基于水文地质耦合的滑坡灾害空间预警研究

崔静光++李敏++谢兆鹏

摘要：我国的地形结构十分复杂，其中山区的滑坡灾害已经严重影响了社会安定与经济发展。为了加强对于滑坡灾害的空间预警，需要以气象、水文和人文作为重要参数，将斜坡单元作为预警单元，重点分析参数与灾害之间的联系，并在GIS技术的支持下，构建基于气象-地形-水文-地质-人文耦合的滑坡灾害空间预警模型。

关键词：气象-地形-水文-地质-人文耦合；滑坡；空间预警

我国地质灾害种类十分齐全，从地震到滑坡，从水土流失到地面塌陷等，其中滑坡是山区较为常见的地质灾害之一。为了充分保障山区百姓生活安定和经济发展，我国迫切需要建立完善成熟的滑坡灾害空间预警体系。与此同时，基于气象-地形-水文-地质-人文耦合的滑坡灾害预警模型得以构建，在此基础上需要进行准确细致的研究分析，从而更好地为山区滑坡灾害区提供理论支持。

一、预警空间单元的选择

为了更加精确的研究滑坡灾害，构建合理的空间预警模型，预警空间单元的选择是第一步，也是十分重要的一步。伴随着降雨或者人文活动等多重因素，加上斜坡地形的内部因素，山区极易发生滑坡自然灾害，其中斜坡单元是滑坡的重灾区，可以在最小尺度下基本保障单元内部属性的一致。综合以上各类情况，预警空间单元的最佳选择为斜坡单元。为了更加准确合理的研究这个预警空间，需要将其在GIS平台上，使用源头切割法将沟谷线和山脊线作为边界，将斜坡单元合理划分，为接下来的研究奠定基础。

二、气象-地形-水文-地质-人文耦合预警模型

在确定预警单元选择之后，就要依次进行气象-地形-水文-地质-人文耦合的滑坡灾害空间预警模型的构建、计算和验证工作，在每个环节都需要研究者投入一定的精力和时间，并且保持着科学负责的态度，为滑坡灾害预测做出一份贡献，从而推动山区人民生活安定和经济发展。

（一）构建气象-地形-水文-地质-人文耦合预警模型

构建气象-水文-地质耦合模型是研究的第一步，为了研究滑坡灾害发生的水文临界点，需要假设斜坡为极限平衡的状态，此时就可以得出降水量与水文饱和因子的关系式，此时将其和斜坡稳定性与反映饱和情况关系结合，从而获取到降水量与稳定性的关系式，也就是气象-水文-地质三者的耦合关系。

在得到气象-水文-地质三者的耦合关系之后，就要研究其与人文的内在联系。由于人类活动对于山区滑坡灾害存在不可忽视的影响，过度的树木砍伐和工业活动，不仅改变了山区的地貌形态，而且严重影响了地下水循环的原有状况。假设在受到人文影响情况下，斜坡保持0.5的稳定性系数，也是其临界状态，以此类推得到临界降雨量的计算公式，从而有效判断滑坡是否处于稳定状态。

（二）计算气象-地形-水文-地质-人文耦合预警模型

为了更加准确计算模型预警，需要对模型参数进行设置，其中包括土壤有效粘聚力、导水系数、山洪因子以及人类工程活动定量化指数。

首先，导水系数的获取需要进行野外量测工作，得到地表坡度及土层厚度两者数据。而通过单元平均坡度值，就可以反过来推出土层的厚度分布，获取导水系数的分布。

其次，山区洪水是诱发滑坡灾害的诱因，为了更好的研究洪水造成的滑坡灾害，需要对滑坡水文环境的变化进行估算，这主要可以借助ARCGIS平台进行分析，从而获取有效数据。

另外，人类活动是滑坡地质灾害的原因之一，而为了更加准确的计算预警，需要选择建筑强度、道路密度、垦殖指数等作为衡量人类活动的指标，合理反应当今人类活动对于滑坡地质灾害的影响。之后采用层次分析法和加权法，获得人类工程活动定量化指数。

在获取每个参数数据之后，需要合理预测滑坡地质灾害，综合各方因素准确划分滑坡危险区，结合模型和参数设置，计算各斜坡单元的临界降雨量值，然后与实际的降雨量比较，就可以判断出斜坡单元是否稳定，从而有效预测滑坡地质灾害的发生。

（三）验证气象-地形-水文-地质-人文耦合预警模型

虽然以上模型可以判断出地质灾害是否发生的预警，但是缺乏科学准确性，为了更加规范合理的预测地质灾害，我们需要对于模型开展验证工作。首先，通过对比实际滑坡灾害发生记录，判断预警模型的准确性。这就需要每个地区认真记录每次滑坡灾害发生的情况，如发生地点、时间、发生原因等一系列数据，从而为模型验证提供强有力的数据支持。其次，可以参考滑坡地质灾害的历史资料，完成预警模型的验证工作。

通过以上一系列验证工作，才能有效判断气象-地形-水文-地质-人文耦合预警模型是否准确合理，从而为实际地质灾害做出准确的预测，充分保障滑坡重灾区人民的生命财产安全，从而促进我国地质灾害预警系统的完善，推动社会的稳定和经济的快速发展。

三、气象-地形-水文-地质-人文耦合预警模型研究结论

通过以上模型研究，我们可以得出很多结论。其一，确定预警单元，是滑坡灾害预警工作不可或缺的一部分。传统预警模型通常将栅格及行政单元作为预警的基本单元，这种方法虽然便于计算预警模型，但是不能有效科学的反应灾害原因机理。本文另辟蹊径，将斜坡单元作为预警单元，有利于研究滑坡成灾的规律，有利于实现预警的快速计算。

其二，基于气象-地形-水文-地质-人文耦合的滑坡地质灾害预警研究，充分体现了学术研究的科学性合理性。因为滑坡灾害是由多种因素导致的，除了大气降水的诱因，还涉及到地质、水文、人文等多方面条件，因此模型综合了考虑了多种因素，并通过历史材料进行验证，让预警更加合理计算出来。

其三，气象-地形-水文-地质-人文耦合滑坡地质灾害预警模型的研究，建立在多种假设条件的基础上，与实际情况之间存在必然的差异，但是，只要加强对于野外检测资料的搜集，多方验证模型的实际效果，将会为我国滑坡灾害空间预警做出不可磨灭的贡献。

结束语：

总而言之，气象-地形-水文-地质-人文耦合滑坡灾害空间预警模型，是地质灾害研究的最新成就，将会为我国地质灾害进行客观有效的预测，为山区社会安定与经济发展做出巨大的贡献。

参考文献：

[1] 黄健.基于3DWebGIS技术的地质灾害监测预警研究[D].成都理工大学.2012（11）

[2] 石磊.基于服务模式的滑坡灾害管理空间辅助决策技术研究[D].南京师范大学.2012（4）endprint