四川汶川地震-滑坡-泥石流灾害链形成演化过程

2008年"5·12"汶川Ms 8.0级地震之后,地震灾区表现出显著的强震地质灾害后效应。地震造成山体分水岭及山脊部位产生大量的崩塌和滑坡,崩滑体大多散落在山体的中上部,在强降雨作用下大量松散堆积物沿陡峻的沟道汇聚、加速,形成破坏性极大的高位泥石流,从而构成典型的地震-滑坡-泥石流灾害链。在回顾汶川地震灾区同震地质灾害的基础上,调查分析了震后汛期地质灾害的主要类型及其6种表现形式,将地震-滑坡-泥石流灾害链形成、演化过程划分为4个阶段:孕育阶段、地震同震滑坡阶段、震后滑坡-泥石流发育阶段、高位泥石流的动态演化阶段,提出高位泥石流的判识指标,并探讨其分布特征、动态变化趋势及其防治对策。

地质灾害链

用系统的普遍联系和发展的观点看待各种地质灾害之间的相互关系是地质灾害链研究的出发点。当前,地质灾害链的研究还处于起步阶段,地质灾害链的理论及其评价方法和技术还不完善。在收集相关资料的基础上,阐述了地质灾害链的定义、分类和分级,初步总结中国地质灾害链的分布规律,综合分析地质灾害链的研究现状,阐明了其发展方向,并提出地质灾害链防治的一些措施和建议。按诱发因素,地质灾害链可以分为:内动力地质灾害链、外动力地质灾害链、人类工程活动地质灾害链以及复合型地质灾害链。依据地质灾害链的规模不同,地质灾害链依次可以分为四级:一级地质灾害链,全球级别的地质灾害链;二级地质灾害链,区域地质灾害链;三级地质灾害链,流域地质灾害链;四级地质灾害链,单条冲沟地质灾害链。在中国的东部尤其是东南沿海地区台风灾害链活动频繁、影响范围广、造成的损失巨大。在青藏高原地区尤其是南北向地震带,内、外动力地质灾害链活动频繁,影响深远。地震灾害链、崩塌和滑坡转化为泥石流问题、滑坡坝溃决问题、冰湖溃决灾害链、台风灾害链等问题将是未来地质灾害链的研究重点;地质灾害链评价、预测及其风险评估将是地质灾害链研究的关键科学问题。地质灾害链的防治是地质灾害链研究的最终目标。

西南山区典型地质灾害链成灾模式研究

西南山区是中国地质灾害链最发育、成灾最严重的地区。为深入认识区域地质灾害链成灾模式,文章在系统收集西南山区历史上19次典型重大灾害事件基础上,分析了地质灾害链的主控因素及成灾特征,总结了滑坡型、崩塌型、泥石流型3类灾害链分类模式及5种链式成灾过程,并选择每一类中的典型地质灾害链成灾过程进行了剖析,在此基础上对地质灾害链成灾机理研究、数据库构建、技术标准体系建设及跨界流域链式灾害风险防控机制构建等进行了展望,提出了地质灾害链防范建议,旨在为区域地质灾害防灾减灾规划、重大工程与城镇建设安全提供参考。

新疆叶城“7·6”滑坡泥石流灾害调查与形成机理研究

2016年7月6日晨0时40分左右,新疆喀什地区叶城县柯克亚乡六村发生特大滑坡泥石流灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。本研究采用地面调查、访问和遥感解译方法,从滑坡、泥石流形成的地形地貌、地层岩性和水文气象条件着手,分析了滑坡特征与成因,泥石流形成条件、灾害链过程与致灾机理,并对未来本区滑坡泥石流的发展趋势进行了预测。现场调查表明:(1)位于西昆仑山北坡中高山区的六村与七村毗邻区域,在6日凌晨发生的大暴雨,触发了38处群发性浅层黄土滑坡,属蠕滑-拉裂机制,且部分大滑坡表现为远程滑坡-泥流特征;(2)这些滑坡体堆积在"V"形沟谷中形成堰塞坝,其中六村上游发育15处滑坡和2个滑坡堰塞坝,在持续降水和小型沟谷泥石流的作用下,滑坡坝发生串联式溃决而形成堵溃型泥石流,冲毁六村居民区和道路;(3)同时,该毗邻区域两侧存在超过227处的黄土滑坡变形体,未来在区域气候由暖干转向暖湿条件下,强降雨的极端气候事件会增多,若遭遇强降雨,研究区仍然会爆发滑坡-堰塞坝-溃决泥石流模式的灾害,其规模可能比"7·6"事件还大。建议深化本区浅层黄土滑坡变形机理、临界雨量及泥流运动机理等方面的深入研究,同时加强滑坡泥石流的监测和预测研究。

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡-碎屑流基本特征及成因机制初步分析

2008年5月12日,汶川M8.0地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20~30m,滑面为基岩层面,初始方量2.750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅3.6km,位于其下盘,地震烈度达X I度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的＂气垫效应＂和＂前缘气浪冲击效应＂。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。

论黄土地质灾害链(一)

近年来,“西部大开发”、“一带一路”等国家战略在黄土高原陆续实施,这些新型人类营力与水和黄土相互作用,导致黄土灾害链生效应明显,形成了复杂的黄土地质灾害链。作为当前黄土地质灾害领域研究的热点新命题,黄土地质灾害链带来的灾害效应具有隐蔽性更深、影响范围更广、破坏性更强的特点。本文综合考量黄土地质灾害链本身的属性,查清了灾害链的基本类型。根据各个灾种之间演化关系,总结了灾害链的启动模式与演化模式。在此基础上分析了黄土界面与黄土地质灾害链的互馈过程,探讨了灾害链中土体状态变化过程,进一步阐明灾害链的链生演化过程。研究成果有助于加深认识黄土地质灾害链转化模式与演化规律。

从黄土灾害链看溃决型泥石流形成——以叶城柯克亚乡六村为例

集中分布于昆仑山北坡2 500～4 000 m高度上的风积土因形成时代新、搬运距离短、成壤作用弱而多为松散多孔的灰黄色粉土或黄土状土。造成重大人员伤亡的叶城"7.6泥石流事件"为近年来日益重视的黄土灾害链发生机理研究提供了一个独特案例。采用遥感影像分析、现场调查、走访、高密度电法勘探等技术方法,研究发现该事件从斜坡高位长达10～15 a发育弧形张拉裂缝开始,短时强降雨诱发破坏,产生浅层远距离滑坡,堵塞河沟成堰塞湖,土坝溃决形成稀性泥石流乃至下游洪水。本文所揭示的柯克亚乡黄土地质灾害链发生机理在南疆较常见,或可称叶城模式。研究发现,突发破坏以滑坡而非水土流失形式,缘于中高山区斜坡上的风积土厚度一般小于20 m、坡脚与侧蚀河床距离有限。本研究解释了下游河谷突然断流,次日突发洪水现象原因:中上游堰塞湖形成、滞后溃决和瞬时泥石流、洪水损害环链生性灾害。

论黄土地质灾害链(二)

黄土地质灾害链是黄土灾害领域研究的热点新命题,水源型黄土地质灾害链在黄土高原地区最为普遍。从土体状态的变化角度出发,其演化过程可以概括为连续固体、变形体、破裂体、散体、流体5种宏观土体状态的变化过程。连续固体向变形体转化涉及到的灾种主要是黄土湿陷、地面沉降,经历水沿界面入渗、水-界面作用、界面松动、湿陷沉降4个过程。变形体向破裂体转化中涉及到的灾种主要是黄土地裂缝、塌陷,最终影响坡体整体变形。破裂体向散体转化中涉及到的灾种主要是黄土崩塌、滑坡,经历黄土崩滑启动脱离边坡母体的过程、土体脱离斜坡母体后形成散体过程及散体的运动2个过程。散体向流体转化中涉及到的灾种主要是黄土泥流,分别从链生模式、控制因素及转化特征等方面分析了这一转化过程。望以上认识能为黄土地质灾害链的系统性研究提供一定的理论支撑和科学参考。

望霞大斜坡地质灾害链形成过程分析

望霞大斜坡位于重庆市巫山县巫峡北岸横石溪背斜核部。由于软硬相间的地质结构,望霞大斜坡发育危岩体、滑坡多处。根据地质灾害历史和崩滑体的空间分布,该区域存在崩塌-滑坡链式地质灾害。从望霞大斜坡地貌演化过程来看,其变形改造一方面与河流下切密切相关,另一方面与自身的地质结构相关,而后者在第四纪以后起着主导作用。现今受采矿及水库蓄水的影响地貌改造进程会加速。通过坡形对比,望霞大斜坡存在的直接地质灾害问题是危岩体崩塌,间接地质灾害问题是因崩塌而产生的滑坡。通过调查,该大斜坡长期稳定性差。目前桐心村危岩体变形剧烈,一旦失稳造成的后果较为严重。基于这些认识,建议该区域进行生态移民,对桐心村危岩体进行工程治理,并加强向家湾滑坡后缘陡崖危岩的监测。

叶城波龙7.20泥石流应急调查及灾害链实时观察

针对叶城柯克亚乡波龙7.20突发泥石流灾害,现场开展了应急科学调查。对沟下游泥石流堆积区进行量测,对上游突发小型滑坡-堰塞湖-泄流全过程开展实时观察。结果发现:泥石流固体物质主要是晚更新世风积土滑坡和中元古变质岩及碳酸盐岩崩塌,水体来源主要是强降雨导致的上游洪水及堰塞湖溃决;沟谷上游以稀性泥石流为主,下游加入了崩塌块体及河道砂砾石,粘度有所增大;堆积区呈块石散落和淤积状态。据现场多个老堰塞坝推测,波龙沟泥石流发生周期约15~20年。现有停车场位于沟口堆积区,需加大极端洪水及泥石流排泄空间,拓宽排导沟槽净空。

西藏嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害发育特征分析

西藏嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害十分发育,多次在易贡藏布、帕隆藏布及雅鲁藏布江下游造成流域性灾害链破坏,如易贡高位滑坡灾害链、古乡高位泥石流灾害链、尖母普曲高位崩塌灾害链、米堆冰湖溃决灾害链等。本文基于实地调研,并结合前人资料,总结了嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害的成灾模式,认为其可划分为“高位崩滑-碎屑流-堵江-洪水灾害链”、“高位崩滑-堵江-洪水灾害链”、“高位泥石流-堵江-洪水灾害链”、“冰湖溃决灾害链”等4种类型。本文还从地质构造与地震、地貌与水系、冰川、气象等4个方面分析了高位链式地质灾害的孕灾条件,并对其成因及发展趋势进行了探讨,认为在当前条件下,随着全球变暖加剧和人类工程活动增强,嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害的发生将更加频繁。

西南山区长输油气管道坡面泥石流成灾特征与防治——以云南昆明水节箐高位溃决型泥石流为例

云南省地处我国西南山区,地形复杂,斜坡地质灾害频发、多发。省内油气管道分布密集,近年来投产的长输油气管道主要有西南成品油管道、中缅油气管道、百色至昆明成品油管道等。油气管道的建设、运营和管理面临着不同类型山地灾害的挑战。本文基于2017年9月14日云南昆明市水节箐右岸管道泥石流现场调查,分析了高位溃决型坡面泥石流灾害的启动、演化、成灾基本特征以及油气管道防治对策,研究成果对推动西南山区长输油气管道沿线泥石流灾害工程治理具有积极意义。

基于地震波解译的2000年易贡滑坡-碎屑流动力学过程分析

为更好地研究2000年易贡滑坡碎屑流动力学过程,开展该次滑坡碎屑流地震波解译工作,以该次滑坡碎屑流的地震波和遥感影像为基础,通过快速傅里叶变化和人工识别等手段,解译得出该次滑坡碎屑流地震波信号参数、动力学过程及其特征参数。研究结果表明:(1)该滑坡-碎屑流的傅里叶主频率和主功率为2. 0 Hz,最大峰值加速度为0. 45g,最大地震动速度为0. 786 m/s,最大地震动振幅64 cm。(2)该滑坡-碎屑流的动力学过程分为崩滑区裂隙贯通崩滑过程,滑坡转化为碎屑流过程和碎屑流运动堆积过程。崩滑区裂隙贯通崩滑过程中地震波振幅逐渐增大,频率逐渐升高。受强降雨和沟道源头圈闭地形的影响,滑坡转化为碎屑流过程中振幅达到最高值,频率有所减小。受沟道弯曲程度的影响,碎屑流运动堆积过程中振幅呈现波状变化趋势,频率呈逐渐减小的趋势。(3)该滑坡碎屑流的流速过程呈现出一个总体上凸、但存在激烈振动的过程。滑坡-碎屑流平均速度为30. 12m/s,滑坡-碎屑流在起点O-A段的平均速度为89. 89 m/s,在A-B段平均速度最大,为120. 98m/s,在出山口E点的平均速度为48. 7 m/s。研究成果为进一步研究巨型滑坡-碎屑流动力学过程和运动机理提供参考。

藏东南直白沟冰崩型泥石流孕灾条件与动力特征

[目的]分析西藏林芝市米林县派镇直白沟2020年9月10日泥石流灾害的形成条件、启动机制和动力特征,为藏东南地区重大工程建设中的冰崩型泥石流灾害的监测预警及风险防控提供科学参考。[方法]综合利用野外调查、多期遥感解译、灾害监测和现场观测等手段,研究了泥石流的启动过程、冲淤特征和灾损情况,计算了动力参数。[结果]“9·10”泥石流灾害是高位冰岩崩驱动形成的,包括3个形成过程:①受2017年米林地震对岩体震裂作用和冻融循环作用,南侧分水岭发育高位冰岩崩,形成冰岩碎屑流在斜坡冰碛平台运动,②冰岩碎屑流铲刮斜坡冰碛物与松散岩土体,进入2^(#)支沟运动并沿途携带沟道物质,放大碎屑流规模。③通过运动过程中的碰撞摩擦,冰体发生相变,冰岩碎屑流转化为泥石流。[结论]冰崩型泥石流的触发条件、水土耦合过程和动力特征均异于常规冰川降雨复合型泥石流,其动力参数受启动点高势能和运动中冰水相变作用影响,与现有计算方法所得结果具有极大差异。未来对冰川泥石流灾害防治研究不能直接采用现有降雨型泥石流动力参数计算方法,应基于泥石流启动机制来分析动力参数。

灾害链理论在地质灾害防治中的应用

近年来,我国大规模的链式地质灾害频发,灾害链研究正成为灾害学研究的热点。灾害链的研究在灾害的预测预警,灾害过程分析和灾后防治中起到了巨大的作用。本文对灾害链理论进行了较系统的介绍,并以万工"7.27"地质灾害为例对其链式发育特征进行了阐述,对灾害防治中采用的断链、削弱、对信息流的重视等策略进行了分析。

四川丹巴县“6.17”梅龙沟泥石流-阿娘寨滑坡灾害链现场调查与监测分析

中国西南山区特殊的地形地貌使地质灾害往往具有链式效应,对链式灾害展开研究可以明显提高山区防灾减灾水平。以2020年6月17日四川省丹巴县半扇门镇发生的短时暴雨-梅龙沟泥石流-堰塞堵江-山洪-阿娘寨古滑坡堆积体复活灾害链为研究对象,通过野外调查、无人机数据和现场监测,对整个灾害链的发育过程和堆积复活机理及变形特征展开研究。结果表明:短时强降雨使梅龙沟内松散堆积体被激活形成泥石流,一次性冲出方量约0.4×106 m^(3),局部堵塞小金川河,形成堰塞湖。堰塞体自然溃流后,改道洪水强烈冲刷阿娘寨古滑坡坡脚,致使滑坡前缘发生持续坍塌,约2.35×106 m^(3)堆积体被携带至下游,造成阿娘寨下游7.2 km内小金川河床抬升1~17 m,并引起阿娘寨古滑坡堆积体前缘发生明显变形,阿娘寨滑坡前缘复活。阿娘寨堆积体复活面积约0.62 km^(2),方量约40×106 m^(3),并可划分为4个变形分区。监测结果表明:复活区主要为整体滑移变形,最大水平和竖直变形量为22.76 m和-16.6 m,降雨对复活区变形速率影响不大,小金川河流量对其影响较为明显。目前在无外界干扰下,基本趋于稳定,但在雨季时仍需特别注意。

藏东南地区直白沟冰雪型地质灾害链时空演化特征

冰雪型地质灾害链是藏东南地区重大工程建设中的重要风险源,分析灾害链的演化规律可为重大灾害隐患识别和风险研判提供支撑.以直白沟为对象,通过野外调查、遥感解译和灾害监测,研究了孕灾背景的演化和1950年以来的6次灾害链事件的活动特征.结果表明:直白沟冰雪型地质灾害链是由冰川活动和高位岩崩驱动的,演进模式分为相变驱动物性变化成链和多要素级联效应成链两类,灾害链的活跃程度受地震作用显著控制.孕灾条件中的冰川和冰碛物的时空演化控制了灾害链的活动特征,地震和冰川消退驱动链首灾害由冰川跃动向高位岩体转换,物源增多和冰水相变作用增加了灾害链的演进长度和规模.现状直白沟内的则隆弄冰川退缩严重,由冰川跃动启动灾害链可能性减小,而由地震及冻融循环诱发的高位岩崩启动灾害链的可能性显著增强.

面向灾害应急响应的地质灾害链知识图谱构建方法

知识图谱是形式化描述实体及其相互关系的知识系统,其在应急救灾、时空预测决策等方面发挥着重要的作用.灾害应急领域面临数据骤增而应急关键知识匮乏问题,由此从灾害链角度分析地质灾害发展过程中关联的诸多要素,提出了一种自顶向下和自底向上结合的地质灾害链知识图谱构建方法.首先,基于灾害链角度对地质灾害间复杂形成机理及成链规律进行分析,在已有地质灾害知识基础上,基于自顶向下方法建立了统一的用于信息抽取的地质灾害链本体语义表达框架,包括描述地质灾害知识体系的地质灾害事件本体、承载地质灾害发生的地质环境本体、受地质灾害作用下的地理对象本体及地质灾害在灾前、灾中和灾后时空过程中对应的应急处置方法本体;其次,结合自底向上方法构建数据层,通过知识融合、知识存储对概念、实例与属性等要素及其关联关系进行识别;最后以汶川地震为例并对知识图谱进行可视化表达.结果表明,本方法能有效地对四类要素及其关系进行识别,实现了数据‒信息‒知识的转换,为地质灾害领域的知识图谱构建提供技术参考.