊坡下部柵格已處于不穩(wěn)定狀態(tài),出現(xiàn)失穩(wěn),上部柵格會由于下部失穩(wěn)帶來的牽引而發(fā)生滑動,這樣就會出現(xiàn)評價結(jié)果與實際情況不一致的情況,會導致某些區(qū)域評價結(jié)果過重或者過輕的情況。
表5 模型一和SINMAP參數(shù)對比表Table 5 The compare between factors of model 1and SINMAP
黃土高原地區(qū)淺層滑坡發(fā)育廣,預測難,要對黃土淺層滑坡做到精確實時預報,不僅需要將該區(qū)域淺層滑坡發(fā)育的機理弄清楚,還需要提供高精確的地形數(shù)據(jù)和較精密的土體參數(shù)數(shù)據(jù)。本文只是借助無限邊坡模型和入滲-土體強度經(jīng)驗公式,對研究區(qū)域淺層滑坡進行穩(wěn)定性評價,該方法依然有很多需要改進的地方,如何考慮滑坡的深度問題,是按照固定深度還是按照土體入滲濕潤峰到達的區(qū)域,如何對植被根系影響入滲和土體強度進行量化分析等等,這些都需要作進一步詳盡的研究,并不斷修正,才能取得與實際情況較一致的成果。
1)利用無限邊坡模型,考慮降雨入滲作用下土體強度衰減關系,建立了淺層滑坡穩(wěn)定性評價模型,可以定量評價在不同有效降雨強度下淺層滑坡發(fā)生的危險程度;并將評價模型應用到延河一級支流幸福川流域,獲取了在有效降雨量為30、50、100和200mm條件下淺層滑坡不同危險程度的分布:不穩(wěn)定和潛在不穩(wěn)定淺層滑坡主要分布在末級河流(流域面積最小的流域)的兩側(cè)和源頭;同時隨著有效降雨量的增加,F(xiàn)s<1.00的不穩(wěn)定區(qū)域所占比例逐漸增加,從有效降雨量為30mm的1.12%到200 mm的4.79%;相反,穩(wěn)定區(qū)域則出現(xiàn)逐漸增加的趨勢。
2)評價結(jié)果顯示,不穩(wěn)定和潛在不穩(wěn)定淺層滑坡主要分布在末級河流(流域面積最小的流域)的兩側(cè)和源頭,穩(wěn)定和較穩(wěn)定主要分布在末級河流河道兩側(cè)和塬面上,與野外觀測的實際情況一致。隨著有效降雨量的增加,F(xiàn)s<1.00的不穩(wěn)定區(qū)域所占比例逐漸增加,從30mm的1.12%增加到200mm的4.79%。
3)與SINMAP模型對比,隨著有效降雨量的增加,評價結(jié)果中不穩(wěn)定和潛在不穩(wěn)定區(qū)域中所涵蓋的已知滑坡點愈多,筆者建立的評價模型預測結(jié)果精度愈高。筆者建立的模型主要采用基于降雨入滲規(guī)律,而SINMAP評價模型主要基于降雨匯流過程,因此在利用過程中應根據(jù)區(qū)域特征選擇利用。
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