滑坡灾害过程耦合机制与方法研究

在三峡库区,沿江公路、城镇基础设施等所在区段,往往也是库岸再造、滑坡灾害多发地段。在基础设施修建过程中,有土石方开挖和填筑过程,期间还可能有不利的降雨过程、库水位浸泡过程、库水位降落过程、滑坡前缘冲蚀与淘蚀过程等等,这些过程耦合作用对滑坡稳定性有何影响,是滑坡工程评价和治理的关键。提出滑坡稳定性过程耦合机制及方法的新观念,并通过算例分析发现,对滑坡稳定性而言,水体入渗、前缘开挖、后缘填筑过程,均会降低滑坡稳定性。一般而言,水体入渗过程造成的滑带土抗剪强度参数衰减影响最显著,出现不利过程耦合时,对滑坡稳定性有灾难性影响。由于存在过程耦合作用的效果问题,因而在建设过程中应采取合理的施工步骤。

基于地震动信号分析的地质灾害过程重构方法研究与应用

地质灾害启动及演进过程中对途经的村庄、植被、基础设施等均会造成不同程度的破坏,而深入研究灾害的演进过程有助于灾害预警和防治工作,能减少灾区人员伤亡、降低经济损失。然而由于地质灾害的强破坏性和突发性,使得现场的监测仪器和设备易受灾害的影响,甚至被破坏,导致难以完整且准确地监测到灾害过程,这限制了对地质灾害过程的深入研究,因此亟需一种新的方法来进行灾害过程的重构。随着科技的发展,现有高精度地震仪能够记录伴随地质灾害而产生的地震动信号,并且已有不少研究者进行了基于地震动信号的灾害分析研究。基于现有研究的基础,本文提出一套基于地震动信号的地质灾害重构研究思路和方法体系:通过运用带通滤波器(BP-filter)、经验模态分解(EMD)、快速傅里叶变换(FFT)、短时傅里叶变换(STFT)、功率谱密度计算(PSD)等方法对灾害过程产生的地震动信号进行处理和分析,然后结合灾害现场调查结果进行对比分析以反演灾害的基本特征,进而与数值模拟结果进行耦合,最终实现灾害过程的重构。本文基于地震动信号对堰塞湖、滑坡、泥石流等不同灾种进行案例研究与分析,旨在为地质灾害演进过程的研究提供一种新的研究思路和方法体系。

自然灾害过程中的民族学启示——以舟曲特大泥石流灾害为例

自无文字记录的蛮荒时代开始,人类都在无可逃避的饱受着洪水、大火、地震、飓风等各种自然灾害带来的无限伤痛和巨大损失。中国自古以来自然灾害频发,很多地方旱则赤地千里,涝则一片泽国,有关"大饥""大疫""亢旱""山崩""地陷""地震"的记载和描述不绝于史。2010年8月8日,甘肃省甘南藏族自治州舟曲县发生特大泥石流灾害,从两个峪口喷发而出的特大泥石流,一夜之间便淹没了月圆村和白龙江边的繁华小区,舟曲民众的生命财产受到了严重影响。泥石流过后,从中央到地方各级政府迅速组织力量,进行抢险救灾和灾后重建,广大受灾民众积极配合,三年后,重建工作完成。对舟曲特大泥石流灾害,我们进行了三年的跟踪研究,主要通过灾害社会学、灾害人类学、灾害文化学、灾害民俗学等学术视点,对舟曲泥石流灾害进行了综合性和基础性的理论探索,从民族学视点上得到的启示尤显重要。

重大洪涝灾害过程灾情时变模式挖掘

重大洪涝灾害过程中,各个不同时间节点上报的灾情指标形成了时间序列,其时变模式表征了灾情随时间的变化,反映了灾情的出现、发展、平稳的全过程,能够为洪涝灾害风险评估和损失研判提供重要依据。针对民政部近年来积累的重大洪涝灾害过程灾情数据,建立了灾情指标时间序列的负指数模型,提出了时变模式的挖掘方法,并通过案例数据对模型和方法进行了数值仿真验证。实验结果表明,所提模型能够较好地拟合洪涝灾害过程中灾情随时间的变化规律。

一种融合多因素的MOS风暴潮灾害过程模拟研究

风暴潮数值模型预报结果在小尺度区域往往存在弱于或强于实况的问题。针对此问题,该风暴潮灾害模拟方法融合数值模型预报结果为特征要素,使用一种基于多要素MOS(Model Output Statistics)风暴潮灾害过程模拟方法来实现对风暴潮灾害的预报。该模拟方法是将低维的特征向量映射到高维的隐含层中进行支持向量机(SVM)学习训练并控制输出相对误差,其特点在于MOS风暴潮灾害过程模拟中融入数值模型预报结果,并通过在一定的约束条件下最小化不敏感损失函数的逐渐优化逼近实测值来实现。实例验证结果表明:在风暴潮灾害过程减增水切换时期,数值模型预报的水位增水峰值为0.95 m,低于水位实际增水峰值1.1 m,历时5 h,预报曲线表现较为平滑,而MOS风暴潮模型在此期间模拟得到历时2 h就达到水位增水峰值1.14 m,模拟曲线爬升明显较快,这与实际风暴潮灾害过程的特征更加吻合;从预报结果的均方误差(RMSS值)和相关系数(CORR值)来看,MOS风暴潮模型预报结果的RMSE值和CORR值分别为0.165 m和0.945,相比数值模型的0.190 m和0.912都有所提高,可为后期精细化风暴潮预报工作提供一种新的过程模拟思路。

水利部“948”技术创新与转化项目“滑坡灾害过程的数值仿真及预测研究”在汉通过验收

2008年11月12日，水利部“948”项目管理办公室在武汉组织召开了由长江水利委员会（简称长江委）长江科学院承担的水利部“948”技术创新与转化项目“滑坡灾害过程的数值仿真及预测研究”验收会。参加验收会的有来自中国科学院武汉岩土力学研究所、长江勘测规划设计研究院、武汉大学、中交第二公路勘察设计研究院等单位的专家。

基于灾害动态演化过程的管道滑坡灾害多因素耦合预警模型

长输油气管道不可避免地要穿越地质环境条件复杂的山区,遭受各类地质灾害威胁。滑坡灾害是最为严重的地质灾害之一。为了实现管道滑坡灾害的提前预判,通常设定多项监测预警指标进行监测,但是,由于忽略了各指标之间的关联性,导致大量的错报与误报。本文通过对管道滑坡灾害动态演化过程分析,提出了管道滑坡灾害动态演化的4个阶段:①滑坡区降雨,地表入渗;②地下水位上升,坡体自重增加,岩土力学参数降低;③坡体产生局部变形;④滑坡整体失稳下滑作用于管道。提取了灾害变形、外界诱发因素、管道应力应变3种类型监测关键指标,构建了管道滑坡灾害监测指标体系,在此基础之上,提出基于灾害动态演化过程的管道滑坡灾害多因素耦合预警模型。该模型通过综合考虑灾害变形指标、外界诱发指标、管道力学指标之间的耦合关系,构建出了多维度预警等级判据。模型在贵州某天然气管道滑坡开展示范应用,先后成功发布蓝色、黄色、红色预警信息,为滑坡的应急处置与抢险提供了充足的响应时间,保障了管道的运营安全。该模型避免了因降雨过多即发出高预警等级的问题,进一步提高了预警准确度,使得预警结果更符合实际,可以为管道滑坡灾害的监测预警工作提供一定的参考与借鉴。

冰碛土滑坡-泥石流-堰塞湖灾害链发展过程机理与模拟技术研究构想

中国青藏高原地区分布有丰富的冰碛土物源,其历史成因复杂、物质结构多变、力学性能差异大,在降雨和冰雪消融作用下常有滑坡失稳发生,冰碛土滑坡碎屑物进入沟道与水流掺混极易发生滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链,是高原地区防灾减灾的重点和难点。近年来,川藏铁路工程及重大水电开发等面临冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的巨大威胁,因此,提升防灾减灾救灾能力是国家重大需求。冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖是一个级联放大的链式灾害过程,涉及滑坡起动、运动性态转变、沿程侵蚀放大、多期堵江叠加、溃坝水沙耦合等复杂动力演化机制,尤其在复杂气象条件下,冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖的动力形成、溃决冲刷及洪水演进等方面存在机理不清、模型不准、模拟技术缺乏等问题,亟需开展冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制、控制性理论模型及全过程数值模拟等研究工作。结合国内外冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成与溃决的相关研究现状,提出冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害需要关注的几个重要研究方面:1)复杂气象条件下冰碛土力学性能演化;2)冰碛土滑坡—泥石流动力灾变过程与运移模型;3)冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖形成机理与仿真模拟;4)冰碛土堰塞坝冲刷溃决机理与流道拓展过程;5)下游河道水沙互馈作用机制与洪水演进模拟。同时,开展了大量前期探索和研究工作,初步揭示了冰碛土滑坡—泥石流运移与多期堵江机制,构建了考虑水流侵蚀与溃口边坡间歇性崩塌的堰塞坝溃决演化模型,并探讨了冰碛土—滑坡—泥石流—堰塞坝灾害链演化过程模拟方法。研究结果为进一步弄清冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链过程的复杂动力学机制,构建灾害链过程的控制性理论模型,开发全过程数值模拟系统奠定了基础,以期为冰碛土滑坡—泥石流—堰塞湖灾害链的成灾机理分析提供理论依据,并为非工程避险与应急处置决策提供技术支撑。

2006年河套地区一次灾害天气过程诊断分析

应用MICAPS常规气象观测资料和NOAA-12及NOAA-17沙尘暴遥感监测图资料,对2006年4月10—12日发生在河套地区的一次灾害性天气进行诊断分析。结果表明:高空横槽转竖直接诱发寒潮爆发;中尺度切变线、强锋区、蒙古气旋和地面冷锋是引发沙尘暴的主要影响系统;特殊地形、气候条件和富含沙尘源的下垫面是形成沙尘暴的物质基础;高空冷中心强度达-45℃、地面冷高压中心强度达1 060.0 hPa是寒潮爆发的必要条件;沙尘暴发生过程中,各测站均出现了风速剧增、气压升高、气温下降和湿度增大等现象。垂直速度场呈上升运动及高层辐散、低层辐合的物理量场配置对春季沙尘暴预报有较好的指示意义。

因果链框架下的技术灾害管理过程分析

以技术灾害发生的因果链为逻辑框架,灾害管理问题为内容而建构的技术灾害管理过程分析模式,对技术灾害管理过程中的灾害评估、控制分析、战略选择、实施和评估等四个重要环节,进行了详细而深入的论述,并在每一环节中都陈述了与科学知识或社会价值有关的判断。经过以上分析,得出以下结论:一个科学且有效的灾害管理过程,应在规定的技术利益和减少不必要风险之间,找到一个理想的平衡途径,并且利用各种执行的管理模块,部分地通过改善知识和试验结构,促进灾害后果向减轻损失的方向发展。

树立地震和地质灾害链式思维 提升防灾减灾救灾能力

灾害链是一个重大自然灾害引发其他多个重大灾害,并呈现链式有序结构的大灾传承效应。由于灾害链中许多次生灾害不但十分强烈,而且其破坏损失甚至超过原生灾害,所以灾害链常常加剧灾害规模、延长灾害过程、加剧灾害损失程度。因此,在防灾减灾救灾和应急管理工作中树立链式思维至关重要,本文对此进行分析探讨。

大气重力波布阵探测灾害性冰雹过程的研究

1995— 1 997年在冰雹灾害频繁的贵州省中西部进行了灾害性冰雹过程的大气重力波布阵探测研究 ,结果表明使用动态谱分析技术的大气重力波三测点布阵探测方法不仅可以在冰雹灾害发生 3— 2 4小时以前获得可靠的预警信息 ,而且可连续跟踪监测波源所在方位 。

基于灾害全过程管理思想的地学本科特色专业课程体系建设

为了有效抗御大规模的自然灾害,培养合格的防灾减灾特色专业本科人才是国家、社会赋予大学教育的责任;地学相关防灾减灾特色本科专业人才培养应当在这其中起到关键的作用。但现有大多数地学本科专业课程体系对防灾减灾思想突显和体系性还不够,无法适应当前灾害全过程管理。本文从灾害全过程管理概念入手,以防灾科技学院相关特色本科专业课程体系设置与实践为例,探讨符合国家、社会需求的防灾减灾特色本科专业课程体系的设置思路,并指出师资配置、课程实践的作用。

基于支持向量机的绿潮灾害影响因素的权重分析

根据2012~2013年南黄海海域绿潮浒苔遥感监测分布面积数据及温度、天气状况、风向、风力、浪高5个影响绿潮浒苔扩散的气候因子,建立了相应的支持向量机回归模型.通过模型中各影响因素权重的变化分析绿潮灾害的发展过程,并与传统的单因素分析法进行对比,支持向量机回归更能准确得出各影响因素的权重及权重的变化规律.通过对权重变化规律的分析,给出在绿潮发生过程中漂浮、爆发和消亡阶段的划分依据.

四川凉山州美姑县“6·1”泥石流灾害研究

四川凉山州美姑县“6.1”泥石流灾害实例研究表明,该泥石流约为20年一遇的中小规模的泥石流。流域上游短历时强降雨和冰雹天气过程是这次泥石流暴发的诱因,流域内退化的生态环境和中下两岸不稳定边坡以及沟道内大量的松散堆积物为这次泥石流提供了丰富的固体物质来源。泥石流堆积物具有典型的多峰型粒度特征,且有较高的粘粒含量。巨大的泥石流漂砾、石背石现象、龟裂现象、侧积堤和龙头堆积证实了这次泥石流为粘性泥石流。危险度评价表明,采莫洛沟属于高度危险的泥石流沟,危险度为0.67;乃托沟属于中度危险的泥石流沟,危险度为0.58。风险评估结果可知,两沟都属于泥石流高风险区风险度分别为0.52和0.45。高风险区的泥石流灾害给当地的经济社会造成了严重影响并直接造成了较大的人员伤亡和财产损失。

全过程防灾视角下城市高温韧性提升的国际经验与启示

在全球气候变暖的影响下,城市频繁面临极端高温事件的冲击与挑战,提升城市高温韧性是应对城市高温风险的有效手段。通过研究美国、西班牙、新加坡等及相关国际组织的规划案例与技术文本,由全过程防灾视角切入,分析在不同阶段应对高温热浪风险的有效方式与技术路径,总结出从灾前准备、灾中应对、灾后短期恢复与灾后长期适应四个环节增强城市高温韧性的具体举措与城市管理方法,并对我国高温韧性提升策略进行了思考。

2021年中国气候年景及主要气象灾害概述

基于长时间序列的气象观测、灾害灾情和社会经济数据,采用气候年景、灾体量、气候风险三类指数以及客观化气象灾害过程识别方法,系统评估了2021年总体年景,以及主要气象灾害的风险和损失年景。结果显示:2021年,我国气候年景总体较差,属于高气候风险,但是气象灾害损失年景偏轻。暴雨洪涝风险等级高,但过程次数低于常年且损失年景总体偏轻;高温过程次数高出常年值1倍多,高温风险等级高;干旱、台风、低温冷冻害和雪灾过程次数均接近或低于常年,灾害损失年景均偏轻,风险等级分别属于略低、一般和一般。

2023年8月东北地区洪水灾害应对情况分析

今年8月,我国东北地区发生了严重的洪涝灾害,造成了经济损失和人员伤亡。及时、深入、全面地复盘灾害应对全过程,有针对性地改进工作措施,有助于进一步提升灾害的应急处置能力。本期专栏梳理分析了此次灾害的发生、原因、影响,以及国家和地方层面的应对情况,并提出相关思考与建议,以期为应对类似灾害过程提供可资借鉴的经验。

三论灾害研究的理论与实践

在作者分别于 1991年发表的《论灾害研究的理论与实践》和 1996年发表的《再论灾害研究的理论与实践》的基础上 ,评述了最近 6年来灾害科学研究的进展 ,提出了灾害科学的基本框架 ,进一步完善了“区域灾害系统论”的理论体系 ,提出了当前灾害科学的主要学术前沿问题。文章并就资源开发与灾情形成机理与动态变化过程进行了综合分析 ,阐述了区域灾害的形成过程 ,进一步从区域可持续发展的角度 ,就建设安全社区 (区域 )提出了“允许灾害风险水平”的区域发展对策。

灾害心理学——一门亟待开拓和研究的新学科

一、面临灾害的严峻挑战,必须大力开展灾害心理学研究 1987年第42届联合国大会通过了第169号决议:把1990—2000年命名为“国际减轻自然灾害十年”,会议呼吁各国政府和科学技术团体积极地行动起来,为实现本世纪末能使人类受灾的影响程度减少50％而努力。可见,灾害已成为一项需要各国科学家共同努力去攻克的世界性科学难题。 人类面临的灾害是多种多样的,比较严重的灾害包括地震、洪涝、旱灾、台风、火山、雪崩、车祸、沙漠化、核污染和温室效应等,所有这些都给人类构成了难以预计的威胁。