基于水文地質耦合的滑坡災害空間預警研究

崔靜光++李敏++謝兆鵬

摘要：我國的地形結構十分復雜，其中山區的滑坡災害已經嚴重影響了社會安定與經濟發展。為了加強對于滑坡災害的空間預警，需要以氣象、水文和人文作為重要參數，將斜坡單元作為預警單元，重點分析參數與災害之間的聯系，并在GIS技術的支持下，構建基于氣象-地形-水文-地質-人文耦合的滑坡災害空間預警模型。

關鍵詞：氣象-地形-水文-地質-人文耦合；滑坡；空間預警

我國地質災害種類十分齊全，從地震到滑坡，從水土流失到地面塌陷等，其中滑坡是山區較為常見的地質災害之一。為了充分保障山區百姓生活安定和經濟發展，我國迫切需要建立完善成熟的滑坡災害空間預警體系。與此同時，基于氣象-地形-水文-地質-人文耦合的滑坡災害預警模型得以構建，在此基礎上需要進行準確細致的研究分析，從而更好地為山區滑坡災害區提供理論支持。

一、預警空間單元的選擇

為了更加精確的研究滑坡災害，構建合理的空間預警模型，預警空間單元的選擇是第一步，也是十分重要的一步。伴隨著降雨或者人文活動等多重因素，加上斜坡地形的內部因素，山區極易發生滑坡自然災害，其中斜坡單元是滑坡的重災區，可以在最小尺度下基本保障單元內部屬性的一致。綜合以上各類情況，預警空間單元的最佳選擇為斜坡單元。為了更加準確合理的研究這個預警空間，需要將其在GIS平臺上，使用源頭切割法將溝谷線和山脊線作為邊界，將斜坡單元合理劃分，為接下來的研究奠定基礎。

二、氣象-地形-水文-地質-人文耦合預警模型

在確定預警單元選擇之后，就要依次進行氣象-地形-水文-地質-人文耦合的滑坡災害空間預警模型的構建、計算和驗證工作，在每個環節都需要研究者投入一定的精力和時間，并且保持著科學負責的態度，為滑坡災害預測做出一份貢獻，從而推動山區人民生活安定和經濟發展。

（一）構建氣象-地形-水文-地質-人文耦合預警模型

構建氣象-水文-地質耦合模型是研究的第一步，為了研究滑坡災害發生的水文臨界點，需要假設斜坡為極限平衡的狀態，此時就可以得出降水量與水文飽和因子的關系式，此時將其和斜坡穩定性與反映飽和情況關系結合，從而獲取到降水量與穩定性的關系式，也就是氣象-水文-地質三者的耦合關系。

在得到氣象-水文-地質三者的耦合關系之后，就要研究其與人文的內在聯系。由于人類活動對于山區滑坡災害存在不可忽視的影響，過度的樹木砍伐和工業活動，不僅改變了山區的地貌形態，而且嚴重影響了地下水循環的原有狀況。假設在受到人文影響情況下，斜坡保持0.5的穩定性系數，也是其臨界狀態，以此類推得到臨界降雨量的計算公式，從而有效判斷滑坡是否處于穩定狀態。

（二）計算氣象-地形-水文-地質-人文耦合預警模型

為了更加準確計算模型預警，需要對模型參數進行設置，其中包括土壤有效粘聚力、導水系數、山洪因子以及人類工程活動定量化指數。

首先，導水系數的獲取需要進行野外量測工作，得到地表坡度及土層厚度兩者數據。而通過單元平均坡度值，就可以反過來推出土層的厚度分布，獲取導水系數的分布。

其次，山區洪水是誘發滑坡災害的誘因，為了更好的研究洪水造成的滑坡災害，需要對滑坡水文環境的變化進行估算，這主要可以借助ARCGIS平臺進行分析，從而獲取有效數據。

另外，人類活動是滑坡地質災害的原因之一，而為了更加準確的計算預警，需要選擇建筑強度、道路密度、墾殖指數等作為衡量人類活動的指標，合理反應當今人類活動對于滑坡地質災害的影響。之后采用層次分析法和加權法，獲得人類工程活動定量化指數。

在獲取每個參數數據之后，需要合理預測滑坡地質災害，綜合各方因素準確劃分滑坡危險區，結合模型和參數設置，計算各斜坡單元的臨界降雨量值，然后與實際的降雨量比較，就可以判斷出斜坡單元是否穩定，從而有效預測滑坡地質災害的發生。

（三）驗證氣象-地形-水文-地質-人文耦合預警模型

雖然以上模型可以判斷出地質災害是否發生的預警，但是缺乏科學準確性，為了更加規范合理的預測地質災害，我們需要對于模型開展驗證工作。首先，通過對比實際滑坡災害發生記錄，判斷預警模型的準確性。這就需要每個地區認真記錄每次滑坡災害發生的情況，如發生地點、時間、發生原因等一系列數據，從而為模型驗證提供強有力的數據支持。其次，可以參考滑坡地質災害的歷史資料，完成預警模型的驗證工作。

通過以上一系列驗證工作，才能有效判斷氣象-地形-水文-地質-人文耦合預警模型是否準確合理，從而為實際地質災害做出準確的預測，充分保障滑坡重災區人民的生命財產安全，從而促進我國地質災害預警系統的完善，推動社會的穩定和經濟的快速發展。

三、氣象-地形-水文-地質-人文耦合預警模型研究結論

通過以上模型研究，我們可以得出很多結論。其一，確定預警單元，是滑坡災害預警工作不可或缺的一部分。傳統預警模型通常將柵格及行政單元作為預警的基本單元，這種方法雖然便于計算預警模型，但是不能有效科學的反應災害原因機理。本文另辟蹊徑，將斜坡單元作為預警單元，有利于研究滑坡成災的規律，有利于實現預警的快速計算。

其二，基于氣象-地形-水文-地質-人文耦合的滑坡地質災害預警研究，充分體現了學術研究的科學性合理性。因為滑坡災害是由多種因素導致的，除了大氣降水的誘因，還涉及到地質、水文、人文等多方面條件，因此模型綜合了考慮了多種因素，并通過歷史材料進行驗證，讓預警更加合理計算出來。

其三，氣象-地形-水文-地質-人文耦合滑坡地質災害預警模型的研究，建立在多種假設條件的基礎上，與實際情況之間存在必然的差異，但是，只要加強對于野外檢測資料的搜集，多方驗證模型的實際效果，將會為我國滑坡災害空間預警做出不可磨滅的貢獻。

結束語：

總而言之，氣象-地形-水文-地質-人文耦合滑坡災害空間預警模型，是地質災害研究的最新成就，將會為我國地質災害進行客觀有效的預測，為山區社會安定與經濟發展做出巨大的貢獻。

參考文獻：

[1] 黃健.基于3DWebGIS技術的地質災害監測預警研究[D].成都理工大學.2012（11）

[2] 石磊.基于服務模式的滑坡災害管理空間輔助決策技術研究[D].南京師范大學.2012（4）endprint