Page 122 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期

1850 武 汉 大 学 学 报 （信 息 科 学 版） 2025 年 9 月

本文以宁夏回族自治区固原市彭阳县挂马 1.2 挂马沟梯田型黄土滑坡隐患概况
沟梯田型黄土滑坡隐患作为研究对象，基于宁夏 挂马沟梯田型黄土滑坡隐患位于宁南黄土丘
地质灾害监测预警综合管理系统获取的全球导 陵区的固原市彭阳县，该县海拔 1 266~2 429 m，
航 卫 星 系 统（global navigation satellite system， 出露的地层有寒武系、奥陶系、侏罗系、白垩系、
GNSS）地表位移、裂缝计位移、降雨量监测数据， 古近系、新近系和第四系，且第四系地层广泛分
通过粗差剔除、数据插补和数据平滑预处理，并 布；属于温带半湿润半干旱气候，具有四季分明、
进行数据级、特征级、决策级数据融合，提出基于 雨 热 同 季 、干 旱 少 雨 等 特 点 ，多 年 平 均 气 温
数据融合的梯田型黄土滑坡隐患预警判据，以期 6.3 ℃；降雨量为 400~500 mm，自南向北减小，南
为梯田型黄土滑坡隐患监测预警提供理论依据 北相差近 150 mm，河流属泾河水系，主要河流有
和技术支撑。 茹河、红河、安家川河 ［27-28］ 。
挂 马 沟 梯 田 型 黄 土 滑 坡 隐 患 位 于 106°
1 研究对象与数据获取 23′6.99″E，35°49′15.5″N，海拔约 1 780~1 870 m，
相对高差约 90 m，平面形态呈马蹄形，地层岩性
1.1 宁南黄土丘陵区梯田型黄土滑坡隐患发育 上部为第四系黄土，下部为新近系泥岩，附近无
特征 水库、河流等地表水体，植被覆盖率约 70%。该
宁夏回族自治区南部（宁南）黄土丘陵区水 滑坡隐患于 2019-08-29 局部发生小型土质滑坡，
浇 地 只 占 耕 地 面 积 的 13.46%，主 要 以 旱 地 为 长 约 90 m，宽 约 77 m，厚 约 2~5 m，体 积 约 为
主 ［25］ ，年降雨量小却集中，多暴雨和连阴雨。从 2.772×10 m ，未造成人员伤亡，无财产损失。图 1
4
3
20 世纪 80 年代开始，宁南地区进行了大面积的坡 所示为挂马沟梯田型黄土滑坡隐患及其变形迹
改 梯 工 程 。 坡 改 梯 工 程 实 施 后 ，可 以 改 变 小 地 象，后缘及坡体上发育有多条拉张裂缝，坡体上
形，有效降低地面坡度，从而增加入渗、减少径流 出现渗水点，每逢汛期便会产生新的裂缝。
速率、提高土壤质量，可减少水土流失量的 90%， 1.3 数据获取
是建设可持续发展基本农田的可靠保证。目前 挂马沟梯田型黄土滑坡隐患处共布置了 1 套
对于坡改梯工程，研究人员重点关注其正效应， 降雨量监测站，1 套 GNSS 地表位移基准站，2 套
往往忽视了梯田型黄土滑坡隐患。近年来全球 GNSS 地表位移监测站，1 套深部位移监测站，1
气候变化导致极端暴雨事件频发，坡改梯工程实 套孔隙水压力监测站，1 套裂缝计监测站和 1 个预
施也对坡面降雨入渗条件产生了显著影响，降雨 警广播。挂马沟梯田型黄土滑坡隐患监测设备

入渗量增加、土体基质吸力降低、下滑力增大，降 布置图如图 2 所示，监测数据采集均为一日一测，
低了边坡的稳定性，尤其是在古（老）滑坡体上进 数据传输采用 4G 通信技术，采用消息队列遥测
行坡改梯，使古（老）滑坡复活的可能性增大。 传输协议接入协议将数据集成到物联网平台，最
为此，研究人员提出梯田型黄土滑坡隐患的 后汇入宁夏地质灾害监测预警综合管理系统。
本文采用的原始监测数据均来源于宁夏地
概念，即指对黄土坡地或古（老）滑坡体进行改造
质 灾 害 监 测 预 警 综 合 管 理 系 统 ，时 间 跨 度 为
修建的梯田，在内、外部因素的共同作用下造成
2020-08-05—2022-09-23。由于深部位移监测设
其 影 响 范 围 内 近 期 可 能 失 稳 破 坏 并 成 灾 的 边
备的灵敏度和精度不足以捕捉到细微的变化，深
（斜）坡 ［26］ 。宁南黄土丘陵区梯田型黄土滑坡隐
部地下水动态变化小，与区域短时降雨条件相关
患 主 要 分 布 于 第 四 系 黄 土 中 ，中 长 边 坡 数 量 较
性较小，导致孔隙水压力监测站和深部位移监测
多，主要为浅层与中层梯田型黄土滑坡隐患，规
站的数据无明显变化，本文仅分析 GNSS 地表位
模以小型为主；在空间上主要分布在黄土梁峁区
移、裂缝计位移和降雨量 3 种监测数据。
和大起伏山地区，1 800~2 000 m 的高程区间，坡
向为东南、南、西南时分布较多；在时间上主要分 2 数据分析方法
布在雨季或地震活动时期。总之，重视梯田型黄
土滑坡隐患风险识别与评估管理，将为进一步推 2.1 数据预处理方法
广坡改梯工程及保护已建梯田，并为增加农民收 2.1.1 粗差剔除
入、科技服务三农、推动乡村振兴提供理论和科 粗差是指数据序列中与其他正常观测值不
学依据。 一致的某些观测值，与其邻近观测值相比是一个