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降雨型滑坡失稳概率计算方法

向小龙, 孙炜锋, 谭成轩, 侯春堂, 任汉锋, 刘明军

向小龙, 孙炜锋, 谭成轩, 侯春堂, 任汉锋, 刘明军. 2020: 降雨型滑坡失稳概率计算方法. 地质通报, 39(7): 1115-1120.
引用本文: 向小龙, 孙炜锋, 谭成轩, 侯春堂, 任汉锋, 刘明军. 2020: 降雨型滑坡失稳概率计算方法. 地质通报, 39(7): 1115-1120.
XIANG Xiaolong, SUN Weifeng, TAN Chengxuan, HOU Chuntang, REN Hanfeng, LIU Mingjun. 2020: A discussion on the calculation method of instability probability of landslide due to rainfall. Geological Bulletin of China, 39(7): 1115-1120.
Citation: XIANG Xiaolong, SUN Weifeng, TAN Chengxuan, HOU Chuntang, REN Hanfeng, LIU Mingjun. 2020: A discussion on the calculation method of instability probability of landslide due to rainfall. Geological Bulletin of China, 39(7): 1115-1120.

降雨型滑坡失稳概率计算方法

基金项目: 

中国地质调查局项目《盐津地区地质灾害调查》 12120114035801

详细信息
    作者简介:

    向小龙(1989-), 男, 硕士, 工程师, 从事地质灾害、区域地壳稳定性评价研究。E-mail:guhong411@163.com

  • 中图分类号: P644.22;P694

A discussion on the calculation method of instability probability of landslide due to rainfall

  • 摘要:

    为了解决滑坡风险评价中的滑坡失稳概率计算问题,利用前人在降雨阈值的研究成果,结合气象学中降雨概率分布理论,以云南省盐津县庙坝滑坡为例进行计算,建立降雨型滑坡失稳概率计算模型。结果表明,盐津县降雨型滑坡的降雨阈值类型为累积降雨量-历时关系阈值,即为单日降雨阈值,降雨阈值为29.7 mm;盐津县在当日降雨量达到或超过阈值水平时可能诱发滑坡,对滑坡影响的滞后天数最大为5天;庙坝滑坡在8月20—25日6天内单日降雨达到或超过29.7 mm的降雨概率为46.49%;庙坝滑坡在8月25日因前5天或当天单日降雨量超过29.7 mm而失稳的概率为0.2853%。

    Abstract:

    In order to solve the landslide risk evaluation of landslide failure instability probability calculation problem, this paper summarizes the research achievements of previous researchers in rainfall threshold and, in combination with the previous research results in a threshold rainfall, uses the theory of statistical to perform coupling analysis of the historical record of the rainfall landslide and rainfall data, so as to create a rainfall landslide failure instability probability calculation model, with Miaoba landslide in Yanjin County of Yunnan Province as an example for demonstration.The results show that the rainfall threshold type of Yanjin County rainfall landslide is cumulative rainfall duration threshold, which means the one-day rainfall threshold, with the rainfall threshold being 29.7 mm; most of rainfall landslide in Yanjin County is caused by the daily rainfall which reaches rainfall threshold within 5 days; the possibility that the rain reaches or exceeds 29.7 mm from August 20th to 25th is 46.49%;the possibility of the failure of Miaoba landslide in August 25th is 0.2853%.

  • 致谢: 感谢云南省昭通气象局提供气象数据,感谢盐津县提供地质灾害记录。审稿专家提出的建议和意见使得本文得以完善。
  • 图  1   庙坝滑坡平面示意图

    Figure  1.   Diagram of Miaoba landslide

    图  2   庙坝滑坡剖面示意图

    T1y—三叠纪永宁镇组;T1f—三叠纪飞仙关组

    Figure  2.   The schematic diagram of Miaoba landslide

    图  3   滑坡发生前每日降雨量情况比较

    Figure  3.   The comparison of everyday rainfalls before landslide

    图  4   降雨型滑坡破坏前单日降雨量最小值及发生次数

    Figure  4.   The minimum of daily rainfall and the occurrences before landslide damage

    表  1   三种常用降雨概率分布函数及统计参数

    Table  1   Three commonly used rainfall probability distribution function and statistical parameter

    概率曲线及统计参数 公式 参数
    P-Ⅲ型 P(Xx)=βαΓ(α)+x(xa0)α1eβ(xa0)dx a0=E(x)(12CVCS)
    α=4C2S
    β=2E(x)CVCS
    指数分布 P(Xx)=+xf(x)dx=+xαeα(xβ)dx=eα(xβ) \alpha = \frac{1}{b} = \frac{1}{{E(x)}}, {\rm{ \mathit{ β} = (}}{{\rm{X}}_{\rm{i}}}{{\rm{)}}_{\min }}
    耿贝尔分布 P(X \ge x) = 1 - {e^{[ - {e^{ - a(x - b)}}]}} a = \frac{{1.2825}}{\sigma }, b = E(x) - 0.45005\sigma
    统计参数 E(x) = x = \frac{1}{n}, \sum\limits_{i = 1}^n {{x_i}, {K_i} = \frac{{{x_i}}}{x}}
    {C_v} = \sqrt {\frac{1}{{n - 1}}\sum\limits_{i = 1}^n {{{({K_i} - 1)}^2}} } , {C_S} = \frac{{\sum\limits_{i = 1}^n {{{({K_i} - 1)}^3}} }}{{\left( {n - 3} \right)C_v^3}}, \sigma = \sqrt {\frac{{\sum\limits_{i = 1}^n {{{({x_i} - x)}^2}} }}{{n - 1}}}
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    表  2   8月20—25日降雨概率分布曲线拟合参数结果

    Table  2   Fitting parameter results of rainfall probability distribution curve from August 20th to 25th

    分布类型及参数 8月20日 8月21日 8月22日 8月23日 8月24日 8月25日
    皮尔逊Ⅲ型分布 E(x) 6.3 3.6 9.4 8.6 7.8 7.6
    Cv 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
    Cs 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
    s 12.6 8.9 15.8 17.9 19.4 10.8
    指数分布 a 0 0 0 0 0 0
    b 6.4 3.6 9.5 8.5 7.9 7.7
    s 10.8 7.8 7.8 15.2 9.9 8.3
    耿贝尔分布 a 0.08366 0.12396 0.06349 0.05908 0.07936 0.0885
    b -0.4682 -1.04356 0.44242 -1.00348 0.65429 1.1432
    s 9.9 7.1 11 13.3 8.4 6.9
    统计参数 E(Si) 6.3 3.6 9.6 8.6 7.8 7.6
    D(Si) 235.0 107.0 408.0 471.2 261.2 210.2
    Max(Si) 97.2 60.7 103.8 103.9 84.0 52.4
    Min(Si) 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
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    表  3   8月20—25日降雨概率分布曲线及超过阈值概率

    Table  3   The probability distribution curve of rainfall and the threshold exceeding the probability from August 20th to 25th

    日期 超过概率分布公式 P(Xx=29.7)
    8月20日 P(X \ge x) = 1 - {e^{[ - {e^{ - 0.08366(x + 0.46820)}}]}} 0.07702
    8月21日 P(X \ge x) = 1 - {e^{[ - {e^{ - 0.12396(x + 1.04356)}}]}} 0.02188
    8月22日 P(X \ge x) = 1 - {e^{ - 0.10526x}} 0.04388
    8月23日 P(X \ge x) = 1 - {e^{[ - {e^{ - 0.05908(x + 1.00348)}}]}} 0.15041
    8月24日 P(X \ge x) = 1 - {e^{[ - {e^{ - 0.07936(x + 0.65429)}}]}} 0.09494
    8月25日 P(X \ge x) = 1 - {e^{[ - {e^{ - 0.08850(x + 1014320)}}]}} 0.07677
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图(4)  /  表(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-19
  • 修回日期:  2020-05-06
  • 网络出版日期:  2023-08-15
  • 刊出日期:  2020-06-30

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