期刊：Engineering Geology
作者：Gan Lin, Hengxing Lan, Ping Li, Langping Li, Shijie Liu, Weifeng Sun
年份：2024
研究亮点
（1）浅层滑坡由有效降雨诱发；有效降雨由有效入渗演变而来；
（2）综合了时间降雨分布类型：瞬态、恒定、单峰和多峰；
（3）建立了一个创新的降雨入渗阈值三步模型。
摘要
降雨是滑坡的主要原因之一，特别是在黄土高原。当降雨发生时，降雨阈值可用于在监测和预警系统中预测是否会导致滑坡。然而，大多数降雨阈值是基于恒定的降雨过程建立的。因此，本研究在降雨阈值研究中考虑了降雨的时间分布，提出了四种清晰的时间分布类型和一种创新的三步模型。降雨阈值是根据中国西北部延安市黄土边坡现场监测获得的45个月的降雨数据和边坡水分数据得出的。本研究的分析侧重于有效降雨入渗，而不是浅层滑坡作为阈值的监测指标。结果显示，在45个月的时间里，共发生了189次降雨事件。其中，167起被归类为渗透深度<10cm的无效降雨事件，22起被归类为渗透深度超过10cm的有效降雨事件，仅占总数的11.6%。在这项研究中，降雨的时间分布分为四种类型：瞬态、恒定、单峰和多峰。对监测数据的分析表明，瞬态降雨事件均有效，恒定降雨事件大多有效（>76%），单峰降雨事件有效率为86.7%，所有多峰降雨事件都有效，渗透深度最深。采用三步法为不同类型的降雨建立阈值。首先，在单个时间点超过34毫米的累积降雨量被认为是最有效的降雨。其次，Ac>3.5 mm/3 h和Ap>9.5 mm/3 h峰值的多模式或恒定降雨被认为是最有效的降雨。最后，降雨量低于7.7°C时的温差Tr表明降雨大多无效。经附近黄土地区现有监测数据验证，该模型的准确率为96%。该模型已被证明优于之前的模型，目前适用于中国黄土地区的应用。
图表
图：边坡位置（a）、气象站位置（b）和（c）边坡监测系统的整体视图
图：粒径级配曲线
图：监控排布：（a）图1中a-a’剖面示意图；（b）研究边坡的全景；（c）太阳能电池和数据传输系统；（d）埋在地下的探测器
图：降雨时间分布类型的流程图和示意图
图：2018年9月23日至2022年6月14日，四个深度的大气温度（a）、降雨量（b）和含水量（c-f）。灰色虚线表示饱和含水量
图：三步渗透效果预测模型：（a）第一步：基于单次降雨；第二步：基于恒定降雨常数值（b）和单峰降雨峰值（c）；第三步：基于温差（d）
结论
基于对陕北黄土高原某边坡45个月监测数据的分析，本研究得出以下结论：
定义了有效降雨事件和四种清晰的时间降雨分布类型，并对研究区域45个月内发生的降雨事件进行了分类。在此期间的189次降雨事件中，只有22次是有效的，占总数的11.6%。时间降雨分布类型分为瞬态、恒定、单峰和多峰。
随着降雨强度从小雨到暴雨的增加，降雨事件的比例逐渐从无效降雨转变为10厘米深降雨、25厘米深降雨，最后转变为60厘米深降雨。瞬时降雨主要是无效的，而超过76%的持续降雨事件也是无效的。最低风险与短暂和持续降雨有关。单峰降雨的有效降雨概率高达86.7%，而所有多峰降雨事件都是有效的，表明风险最高。
建立了降雨入渗阈值的三步模型。第一步规定，超过A>34毫米的单次累积降雨量必须被视为有效，而低于A<12.2毫米的降雨量则被视为无效。第二步，将多模式降雨归类为有效降雨；Ac>3.5mm/3h的恒定降雨和Ap>9.5mm/3h的单峰降雨也被认为是有效的。第三步规定，降雨期间温差（Tr）低于7.7°C表示有效降雨。三步法的准确率为96%。
与之前不考虑降雨时间分布的阈值研究相比，本研究提出的三步预测模型在预测降雨入渗方面具有优势。该模型为基于气象预报的浅层滑坡灾害预警提供了理论支持。目前，该模型已被证明适用于中国黄土地区。
参考文献
Lin, G., Lan, H., Li, P., Li, L., Liu, S., & Sun, W. (2024). Role of rainfall temporal distribution on effective infiltration in the loess slope and prediction model. Engineering Geology, 335, 107541.
投稿｜engeomodel@gmail.com
