小流域生态-岩土协同减灾原理与方法初探

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

中外地质灾害风险评价研究文献综述

中外学者对地质灾害风险评价研究成果颇丰,有必要进行阶段性整理。搜集1992—2020年CNKI数据库的2308篇和WOS数据库的884篇文章,运用文献计量和传统文献研究方法,全面梳理了包括热点、主题、主要研究团队与机构、历程、对象演变、内涵发展以及评价方法等方面当前已有的研究成果。明确了研究的阶段性划分并发现研究具有主题明确化、维度综合化和方法科学化等趋势,给出几点思考供同侪研究者参考。

甘肃临夏积石山县6.2级地震地质灾害发育特征及危险性评价

2023年12月18日23时59分,甘肃省临夏州积石山县发生Ms6.2级地震,诱发了大量崩滑地质灾害,严重威胁人民生命财产安全。基于震区现场实地调查成果,开展地震诱发加剧地质灾害的发育特征、危险性评价研究,提出防灾减灾措施建议。根据实地调查统计,此次地震后新增地质灾害隐患点64处,加剧的地质灾害隐患点有63处。新增和变形加剧的隐患点以崩塌为主,滑坡次之;规模等级以小型为主,中型次之。崩滑地质灾害主要集中在黄土丘陵区,以黄土陡坎地带切坡建房、切坡修路为主。利用GIS技术的加权信息量法评价积石山县域地质灾害易发性。结果显示,高易发区、中易发区、低易发区、非易发区占比分别为5.45%、9.83%、32.70%和52.02%,其中高易发区主要分布在积石山东部黄土丘陵区的山梁地带。基于区域地质灾害易发性评价,开展地震活动断裂、地震动分布以及不同降雨工况条件(10年、20年、50年、100年一遇)下积石山县域地质灾害危险性评价。结果显示:100年一遇极高危险区较10年一遇极高危险区的增幅最大为18.26%,说明未来区内遭遇极端降雨会显著提高区内地质灾害危险程度。研究认为,积石山地震地质灾害后效应将增强,未来崩塌、滑坡发生频次升高,地质灾害易在降水、冻融条件下形成,需针对性地采取防控措施,有效降低其威胁程度。

横断山区水电工程扰动灾害及风险分析

水电作为全球公认的清洁能源,但水电站的大量建设会人为的改变流域水文条件,对流域内地质环境的影响也仍未可知,因此亟需查明水电工程与地质环境之间的互馈作用。以我国水电工程密集区——横断山区作为研究区,首次对横断山区内的水电工程及扰动灾害进行系统的研究,通过遥感解译及现场验证,获得金沙江、澜沧江、岷江、雅砻江、大渡河以及怒江6个流域内的水电工程共计162座,水电工程扰动灾害共计2841处,并对灾害空间分布规律进行分析。结合前人研究和团队最新成果,对水库水位抬升及循环涨落作用下的库水作用,水库滑坡特征开展分析,揭示了水库滑坡失稳原因。在此基础上提出了水电工程扰动灾害风险分析方法,对6个流域分别开展风险评价,获得了各个流域在不同规模灾害下的经济及人口风险分区图。本研究可为横断山区及其周边区域未来水电开发提供指导,这对保障区域工程的安全建设具有重要意义。

基于遥感监测的沿运洼地内涝特征与影响因素研究

【目的】探究沿运邳苍郯新平原洼地内涝特征及影响因素。【方法】以沿运洼地为重点研究区域,在内涝影响范围内开展勘测、遥感解译等,分析洪涝前后归一化差异水体指数(NDWI)及归一化植被指数(NDVI)特征,研究沿运邳苍郯新平原涝洼地内涝影响范围变化及其对农作物长势影响,探索水利设施建设等对灾害范围的影响。【结果】(1)受灾作物2004年与2005年NDVI的差值为0.5,未受灾区域2004年与2005年NDVI差值为0.25,受灾作物NDVI显著降低,受灾区域内2005年整年作物生长情况弱于2004年。(2)台儿庄节制闸建成后可降低洪涝对附近农田的影响,有效减少洪涝灾害造成的经济损失。【结论】洪涝灾害对洼地内作物长势影响大于洼地外作物,水利设施建设可以有效减少洪涝灾害造成的经济损失;遥感监测技术是防治洪涝灾害的有效手段。

降雨诱发滑坡的NPR锚索控制机理及临滑预警

为研究降雨滑坡的控制及临滑预警技术,以熊家山滑坡为原型,通过分析边坡变形的时空特征,设计了相似模型试验.以普通预应力锚索(简称PR锚索)和NPR锚索为加固材料,运用高速摄像机、孔压、土压和锚索力传感器,分析了降雨诱发的滑坡规律和锚索控制机理,并结合现场试验探究了滑坡牛顿力变化规律.结果表明:孔隙水压力突降与边坡局部滑塌近似同步;NPR锚索力突降,边坡内部产生局部变形;PR锚索因无法承受大变形被拉断失效,而NPR锚索凭借恒阻大变形特性产生高应力吸能控制功能,促使边坡达到二次平衡状态;NPR锚索在滑坡前表现出明显的“先突增,后突降”的变形-临滑动力学规律;现场试验揭示了滑坡全过程牛顿力演变规律,提前7.5 h发出临滑预警.

基于CNN-BiLSTM-Attention的三峡库区滑坡地表位移预测研究

地表位移预测在滑坡监测预警中具有重要意义,建立稳定可靠的滑坡位移预测模型是关键。本文基于卷积神经网络和注意力机制的滑坡位移预测方法,并以三峡库区黄泥巴蹬坎滑坡为例进行了验证。本文综合分析了该滑坡长达8年的降雨量、库水位和地表位移等监测数据,建立了结合卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)、双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络和注意力机制(attention)的CNN-BiLSTM-Attention深度学习组合预测模型,采用了适应性学习率和正则化技术进行模型训练,提高了模型的泛化能力同时避免过拟合,并与传统LSTM模型进行对比验证。结果表明:相较于传统的机器学习和神经网络方法,该模型在滑坡位移预测精度上取得了显著提升,预测模型拟合优度(R^(2))达0.989,平均绝对百分比误差(MAPE)仅为0.059。

地质灾害易发性评价因子分级的AIFFC算法优化

针对地质灾害易发性评价因子分级数不确定的问题,引入自适应膨胀因子模糊覆盖分级方法(fuzzy cover approach for clustering based on adaptive inflation factor,AIFFC)对易发性评价因子分级进行优化。以湖南省湘乡市为研究区,提取了坡度、坡向、高程、年平均降雨量、归一化植被指数、道路、断层、岩性和土地利用9类评价因子,运用AIFFC及自然断点法(natural breakpoint classification,NBC)对连续型因子进行分级,并分别代入加权信息量模型和随机森林模型,获取研究区易发性区划图。采用单因子分级结果精度、灾积比分析和易发性分区结果对AIFFC分级法的优越性进行检验,结果表明:各因子采用AIFFC算法分级的AUC值均高于自然断点法;基于AIFFC的随机森林模型及加权信息量模型的高易发区灾积比分别提升了56.3%、74.6%,低易发区灾积比分别降低了48%、58.1%,AUC值分别提升了7.6%、2.7%。采用AIFFC分级方法优化了地质灾害易发性评价因子分级,显著提高了地质灾害易发性评价的合理性。

基于熵值法和信息量模型的公路路域地质灾害敏感性研究

为探讨浙江省高速公路路域范围内地质灾害分布规律,应用熵值理论和信息量法,基于地理信息系统技术平台,选取地面高程、降雨量、植被覆盖度等指标进行分析,并对高速路域进行敏感性评价。结果表明,浙江省高速公路路域灾害主要分布在西南部山区,并以滑坡为主;灾害面积比基本随地面高程、地表坡度、地表起伏度、降雨量、植被覆盖度的增加呈增长趋势,随与河流距离的增加呈减小趋势;对高速公路路域2 km内灾害敏感性进行分级后,极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区、极低敏感区分别占比3.56%、31.09%、45.35%、19.72%、0.28%,路域高敏感区主要分布于浙江省西南部。

基于Bishop法的边坡稳定性分析——以准东煤田西黑山露天矿为例

为评价准东煤田西黑山露天矿边坡稳定性,确定合理的露天开采边坡参数,基于该边坡的工程地质条件以及边坡形态等,运用Bishop法确定边坡的安全系数,判断边坡的稳定性。根据边坡失稳的主导因素,建议矿山开采中北帮、西南帮、东帮矿山最终边坡角均为33°,开采较为安全,在煤矿设计、开采过程中,必须遵循该边坡角,并建立实时的动态监测,为矿山安全生产和防灾减灾提供参考。

全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系分析

降雨是滑坡诱发的主要因素,当前我国防灾工作理念从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,因此明晰降雨诱发机理并建立合理的预警机制,对做好地质灾害防灾减灾工作至关重要。针对降雨型全风化花岗岩滑坡稳定性问题,以青岛崂山风景区全风化花岗岩返岭滑坡为实例,进行了不同含水率原状土剪切试验与大型物理相似模型试验。揭示了边坡的降雨响应规律,探究了全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨关系,并拟合相关量化公式。同时采用ABAQUS建立边坡流固耦合三维数值模型,基于强度折减法验证了公式的合理性。研究结果表明:(1)降雨型全风化花岗岩滑坡的破坏模式分为浸润侵蚀→表层变形→破坏加深→整体失稳4个阶段,变形期间坡体存在“鼓状凸起”与“片状溜滑”现象,最终发生推移式破坏;(2)边坡对降雨入渗的响应规律在水平及竖向空间上存在差异,降雨强度越大,含水率与孔压增速越大;(3)基于试验结果推导了滑坡含水率、安全系数与降雨强度、降雨持时之间的影响关系公式,数值模拟验证误差率较小,能够较好的描述全风化花岗岩滑坡稳定性与降雨之间的定量关系。研究结果为类似强~全风化花岗岩地区滑坡的预警与防治提供参考。

三峡库区碳酸岩岸坡消落带岩体劣化特性

岸坡消落带是库水位升降形成的干湿交替作用区域。与岸坡其他地段相比,岸坡消落带水岩作用强烈,不断改造库岸的形貌特征,影响岸坡的整体或局部稳定性。消落带岩体劣化研究在劣化特征、劣化分类,以及劣化评价方法、指标研究方面存在不足。本文以三峡库区秭归和巴东干(支)流碳酸岩岸坡消落带岩体为研究对象,采取调(勘)查与试验、“比拟法”等综合分析方法,对碳酸岩消落区岩体劣化特征、过程及机制进行了系统研究,得到以下结论。(1)基于岸坡消落区岩体劣化的宏观效应,可划分为4种劣化类型;库水和地下水联动作用影响消落区岩体劣化的范围,沿深度方向呈现逐渐减弱的趋势,根据岩体劣化程度,可划分为3个区。(2)岩体各类结构面劣化最为严重,尤其是裂隙结构面,控制着岩体劣化的主要特征和类型。(3)库水作用方式和水的溶蚀性强弱影响岩体劣化的进展和演化发展模式。(4)根据库水与岸坡地下水联动程度,结合工程应用,提出了碳酸岩岸坡消落带岩体劣化的评价指标和评价方法。研究成果对消落带岩体劣化评价及岸坡稳定性演化评价具有一定的参考意义。

安徽琅琊山风景区某崩塌的特征分析及治理措施

【目的】分析安徽琅琊山风景区某崩塌隐患点的特征并提出治理措施。【方法】采用现场调研、地形测绘、三维激光扫描仪、稳定性评价等手段,获得该崩塌点的特征和稳定性。【结果】该崩塌点具备倾倒式崩塌的特征,4个主要危岩体都是处于不稳定或欠稳定状态。【结论】采用设置锚杆、支撑墙、水泥浆充填等方法对危岩体进行加固,并采用人工清除松动石块、发挥截水沟的作用等方法进行治理,能够消除崩塌隐患,确保景点安全和景观价值。

多年冻土斜坡稳定性的模拟分析

气候变暖改变了多年冻土活动层的水热状态和物理特性,降低了斜坡的稳定性。目前多年冻土斜坡的稳定性分析多采用极限平衡方法,然而这种方法难以分析活动层水分场、温度场、应力场和位移场及其耦合效应下的斜坡稳定性。因此,将Mohr-Coulomb准则整合加入到冻土热-水-力模型之中,建立了多年冻土斜坡的热水力耦合模型(coupled thermo-hydro-mechanical model,THM),定量分析了夏季极端高温对多年冻土斜坡稳定性的影响。为了验证模型的有效性,选择了青藏高原东部多年冻土区某一滑坡为研究对象,通过构建极限平衡模型和THM模型计算了其稳定性,并对比分析了模拟结果和现场观测数据的关系。研究结果表明,THM模型模拟结果与传统极限平衡方法计算结果相吻合,且数值模拟得到的滑移面位置、位移量级和最终形态与现场实测资料相一致;在夏季极端高温条件下,当多年冻土活动层融化至1.45 m时,斜坡将沿着融化锋面失稳,且滑移面基本平行于坡面。研究结果对寒区各类工程边坡塌陷和热融滑塌的过程认识具有一定的参考价值。

陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害模型试验研究

为探究陕北油田黄土工区道路冲蚀灾害特征及路面细沟冲蚀影响因素,采用物理模型试验,对道路细沟冲蚀发育过程,不同工况下细沟长度、平均宽度以及平均深度的发展特征和产沙速率变化规律进行了研究。结果表明:细沟的发育过程可分为面蚀阶段,跌坑形成阶段,细沟发育阶段,切沟侵蚀、崩塌阶段4个阶段。细沟长度、平均宽度和平均深度与放水时间成幂函数关系,随着放水时间的增大而增大。其中细沟长度随着试验时长的增加先急剧增加,然后逐渐减少;细沟平均宽度随试验时长的增加总体呈现先快速增加后增加速度减慢;平均深度变化速度均在某一时刻达到拐点,流量越大达到拐点的时间越早。冲蚀灾害受流量和坡度影响显著,总体上随着坡度和流量的增大而增大;产沙速率总体上与流量呈线性关系,在其他条件一致的情况下,产沙速率随着流量的增大而增大;与南部的粉黄土和黏黄土相比,陕北油田工区的砂黄土产沙速率明显偏大,冲蚀灾害更为严重。

信息量确定系数耦合模型的地质灾害易发性评价——以铜陵义安区为例

目的为研究地质灾害所带来的人员伤亡和财产损失等问题。方法以铜陵义安区为例,选取坡度、地形起伏度、工程地质岩组、距断层距离、斜坡结构、归一化植被指数(NDVI)6个评价因子,采用信息量模型(I)、确定系数模型(CF)及I-CF耦合模型建立义安区地质灾害易发性评价体系,利用受试者工作特征(ROC)曲线对模型进行对比和分析。结果坡度、地形起伏度对义安区地质灾害易发性评价影响程度较大的主要因子;信息量模型、确定系数模型、I-CF耦合模型的AUC值分别为0.890、0.884、0.913,说明,I-CF耦合模型预测精度优于另外两种单一模型。结论研究表明,采用I-CF耦合模型在义安区地质灾害易发性评价结果中效果更好,中、高易发区主要分布于南部、东南部及西部丘陵山区,主要涉及天门镇、顺安镇、新桥办事处、钟鸣镇及五松镇,该区域主要以矿业开发和城镇建设为主,同时地形起伏相对较大,植被覆盖较高,采矿现象普遍,灾害点比较集中,其中,采空塌陷地质灾害主要分布于天门镇、钟鸣镇和顺安镇一带,多为矿山早期开采遗留的老采空区导致,可对当地政府进行地质灾害防范工作具有重要指导意义。

震情应急值守融合机制建设——以北京地震台为例

随着国家地震烈度速报与预警项目、防震减灾信息化工程等重点项目的建设,我国地震台网规模不断扩大,各省局台网的工作内容和流程、地震数据、业务系统、人员分配等都产生了巨大变化。本文以北京地震台网为例介绍了建设地震预警与速报值守有效融合机制的思路、实施过程和成效。北京地震台地震预警与速报值守融合机制包括:数据资源融合、人员融合、震情值守融合、日常工作融合、制度建设和业务培训,解决了目前的人员紧缺、业务系统多个并行、数据量繁多、工作任务重和时效要求高等问题。

地质灾害危险性评估工作中新兴建设工程重要性分级方法探讨

地质灾害危险性评估能为建设项目实施地质灾害防治提供科学依据,而建设工程重要性直接影响评估工作的精度和深度。通过系统查阅国内相关文献资料,回顾建设工程重要性分类方法发展历程,分析当前的分类方法中存在的问题,讨论地质灾害危险性评估工作中新兴建设工程重要性划分标准,供从事地质灾害行业的从业人员参考。

综合地质灾害风险评估方法的研究与应用

评估中国皖南地区的地质灾害风险,为当地决策制定和灾害管理提供科学依据。在数据收集与处理阶段,整合了地质、气象、地形和土壤等数据,并采用现代危险性评估方法,评估结果显示,该地区存在较高潜在风险的地震、滑坡、泥石流和岩溶塌陷等地质灾害,其中地震频繁发生,滑坡和泥石流受季节性降雨和地形特征的影响显著。通过GIS技术和地图展示,明确了高风险区域,以协助决策者更有效地制定防灾措施。研究结果还指出了数据持续更新和监测的重要性,以应对因素引发的地质灾害风险,为皖南地区的地质灾害风险管理奠定了科学基础。

甘肃积石山县M_(S)6.2地震同震地质灾害发育特征与易发性评价

2023年12月18日,甘肃积石山县发生M_(S)6.2地震,诱发的同震地质灾害严重威胁到人民生命和财产安全,因此及时总结分析同震地质灾害发育规律并进行县域易发性评价,对支撑震后恢复重建至关重要。通过应急排查、野外调查与结果分析,对同震地质灾害发育特征进行分析总结;以震后排查的同震新增和加剧隐患点为分析样本,采用Pearson相关性系数与随机森林Gini系数分析方法,筛选了15个影响因子,并运用机器学习-随机森林模型对积石山县进行同震地质灾害易发性评价。结果表明,震区同震地质灾害总体发育程度不强,规模以小型为主,崩滑流地质灾害隐患可分为3大类、8个亚类,绝大部分分布在黄土丘陵区;积石山县同震地质灾害随机森林模型易发性评价(AUC=0.961)结果显示,极高易发区面积占比约8.67%,主要分布在胡林家乡、徐扈家乡、柳沟乡等乡镇,且县域及各乡镇易发性分级结构与隐患点密度分布吻合程度高。评价结果对已有排查隐患点以外的震裂山体或潜在崩滑流灾害具有重要指示作用,可为积石山县灾后恢复重建规划提供决策支撑,同时将Pearson相关性系数与随机森林Gini系数的影响因子筛选方法及机器学习模型——随机森林应用于易发性评价中,可为其他山地丘陵区地质灾害易发性评价提供参考。