[发明专利]一种滑坡灾害预测方法及装置

说明书

本发明涉及地质灾害风险评估领域，具体涉及一种滑坡灾害预测方法及装置，首先建立数字地形模型，将研究区域划分为网格，每一个网格视为一个单元，赋予每个单元所需地质和雨量分布信息；进行入渗分析，获取孔隙水压力；基于孔隙水压力，用无限边坡模型计算安全系数，求取失稳概率，以判断边坡稳定性和可靠性；收集大量历史滑坡数据，通过回归分析得到用于计算滑坡运动距离平均值的经验关系；将有至少一边或者一角相连的不稳定单元归为一组，一组视为一个滑坡，确认滑坡的位置和体积，将滑坡运动距离关系作为滑坡运动休止条件，评估滑坡体的运动轨迹和堆积位置，进而预测滑坡影响范围，为灾后重建和灾害预警工作提供科学依据。

技术领域

本发明涉及地质灾害风险评估领域，特别是一种滑坡灾害预测方法及装置。

背景技术

降雨对滑坡的影响很大，由于雨水的大量下渗，导致斜坡上的土石层饱和，甚至在斜坡下部的隔水层上积水，从而增加了滑体的重量，降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。滑坡若不能及时得到预防和控制，不仅会造成交通堵塞，威胁人员的生命财产安全，还会引起重大次生危害。

考虑到雨水下渗时，土体或者岩体的异质性可能对入渗过程产生显著影响；土体在有些地方是分层的，例如图1中的边坡就是一个典型的具有分层土体的边坡，而不同土层中的水力学参数可能会显著不同，因此建立一个适用于分层土体的入渗分析方法非常必要；此外，由于实际降雨过程中的降雨强度很少是不变的，因此也需要建立一个适用于任意降雨条件的入渗分析方法，而现有基于入渗分析的区域性滑坡预测模型不能同时满足这两个要求，且很少有能评估滑坡体运动的模型。

对于传统滑坡预测方法而已，主要有两类：一类是基于经验性的降雨阀值，当雨量超过降雨阀值，发出预警信息；该类系统能预测滑坡、落石、泥石流灾害在某一降雨条件下是否会发生，但不能预测灾害发生的时间、地点及影响范围。另一类则是基于监测地质变形情况进行滑坡预警，一般监测边坡的变形量和运动加速度，将其经验性的变形阀值作为预警标准；该类系统在区域范围内对分布密集的灾害源的识别能力较弱，且大规模安装嵌入式传感器花费昂贵，不利于普及。传统滑坡预测方法考虑因素单调，预测结果不准确，易发生低判、错判和漏判，不利于灾害风险管理。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术中滑坡预测方法考虑因素不全面，导致预测结果不准确的问题，提供一种滑坡灾害预测方法及装置，能够较全面反映监测区域在时间和空间上对降雨过程的响应，准确预测滑坡发生的可能性及影响范围，为风险评价提供依据。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种滑坡灾害预测方法，包括以下步骤：

步骤一，建立数字地形模型，将研究区域划分为网格，每一个网格视为一个单元，赋予每个单元所需的地质信息、空间雨量分布信息等水文信息；

步骤二，在任意降雨条件下，对边坡进行入渗分析，获取孔隙水压力；

步骤三，基于孔隙水压力，对于浅层滑坡，用无限边坡模型计算安全系数F_s，然后求取失稳概率P_f，以判断边坡稳定性和可靠性；其中，浅层滑坡为一种滑坡类型，本领域技术人员将滑坡按滑坡体的厚度划分为浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡和超深层滑坡。

步骤四，收集大量历史滑坡数据，通过回归分析得到用于计算滑坡运动距离平均值的经验关系；该经验关系应该要考虑到滑坡体的体积效应，将基于滑坡运动距离的经验公式作为滑坡运动的休止条件，当滑坡体达到最大的运动距离后，滑坡体将停止运动；

步骤五，将在步骤三中至少一边或者一角相连的不稳定单元归为一组，一组视为一个滑坡，确认滑坡的位置和体积；结合步骤四中基于历史滑坡数据建立的经验关系，将其作为滑坡运动休止条件，评估滑坡体的运动轨迹和堆积位置，进而预测滑坡影响范围。

其中，在入渗分析时，利用理查兹方程(Richards方程)描述边坡中的入渗过程：