[发明专利]一种降雨作用下的滑坡预测方法

摘要

本专利涉及一种滑坡时空预测方法，通过将基于物理概念的水文模型和毕肖普边坡稳定分析方法相结合，对研究位置滑坡灾变过程进行时空预测，是一种将土力学、水力学与计算机数值模拟相结合的滑坡预警预报方法。本发明的有益效果是：将滑坡确定性模型与基于物理概念的水文模型进行了有效的集成，分析了在降雨作用下流域边坡稳定性的时空分布规律以及相互间的定性定量关系，实现对流域滑坡进行快速有效的分析和预测。采用毕肖普边坡稳定分析方法，同时考虑到土体含水量的空间分布差异，提高了模型的精度和适用性。本发明的滑坡预测方法适用于简单边坡、复杂边坡及流域尺度的滑坡预测。

主权项

一种降雨作用下的滑坡预测方法，包括以下步骤：(1)根据流域的DEM地形数据及土层厚度建立三维网格，向参数输入模块输入不同位置的土壤、气象数据，生成InHM水文模型所需的边界条件；(2)根据其边界条件计算流域内的水文要素时空变化，使用InHM水文模型模拟地表水二维流动和地下水三维流动、任意位置土壤含水量变化和任意位置水力坡度变化的水文要素；(3)采用毕肖普简化法作为滑坡计算模块；根据InHM水文模型生成的水文要素，使用滑坡计算模块计算流域内任意位置的安全系数FS；若安全系数FS小于1，则为潜在的滑坡位置；记录该位置的深度、时间和体积；所述任意点的安全系数FS表示为： FS = Σ n = 1 N [ ΔW ( 1 - r u ) tan φ ′ + c ′ Δx ] / [ cos α ( 1 + tan α tan φ ′ / FS ) ] Σ n = 1 N [ Δ W sin α + ΔQ · h Q / R ] - - - ( 1 ) 式中：N表示划分的土条数量，ΔW表示每块土条的竖直方向力，Δx表示划分的土条宽度，ru表示孔隙水压力系数(等于ΔW/Δx)，φ′表示有效内摩擦角，c′表示土体粘聚力，α表示假定的圆弧滑动面在预测点的与水平方向的夹角，ΔQ表示水平地震力，hQ水平地震力和圆心的垂直距离，R表示假定的圆弧半径。其中ΔW可根据模拟的土壤含水量，结合土体参数计算得到，其它参数可根据土体的特性获取到。FS可以通过迭代求解到，当FS＞1，该位置是稳定的，反之则不稳定，表示存在滑坡。(4)通过可视化模块，将步骤(3)所得的数据拟合为指定时间流域安全系数分布图和指定时间流域滑坡深度图，并显示于显示设备；若存在滑坡，则选择显示流域滑坡时间分布图；(5)参数输出模块输出流域的滑坡时间、滑坡位置、滑坡体大小统计值和滑坡预测函数，以此建立不同降雨条件下流域边坡稳定性分区图。