山西吕梁黄土滑坡成灾模式及降雨预警模型研究

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吕梁市位于山西省西部,地处晋西黄土高原,全市大部分地区被不同厚度的黄土所覆盖,丘陵沟壑纵横,境内地质环境脆弱,地质灾害发生频繁,尤其以黄土滑坡为主。根据调查显示,吕梁市共发生黄土滑坡221例,其中小型黄土滑坡172处,中型黄土滑坡36处,大型黄土滑坡13处,没有特大型及巨型滑坡,区内潜在的灾害严重威胁着当地人民的生命财产安全。这些灾害产生的根本原因、触发因素以及如何预警成为各相关部门关心的重大问题。本文基于丰富的黄土滑坡调查数据,查明了吕梁市滑坡的位置、数量、类型等,分析了滑坡时空分布特征,开展了研究区黄土滑坡易发性区划研究。在此基础上,为有效地制定单体滑坡防治政策,进一步总结典型黄土滑坡类型,开展典型黄土滑坡主控因子及成灾模式分析,基于非饱和土理论,以前期降雨量、当日降雨量为参数对滑坡稳定性影响程度进行数值模拟分析,并以计算结果为依据构建黄土滑坡预警模型,为黄土滑坡防灾减灾提供技术支撑。得到如下结论:(1)研究区滑坡具有分布广、数量多、不均匀性等特征,其中以柳林县、交口县居多。在空间上分布具有沿不同地貌、褶皱断块具有分区性;灾害点沿公路、铁路以及河流线性分布明显;灾害点局部集中分布等特征。在时间上每年68月为滑坡发生高发期,尤其以降雨集中的78月居多,约占灾害总数的75%。(2)滑坡分布与地形地貌关系密切,高程8001300m、坡度525°、阳坡坡向、凹形坡、黄土梁岇区范围内,滑坡尤为发育。滑坡与地层岩性、植被指数、人类工程活动也有较好对应关系。(3)将研究区滑坡易发性程度分为四级:高易发区、中易发区、低易发区以及不易发区。其中,高易发区面积占吕梁市总面积的23.26%,包含滑坡灾害点115个,占灾害总比例的51.8%,中易发区占吕梁市总面积的21.74%,包含滑坡灾害点85个占灾害总比例的38.28%,低易发区占吕梁市面积的44.42%,包含滑坡灾害点数20个占灾害比例的9%,不易发区占吕梁市面积10.58%,包含滑坡点1个占灾害比例0.45%。高易发区和中易发区面积占吕梁市总面积的45%,两区灾害点数占总灾害点数的90.08%,说明易发性分区结构合理。(4)将吕梁市黄土滑坡分为Q3单一层内滑动、Q3-Q2组合地层结构层内滑动以及黄土-泥岩接触面滑动三类。其中单一层内滑动的滑坡主要与自身坡高坡度有关,坡体越高、坡度越大灾害越易于发生,暴雨常常是这类滑坡的主导因素。黄土—泥岩接触面滑坡常常形成在基岩产状平缓的高陡斜坡部位,具有滑动势能大、滑速低、滑距小的特点,暴雨常常是诱发这类滑坡的主导因素。Q3-Q2接触面组合地层结构层内滑坡大多具有坡度较陡、坡高高的特征,暴雨与工程活动常常为引起此类滑坡发生的诱发因子。(5)基于数值模拟和现场调查分析了不同类型滑坡的演化过程、成灾模式以及主控因素,表明研究区黄土滑坡是在人类工程活动和降雨耦合作用下形成的。(6)以堡只村黄土滑坡为研究对象,在分析其变形破坏特征、形成机制以及主控因子的基础上,建立了一种前期降雨量-降雨量的黄土边坡预警模型,并以滑坡滑动的降雨数据及近年来获取的监测数据进行了模型验证,结果表明该模型与实际情况一致,具有一定适用性。
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