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. 降雨型滑坡失稳概率计算方法[J]. 地质通报, 2020, 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. 降雨型滑坡失稳概率计算方法[J]. 地质通报, 2020, 39(7): 1115-1120.
XIANG Xiaolong, SUN Weifeng, TAN Chengxuan, HOU Chuntang, REN Hanfeng, LIU Mingjun. A discussion on the calculation method of instability probability of landslide due to rainfall[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(7): 1115-1120.
Citation: XIANG Xiaolong, SUN Weifeng, TAN Chengxuan, HOU Chuntang, REN Hanfeng, LIU Mingjun. A discussion on the calculation method of instability probability of landslide due to rainfall[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 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》(编号: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

  • 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%。

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  • 图 1  庙坝滑坡平面示意图

    Figure 1. 

    图 2  庙坝滑坡剖面示意图

    Figure 2. 

    图 3  滑坡发生前每日降雨量情况比较

    Figure 3. 

    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. 

    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 $P(X \ge x) = \frac{{{\beta ^\alpha }}}{{\Gamma (\alpha )}}\int\limits_x^{ + \infty } {{{(x - {a_0})}^{\alpha - 1}}{e^{ - \beta (x - {a_0})}}} dx$ ${a_0} = E\left( x \right)\left( {1 - \frac{{2{C_V}}}{{{C_S}}}} \right)$
    $\alpha = \frac{4}{{C_S^2}}$
    $\beta = \frac{2}{{E(x){C_V}{C_S}}}$
    指数分布 $P\left( {X \ge x} \right) = \int\limits_x^{ + \infty } {f(x)dx = } \int\limits_x^{ + \infty } {\alpha {e^{ - \alpha (x - \beta )}}dx} = {e^{ - \alpha (x - \beta )}}$ $\alpha = \frac{1}{b} = \frac{1}{{E(x)}}, {\rm{ \mathit{ β} = (}}{{\rm{X}}_{\rm{i}}}{{\rm{)}}_{\min }}$
    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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出版历程
收稿日期:  2020-03-20
修回日期:  2020-05-07
刊出日期:  2020-07-25

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