国家自然科学基金(41202217)
- 作品数：18 被引量：367H指数：13
- 相关作者：刘艳辉温铭生刘传正唐灿苏永超更多>>
- 相关机构：中国地质环境监测院华北水利水电大学中国科学院更多>>
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- 中国地质灾害气象预警模型研究被引量：55
- 2015年
- 地质灾害气象预警是指对气象因素（主要为降雨）引发的地质灾害发生可能性大小的预测预报。中国大陆的地质灾害气象预警工作始于2003年,逐步形成了国家级、省级、市县级的分级运行业务模式,预警模型及可靠性问题是这项工作的核心科学技术问题和研究难点。考虑到各级地质灾害气象预警的时空尺度与预警时效,形成了两代预警模型并行运算、相互校验与补充的运行模式。第一代隐式统计预警模型,也称为临界降雨判据法,基于不同地质环境区域引发地质灾害的临界雨量不同,分区建立临界降雨判据,该模型2003年起在预警业务中使用,因其只涉及一个或一类参数,使用广泛,近年来又在模型参数、判据修正等方面不断完善。但单一的临界雨量指标很难准确反映地质环境的变化以及地质灾害的成生规律,且预警区划、判据更新与准确性提高等也限制了其进一步发展。第二代显式统计预警模型,耦合了地质环境变化与降雨参数等多因素建立预警判据,地质环境指标在模型中显式表达,在模型原理、空间精度、升级能力等方面表现了其优越性,显著提高了预警精细度和准确度,2008年开始在国家级预警业务使用,并逐步向省级推广。两代预警模型均是基于统计方法建立,一定程度上均受到统计样本的选择、地质环境条件的精细程度、实况降雨数据的精确匹配等因素控制和影响。多年来,两代预警模型在中国地质灾害气象预警业务中成功运行并不断升级完善,为中国大陆的地质灾害防灾减灾工作做出了重要贡献。
- 刘艳辉刘传正温铭生唐灿
- 关键词：地质灾害气象预警预警模型
- 基于机器学习的区域滑坡灾害预警模型研究被引量：43
- 2021年
- 中国滑坡灾害严重,区域滑坡灾害预警是防灾减灾的重要手段之一,预警模型是开展区域滑坡灾害预警的关键问题。本文系统开展了基于机器学习的区域滑坡灾害预警模型研究,并以四川省青川县为例,基于近10年地质与气象数据,构建了青川县区域滑坡灾害预警模型并开展实例校验。研究得出如下结论:(1)提出了基于机器学习的区域滑坡灾害预警模型的构建方法,主要包括训练样本集构建、样本学习训练与优化建模、模型保存与预警输出等几个关键步骤。(2)提出了区域滑坡训练样本集的构建方法,即以正样本为基础,在时空约束条件下随机采样获取负样本,最终获得完整的训练样本集。(3)样本学习训练中,以训练样本集的80%作为训练集,20%作为测试集,进行5折交叉验证,采用精确度、ROC曲线和AUC值校验模型准确度和模型泛化能力。采用贝叶斯优化算法进行模型优化。(4)实际预警中,调用训练好的预警模型输出滑坡灾害可能发生的概率。依据概率大小,分级确定预警等级。分级依据为:当输出概率P≥40%且P<60%时,发布黄色预警;当输出概率P≥60%且P<80%时,发布橙色预警;当输出概率P≥80%时,发布红色预警。(5)以青川县为例,构建了青川县区域滑坡训练样本集,采用6种机器学习算法进行模型训练,结果显示随机森林算法表现最好,其准确率最高(0.963),模型无过拟合现象,模型泛化能力最好(AUC=0.986);其次为逻辑回归算法;再次为人工神经网络算法和决策树算法。选取2018年6月26日的青川县日常预警业务进行实例校验。结果显示:当日17处滑坡灾害点中,100%的灾害点全部落入预警区范围内,其中:70.6%的滑坡落在红色预警区内,17.6%的滑坡落在橙色预警区内,11.8%的滑坡落在黄色预警区内。
- 刘艳辉方然可苏永超肖锐铧
- 关键词：滑坡预警模型
- 四川青川县区域地质灾害气象风险预警模型研究被引量：29
- 2019年
- 降雨是诱发地质灾害的重要因素之一,中国大陆于2003年启动的区域地质灾害气象预警取得了较好成效,目前区域地质灾害气象预警业务逐步从地质灾害发生的"危险性"预警向"风险性"预警转变,开展区域地质灾害气象风险预警模型研究具有重要意义。本文总结提出了区域地质灾害气象风险预警概化模型及其计算方法,以四川省青川县为例,构建了青川县区域地质灾害气象风险预警模型,并以典型实例进行了预警效果校验。(1)区域地质灾害风险预警指数(R)可以概化为地质灾害潜势度(Q)、降雨诱发因子(T)和地质灾害承灾体脆弱性指标(V)三者的乘积,并分别给出了三者的计算公式。(2)构建了青川县区域地质灾害气象风险预警模型,给出了根据预警指数值划分区域地质灾害气象风险预警等级的依据,提出当Q、T、V中两项达到高等级(0. 8),一项达到较高等级(0. 6)时,为红色预警;当Q、T、V中两项达到较高等级(0. 6),一项达到中等级(0. 3)时,为橙色预警;当Q、T、V中一项达到较高等级(0. 6),两项达到中等级(0. 3)时,为黄色预警。(3)以2018年6月26日为典型实例,模拟了四川青川县区域地质灾害气象风险预警实况并进行校验,结果显示94. 1%的灾害点位于预警区范围内。
- 刘艳辉苏永超
- 关键词：地质灾害预警模型地质灾害风险
- 新疆伊犁加朗普特黄土滑坡泥石流降雨诱发机理被引量：19
- 2017年
- 新疆伊犁谷地黄土广泛分布,黄土滑坡灾害严重,其数量占新疆全区滑坡的80%,其中大型黄土滑坡-泥石流灾害链造成的损失尤为显著。与我国西部典型黄土斜坡相比,伊犁谷地黄土斜坡具有坡体结构复杂和降雨非饱和渗流失稳的特征,黄土滑坡降雨诱发机制复杂。以新源县则克台加朗普特大型滑坡泥石流灾害为例,在建立黄土滑坡坡体结构模型的基础上,基于非饱和渗流理论,计算分析坡体非饱和渗流场变化,研究降雨诱发黄土坡体结构渗流破坏过程与机制,采用渗流-稳定性耦合计算方法,分析非饱和渗透诱发坡体结构失稳过程,揭示新疆伊犁谷地大型黄土滑坡降雨非饱和渗流失稳机理。
- 刘丽楠李守定李守定白亚恒罗宇
- 关键词：黄土滑坡非饱和渗流
- 基于诱发机理的降雨型滑坡预警研究--以花岗岩风化壳二元结构斜坡为例被引量：20
- 2016年
- 降雨型滑坡是我国主要的滑坡灾害类型,具有区域群集发生的特点,滑坡预警研究是防灾减灾的重要途径。传统的区域降雨型滑坡预报模型多采用统计结果建立降雨参数模型,对降雨诱发机理和斜坡失稳的力学机制考虑不足,预报可靠性和精度有限。本文以花岗岩风化壳地区某典型二元结构斜坡为原型,以实际勘查数据为基础,提取该斜坡结构特征,基于饱和-非饱和渗流理论,分析研究降雨入渗过程和斜坡失稳机制,建立典型斜坡的预警判据。1花岗岩风化壳地区典型二元结构斜坡为类土质斜坡,覆盖土层较厚,剖面上可分为两层,上层为坡积黏性土,土质松散,透水性强,下层为残积黏性土,土质相对致密,透水性较差。2采用不同降雨工况模拟分析降雨入渗过程。以50mm·d^(-1)雨强为例,降雨持时30h以内时,降雨入渗主要集中在上层的坡积黏性土,斜坡前缘优先饱和,滑带开始出现积水现象;降雨持时40~50h时,斜坡表面降水持续入渗,在坡体后缘拉裂缝处,雨水沿着裂缝快速入渗坡体形成静水压力,增加坡体重量,增大下滑力,坡脚渗透路径短,最先饱和破坏,造成斜坡失稳。3监测斜坡不同部位(坡脚、中部、后缘)的孔隙水压力情况,随降雨入渗,斜坡土体孔隙水压力持续增大,由负趋近于零到大于零,斜坡土体由非饱和状态向饱和状态过渡,坡脚最先饱和,中部持续入渗,后缘土体饱和后,裂缝扩大致使大量雨水进入,使本已大量积水的滑带变形错动,斜坡失稳。4模拟分析得到斜坡失稳的不同降雨条件:中雨雨强(10mm·d^(-1)),历时约13d;大雨雨强(25mm·d^(-1)),历时约5d;暴雨雨强(50mm·d^(-1)),历时约2.2d;特大暴雨雨强(100mm·d^(-1)),历时约1.1d。在暴雨雨强时,降雨对该类斜坡的滞后作用约为5h。最后,建立了该类斜坡的临界降雨判据(I-D曲线)。
- 刘艳辉刘丽楠
- 关键词：降雨型滑坡滑坡预警花岗岩风化壳
- 都江堰市五里坡特大滑坡灾害特征与致灾成因被引量：27
- 2015年
- 2013年7月10日四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡因持续大暴雨引发高位滑坡,滑坡呈现高差大、滑速快、滑距长、方量大、伤亡多等特点。野外观察发现,滑坡整体形态为倒"J"状,根据滑坡的滑动和堆积特征,可分为上部滑源区、中部滑流区和下部堆积区。滑坡区上部出露白垩系灌口组红色粉砂岩与泥岩互层,下部为块状砾岩,岩体结构为顺向坡。分析认为:地形陡峭、岩体破碎、地震作用等脆弱的地质环境和人类工程活动、持续强降雨等因素共同引发了本次特大型地质灾害,滑坡发生前48 h的544 mm累计降雨是滑坡发生的直接原因。在致灾模式上,主要呈现地震拉裂→基岩崩滑→加载失稳→滑流推碾→堆积停流的模式。
- 温铭生方志伟王阳谷
- 关键词：灾害特征滑坡
- 基于内外动力耦合成因理论的新疆地质灾害气象预警显式统计模型被引量：13
- 2017年
- 地质灾害气象预警是有效减轻地质灾害造成损失的重要手段,其核心是研究气象条件与地质灾害危险性的时空关系,即地质灾害气象预警模型。新疆地质构造复杂,内外动力作用强烈,是中国地质灾害发育严重的地区之一。基于地质灾害的地球内外动力耦合作用成因理论,建立了新疆地质灾害气象预警区划;利用地理信息系统(GIS)平台,优选内外动力地质作用指标,依据专家经验,确定各类要素权重,计算地质环境指标值,构建了基于内外动力耦合成因理论的新疆地质灾害气象预警乘积范式的显式统计模型;在此基础上,进行历史地质灾害点校验,获得了与实际地质灾害发生情况较为一致的地质灾害气象预警结果。
- 李守定白亚恒姜越王占和魏文慧李晓刘丽楠
- 关键词：地质灾害气象预警
- 中国地质灾害气象预警实践:2003-2012被引量：50
- 2015年
- 中国地质灾害气象预警始于2003年,每年汛期（5-9月）向公众社会发布预警信息,警示群众注意防范降雨引发的崩塌滑坡泥石流等地质灾害。本文概略介绍了2003-2012年中国地质灾害气象预警的工作机制、技术方法和预警效果等方面的成就。工作机制方面,采用国家级、省级和市县级的分级运行管理方式,并不断健全和完善了预警合作机制和信息共享机制。技术方法方面,创建了隐式统计预警（临界降雨量判据法）和显式统计预警（地质环境与降雨多参数耦合判据）两代预警模型,并研发了相应的业务运行系统,有效指导了区域地质灾害气象预警、地质灾害群测群防和典型地区专业监测预警研究。预警成效方面,通过电视、网络、手机短信、微信微博等多种媒体发布地质灾害预警信息,使社会公众特别是基层社区居民的防灾意识显著增强,减灾知识逐渐增长,合理利用地质环境,主动防治地质灾害已在中国取得广泛的共识。
- 刘传正刘艳辉温铭生唐灿赵鲁强田华
- 关键词：地质灾害气象预警技术方法
- 土石混合体细观特性研究现状及展望
- 土石混合体作为一种介于土体与破碎岩体之间的特殊地质材料越来越多地受到工程界及学术界的关注土石混合体细观结构特性及物理力学特性的深入研究是当今工程建设的需要,也是理论岩土力学计算岩土力学试验岩土力学及应用岩土力学发展的必然...
- 王宇李晓赫建明武艳芳吴雨松
- 关键词：土石混合体细观试验力学特性
- 文献传递
- 台风暴雨型地质灾害时空特征及预警效果分析被引量：31
- 2016年
- 在我国东南沿海山地丘陵区,台风暴雨常诱发大量山体滑坡、崩塌和泥石流地质灾害,造成财产严重损失和人员伤亡。以2015年登陆的“苏罗迪”台风为例,在系统分析“苏罗迪”台风诱发地质灾害时空分布和预警效果的基础上,得出了如下结论：（1）“苏罗迪”台风诱发的600余处崩滑流灾害,主要集中分布在浙江、福建等东南沿海地区,灾害规模以小型为主,滑坡、崩塌、泥石流数量比例约为6∶2∶1,具有空间集中群发性;台风降雨诱发地质灾害具有“即雨即滑”的特点,当日降雨当日崩滑,具有强降雨当日即发性;小时降雨空间分布不均匀,地质灾害发生时间往往比平均小时大雨强滞后,滞后时间约1～2h,具有大雨强小时滞后性。因此,台风降雨诱发地质灾害具有空间集中群发性、强降雨当日即发性、大雨强小时滞后性三大特征。（2）提出了基于“命中率、漏报率和空报率”三指标的地质灾害预警校验方法,建立完善了各指标的测算方法和计算公式。“苏罗迪”台风地质灾害预警校验结果显示,本次过程中地质灾害气象预警效果总体较好,保证了较高的命中率,较低的漏报率,但预警区空报率偏高。除地质灾害气象预警本身的技术难度外,降雨预报准确率偏低特别是极端降雨预报不足的现状也是造成地质灾害空报率偏高的原因之一。
- 刘艳辉温铭生苏永超许凤雯
- 关键词：台风暴雨地质灾害气象预警
