降雨强度-持续时间对浅层滑坡和泥石流的控制.doc

通过全面的文献检索，汇编完成了2626个诱发浅层滑坡和泥石流的降雨事件的全球数据库。利用降雨和滑坡信息来修正Nel Caine在1980年建立的可能诱发浅层滑坡和泥石流的降雨持续时间和强度的最小值。在对数坐标下绘制降雨强度-持续时间（ID）值，已确定，当降雨持续时间从10分钟到35天时，随着持续时间的增加，可能诱发浅层斜坡失稳的最小平均强度是线性减小的。本次研究确定了可能触发浅层滑坡和泥石流的最小ID。利用目标统计技术从降雨数据中获得阈值曲线。为了处理不同气候区可能导致浅层斜坡失稳的降雨强度和持续时间的差别，用年均降水量和全年雨天平均降水量将降雨信息标准化。根据东英吉利大学（East Anglia University）气候研究小组汇编的全球气候数据集获得气候信息。最终得出的全球ID阈值明显比Caine（1980）提出的低，也比文献中其它的全球阈值低。新的全球ID阈值可用于基于全球降水测量的世界滑坡预警系统，对于缺少局部和区域阈值的地方很有益。 一、引 言 1980年，Nel Caine发表了一篇题为“浅层滑坡和泥石流的降雨强度-持续时间控制”的文章。在这篇里程碑式的文章里，Caine列出了世界范围内73个已经诱发了浅层滑坡和泥石流的降雨事件的持续时间和强度。根据这些数据，Caine首次提出了浅层滑坡和泥石流发生的全球降雨强度-持续时间（ID）阈值。Caine的阈值曲线表示如下： （1） 其中，D为降雨持续时间，单位是h，I是降雨强度，单位是mm/h。 由于Caine的开创性工作（1980），全世界很多地区都对已经导致斜坡失稳的降雨ID条件的信息进行了收集，提出了局部的、区域的和全球尺度的不同的降雨ID阈值（可参考已公布的阈值，确定和使用降雨阈值的基本原理可见Corominas，2000；Crosta和Frattini，2001；Aleotti，2004；Wieczorek和Glade，2005；Guzzetti等，2007）。使用降雨ID阈值来预报浅层滑坡和泥石流的发生，是基于连续的降雨测量，由此引发了很多争议——并不是降水总量而是入渗并进入到地下的水量（大部分都是未知的）造成失稳（如Caine，1980；Reichenbach等，1998）（如Keefer等，1987；Crosta，1998；D’Orsi等，1997；Aleotti，2004；Godt，2006）。 本文修正了Caine（1980）的成果。通过文献检索收集了全世界的降雨和滑坡信息，利用稳健统计技术，为浅层滑坡和泥石流的发生建立了新的全球ID阈值。将这个新阈值与已公布的全球阈值进行了比较（Caine，1980；Innes，1983；Clarizia等，1996；Crosta和Frattini，2001；Cannon 和Gartner，2005）。考虑到气候影响，利用年均降水（MAP）和全年雨天平均降水量（rainy-day normal，缩写RDN，Wilson和Jayko，1997）对降雨强度进行标准化处理，然后对标准化的降雨数据分别建立阈值。为了进一步研究气候对浅层滑坡和泥石流发生的影响，建立了单个气候区的阈值。 二、背 景 对于降雨引发的滑坡，降雨阈值会定义达到或者超过时，很可能触发滑坡的降雨、土壤水或者水文条件（如Crozier，1996；Reichenbach等，1998；Guzzetti等，2007）。降雨阈值的定义可以基于物理意义（基于过程的概念阈值）或者经验（历史的，统计的阈值，可参考文献，如Corominas，2000；Aleotti，2004；Wieczorek和Glade，2005；Guzzetti等， 2007）。文献中对于滑坡的发生，已经提出了不同类型的经验降雨阈值。可以根据以下几个方面对已公布的阈值进行分类（Guzzetti等，2007）：（1）阈值定义的地理区域的范围，（2）用来确定阈值的测雨类型（表1）。根据阈值定义的地理范围，可以粗略划分为全球、区域或者局部阈值。全球阈值试图确定一个通用（“世界范围内”）的最小水平，当低于这个值的时候，滑坡不会发生，而与局部的地貌、岩性和土地利用条件以及局部或者区域的降雨类型和历史无关。Caine（1980），Innes（1983），Clarizia等（1996），Crosta和Frattini（2001）以及Cannon和Gartner（2005）已经提出了一个全球阈值。区域阈值针对几平方公里乃至几千平方公里的具有相似气象、气候、地形和土壤性质的区域，具有应用于以定量的空间降雨预报、估计或者测量为基础的滑坡预警系统的潜力。局部阈值考虑了局部的气候模式和地质地貌背景，适用于几平方公里至几百平方公里内的单个滑坡或