川藏交通廊道怒江段斜坡地质灾害发育特征及主控因素分析

青藏高原东南三江流域地质环境脆弱,地质灾害频发。为了有效防控川藏交通廊道怒江段(洛隆―八宿)的地质灾害风险,采用遥感解译、现场调查、GIS空间分析、确定性系数(certainty factor,CF)分析以及敏感性指数(E)分析等方法,在研究区内共识别出斜坡地质灾害(滑坡、崩塌、变形体)992处,分析了灾害的数量、规模和破坏模式等发育特征,揭示了灾害的易发区间和主控因素。研究表明:高程[2672,4500)m,坡度[20,35)°,坡向E、SE、S、SW、W是灾害易发的地形地貌区间;砂砾岩、泥页岩、灰岩岩组、砂板岩夹火山岩岩组、碳酸盐岩岩组、砂板岩夹煤层岩组、大理岩、灰岩夹片岩岩组、片岩、硅质岩和砂板岩岩组是灾害易发的地层岩组;距断裂和距水系距离小于1 km均为灾害易发范围。其中,高程[2672,3000)m、坡度[25,35)°、坡向SW、碳酸盐岩岩组和砂板岩夹煤层岩组是灾害最易发生的因子范围。选取的6个影响因子对斜坡地质灾害的影响大小依次为:高程、岩组、坡度、距水系距离、距断裂距离和坡向,其中前5个因子是灾害的主控因素。本文研究成果可以为川藏交通廊道怒江段的防灾减灾提供科学依据。

川藏交通廊道崩滑灾害分布及其危险性评价

川藏交通廊道雅安到林芝段位于青藏高原东南部,沿线地质条件复杂、河流切割强烈、地质环境脆弱、新构造运动活跃,具有山高谷深、坡体稳定性差等特点,是我国崩滑灾害最发育、危害最严重的地区之一。为了保障廊道内相关工程的顺利建设和后期安全运营,本文以线路两侧一级分水岭为界,通过遥感解译和野外调查,获得川藏交通廊道雅安—林芝段崩滑灾害共4509处,在此基础上,选取高程、坡度、坡向、工程地质岩组、断裂、水系、公路、地震动峰值加速度、降雨共9个因子分析了灾害的空间分布规律及发育特征,建立了频率比法与逻辑回归方法耦合模型,并运用到高原山区重大交通廊道崩滑灾害危险性评价中。研究结果表明:(1)廊道沿线各县区段的崩滑灾害面密度在空间上总体呈从西向东递减的趋势。(2)有利于灾害发生的条件分别是:高程1~4 km,坡度大于20°,S、SW和W坡向,较软弱、较坚硬和坚硬岩组,距断裂6.4 km范围内,距水系3.2 km范围内,距公路800 m范围内,地震动峰值加速度0.20g,年均降雨量大于1100 mm。(3)将研究区危险性等级划分为极低危险(18.64%)、低危险(26.18%)、中等危险(24.75%)、高危险(19.82%)、极高危险(10.61%)5级,其中:极高危险区与高危险区主要分布在断裂附近和坡度较陡的区域。(4)耦合模型的AUC值达到了0.737,优于单一的频率比模型的0.712,表明耦合模型的评价结果具有更高的精度。该研究可为川藏交通廊道雅安到林芝段相关工程的规划、建设和未来运营过程中的防灾减灾工作提供重要参考。

川藏交通廊道暴雨山洪灾害风险评估

川藏交通廊道暴雨山洪灾害频发,评估该地区的暴雨山洪灾害风险是山洪风险管理的重要环节,对于川藏地区的发展具有重要意义。基于川藏铁路(轨道、桥梁和隧道)和川藏公路(国道、省道、县道和乡道)数据,选择21项指标构建川藏交通廊道暴雨山洪灾害风险评估体系,综合评估了川藏交通廊道暴雨山洪危险性、易损性、减灾能力和风险。评估结果表明:从整体区域来看,川藏交通廊道内的高风险区主要分布于山南市桑日县,林芝市的朗县、米林县、波密县和墨脱县,甘孜藏族自治州的理塘县、雅江县,以及康定市和雅安市;从公路线路来看,波密县、昌都市和德格县境内国道G318线、昌都市境内省道S214线、甘孜县境内省道S217线以及马尔康市境内的省道S209和S210线均处于高风险区;从铁路线路来看,川藏铁路中桑日-加查、朗县-米林和理塘-雅安段均处于高风险区。

川藏交通廊道冰川和地表水遥感监测及耦合分析

气候变化造成冰川退缩,青藏高原地表水对此作出快速响应。本文使用3952幅Landsat 5 TM、Landsat 8 OIL遥感影像,利用DSWE方法及FMask算法对川藏交通廊道冰川和地表水进行了长周期、大面积监测和信息提取,并结合高程数据、分水岭信息分析了冰川、地表水的时空变化特征与耦合性。结果表明:①川藏交通廊道内雅鲁藏布江与怒江流域冰川近35年退缩超5000 km^(2),年退缩率呈逐期递增趋势,冰川消融剧烈;澜沧江、金沙江、岷江及雅砻江流域冰川整体退缩,但近10年退缩速率减缓,局部边界有小幅扩展。②雅鲁藏布江、怒江流域地表水受冰川消融影响强烈,面积分别扩大327、155 km^(2);澜沧江、金沙江流域因冰川相对稳定,地表水受影响较小;岷江流域降水丰富,是地表水面积扩张的主要原因。③冰川和地表水的面积变化在不同高程区间耦合性均良好,尤其在4501~5000、5001~5500 m高程范围内,冰川面积退缩加快,同时地表水面积同期加速扩张。

川藏交通廊道滑坡崩塌灾害对道路工程的危害方式分析

为对川藏交通廊道内道路工程的选定线及安全建设和运营提供科学决策及防灾减灾依据,在对拟建川藏铁路和高速公路沿线滑坡崩塌灾害进行系统野外调查和遥感解译的基础上,查明了川藏交通廊道康定至林芝段滑坡崩塌的空间分布特征和潜在危害情况,结合已有川藏公路沿线崩滑灾害的危害特征和危害方式,对该段廊道内滑坡崩塌灾害的可能危害方式进行了深入细致地归纳、分析和总结。研究结果表明:川藏交通廊道康定至林芝段共发育滑坡崩塌灾害488处,其中滑坡262处,崩塌(含溜砂坡)226处;对拟建道路工程存在潜在危害或影响的崩滑灾害共有148处,滑坡有89处,崩塌(含溜砂坡)59处。崩塌滑坡灾害对道路工程的危害方式主要有:(1)滑坡崩塌威胁隧道及其进出口安全;(2)滑坡崩塌推移、掩埋、损毁道路工程;(3)滑坡崩塌威胁站场、车站安全;(4)滑坡崩塌堵江断道、淹没道路工程;(5)滑坡崩塌转化为泥石流、洪水等灾害链危害道路工程;(6)崩塌、溜砂坡冲击、扰动、掩埋道路工程。

汶川地震道路震害及对新建川藏交通干线的启示

汶川地震震害调查为强震区线路工程建设提供了宝贵的震害经验。从地貌学的角度出发,发现道路工程通过汶川震区中低山丘陵区和高山峡谷区具有直接震害与间接震害两种不同的震害类型,归纳总结不同地貌区工程结构物的震害特征及防范对策,并将其应用到新建川藏交通干线的定线策略和工程选型中。研究结果表明:①在强震作用下,鲜水河谷与无量河谷的线路工程将以直接震害为主,定线时主要采用路基、矮桥、短隧的方式通过,同时要加强路基震陷的防治;②新建线路通过帕隆藏布河谷时将以地震触发山地灾害所造成的间接震害为主,采用隧道方式走较高线位通过,以规避地震次生山地灾害的不良影响,同时可以减轻高地应力对隧道工程震害的影响。

川藏交通干线帕隆藏布段冰碛物特性研究进展

作为冰川运动的遗迹,冰碛物由于其宽级配、大孔隙、非均质、渗透性等特点,成为川藏铁路和高速公路帕隆藏布路段规划选线中的一类特殊岩土体,并与藏东南地区的冰川型地质灾害具有关联,使得帕隆藏布流域地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析近年来国内外学者围绕冰碛物物性特征取得的研究成果,结合实地调查和室内外测试结果,归纳了冰碛物的分布特征、沉积构造、物理性质和工程力学特性,梳理了冰碛物的物理力学研究进展,凝练了帕隆藏布流域冰碛物研究中的3个关键问题,针对性地提出下一步研究思路,旨在为后续的冰碛物研究和川藏交通干线规划与建设管理提供参数依据。

基于逻辑回归-信息量的川藏交通廊道滑坡易发性评价

川藏交通廊道位于青藏高原中东部,是世界上隆升和地貌演化最快的区域之一。在内外动力耦合作用下,区内滑坡灾害极其发育,严重制约着公路、铁路和水电工程的规划建设。在区域地质资料收集和整理的基础上,选取岩性、坡度、坡向、坡形、地形起伏度、地形粗糙度、断裂密度和河流距离8个因素为评价因子,结合传统信息量和逻辑回归模型的优势,采用逻辑回归–信息量模型对研究区滑坡进行易发性评价。通过对评价因子的多重共线性和显著性检验,得到评价因子不存在多重共线性且均对滑坡发生具有显著影响。采用ROC曲线对评价结果进行检验,其AUC值为0.81,表明评价模型能很好地预测滑坡的发生。易发性评价结果表明:研究区高易发区主要集中龙门山断裂带、金沙江断裂带、澜沧江断裂带、怒江断裂带、边坝–洛隆断裂带等大型活动断裂带控制区,以及区内坡度陡峭、地形起伏度大的大型河流深切河谷的两岸;中易发区在区内分布广泛,主要分布在岸坡较陡、地形起伏度中等的大型河流支流的两岸。研究结果有利于加深对川藏交通廊道滑坡发育分布的认识,也可为研究区的工程规划建设和防灾减灾提供科学依据。

清代雅州府的设置与川藏交通沿线驻军军粮供给

清廷设置天全州与清溪县,进而设置雅州府。雅州府辖打箭炉厅、天全州、雅安县、清溪县、名山县、芦山县、荣经县,形成一厅一州五县的政区格局。通过清丈土地、人口统计与赋税征收,政府实现对雅州府辖州县有效管理。清军驻防川藏交通沿线,保障川藏交通线顺畅与安全,而驻军军粮供给则由雅州府辖州县承担,形成一州五县供给一厅,再由一厅供给一线的军粮供给机制,保障川藏交通沿线驻军军粮供给,保证清廷治藏方略的实施。

《察炉道里考》所载川藏交通探微——兼论《西藏全图》所绘中道及存在问题

北京大学图书馆藏《西藏全图》绘有自四川省康定进入西藏南、北、中三道,学术界对其中南北两道研究较多,但对中道鲜有论及且绘制简略,不载于汉文方志,具体走向亦不明。文章认为,通过对《察炉道里考》所载道路的考证,可知该道与中道走向基本相符,既是茶道,也是重要的军事道路。图中北道与中道部分路段重合,将二者绘成完全独立的两道显然有误。尽管该图打箭炉至察木多段绘制不太准确,但大体呈现了炉察间交通格局,与《察炉道里考》都是清代汉文方志川藏交通记载的重要补充。清代川藏北道打箭炉至察木多段存在分支,出打箭炉北门或南门后汇合,至绒坝岔或雀儿山附近分路,经邓柯或岗托渡金沙江均可至察木多。

川藏交通廊道雅林段水文地质结构控制的水热循环及隧道热害特征

川西藏东地区水热体系空间分布与川藏交通廊道布局关系的特殊性,使得隧道难以回避复杂多样的水热灾害.为系统分析工程面临的热害问题,对控制水热循环的水文地质结构进行辨识,辅以地球化学特征、钻孔温深关系解析,分析隧道穿越地热系统时可能遭遇热害的类型及灾变特征.活动性深大断裂与大型褶皱为区内重要控热构造,结合次级断裂、岩石富水性、热水出露特征,梳理出7类控制水热循环的水文地质结构;结合隧道与上述结构的空间关系、水热特征影响要素归纳出两大类、13小类的热害类型.典型案例分析显示康定1#隧道出口段、拉月隧道中段分别穿越折多塘温泉、拉月温泉水热系统排泄区,两段可能遭遇高温高压、突发性涌突水灾害.

冻融及加卸荷条件下川藏交通廊道典型岩石力学特性的劣化规律

为了探究川藏交通廊道沿线典型岩石冻融循环条件下的劣化规律,选取昌都-林芝段的花岗岩、片麻岩和砂岩为试验对象,开展冻融循环条件下岩石加卸荷试验,结果表明:(1)随着冻融循环次数的增加,岩石抗压强度损失率达30%,粘聚力降幅达18.4%,内摩擦角降幅达10.5%,弹性模量逐渐下降,泊松比逐渐增加;(2)三轴压缩试验中,岩样的变形模量呈现与抗压强度类似的劣化趋势,但是变形模量的劣化幅度比抗压强度劣化幅度大;冻融循环作用下岩石抗压强度越大劣化程度越低,对砂岩的劣化最明显,片麻岩次之,花岗岩最小;(3)与三轴压缩试验相比,在卸围压试验中,冻融循环作用对岩石的卸荷量同样有劣化作用,卸荷程度较小时岩石劣化并不明显,随着卸荷量的逐渐增加,卸荷量大于80%时,岩石的变形模量呈指数型下降,泊松比呈指数型增加;(4)随着冻融循环次数的增加,三轴压缩试验中由拉张和剪切破坏造成的裂纹数量增多;卸围压试验中岩石以拉张破坏为主;岩石微裂纹数量增加的同时,不平整度增加,矿物颗粒之间的胶结状态变差;(5)综合试验结果分析,冻融作用对岩石劣化作用最强的为砂岩,其次是片麻岩,最弱为花岗岩.

川藏交通走廊冻融侵蚀风险评价与区划研究

以川藏交通走廊冻融侵蚀灾害为研究对象,采用冻融指数比和月平均气温为指标建立了该走廊冻融侵蚀风险评价方法和体系,得到以下结论:川藏交通走廊(西藏境)需要进行工程措施处理的一级冻融侵蚀区段长度为221.3km,需要进行冻融侵蚀引发地质灾害监测的二级冻融侵蚀区段长度为521.7km;水分和海拔双重控制冻融侵蚀强度,冰川作用强烈区域同时也是冻融侵蚀强烈的地区。

基于层数自适应加权卷积神经网络的川藏交通廊道沿线滑坡易发性评价

开展铁路沿线滑坡易发性评价对川藏交通廊道工程建设及运维过程中的风险管理具有重要意义.提出一种层数自适应、通道加权的卷积神经网络(layer adaptive weighted convolutional neural network,LAW-CNN),对川藏交通廊道沿线滑坡易发性进行评价.依据野外调查和影响因素分析筛选出影响滑坡发生的影响因子,绘制滑坡编目,构造用于易发性评价的实验数据集;针对卷积神经网络的权重初值、网络层数等超参数难以优化设置的问题,提出基于影响因子信息熵的通道加权方法和网络层数优选策略,通过多通道加权和层数自适应分类卷积的方式提出滑坡易发性制图的LAW-CNN架构;搜索最优LAW-CNN网络结构并训练网络参数,获取研究区滑坡发生概率并进行易发性分级评价.所提的LAW-CNN模型可以不同权重和不同深度挖掘影响因子的深层特征,实验结果表明,模型曲线下面积(area under curve,AUC)值为0.852 8,极高易发区滑坡点密度为1.251 9,均优于SVM(support vector machine)和CNN模型;川藏交通廊道沿线滑坡极高和高易发区主要集中在大江大河两侧以及横断山区.LAW-CNN模型可较好评价川藏交通廊道滑坡易发性,能够为川藏交通廊道的建设和灾害防治提供科学的依据.

川藏交通廊道沿线板块缝合带地质灾害效应

板块缝合带作为特殊类型的“断层”,其地质灾害效应是工程地质与灾害地质研究的重要内容,对工程建设具有重大现实意义.受特提斯洋复杂而漫长的构造演化制约,川藏交通廊道穿越了7条板块缝合带,但对其地质灾害效应的研究却鲜有涉及.为此,在搜集整理已有研究成果的基础上,结合野外地质调查和室内研究,简要分析了川藏交通廊道沿线板块缝合带的地质灾害效应,并探讨其内在机理.结果表明:板块缝合带地质灾害效应主要表现在塑造地貌、创造地形条件,劣化岩体、提供物质来源,控制地质灾害的分布和诱发地质灾害(链)等4方面.构造混杂岩因其复杂的地质演化过程和特殊的岩石类型与组合特征,使其天然具有易灾性,而板块缝合带就位过程中的构造运动是地质灾害效应的内生动力.板块缝合带的地质灾害效是贯穿于川藏交通廊道沿线板块缝合带构造演化过程中的内、外动力地质作用耦合的外在表现形式.板块缝合带地质灾害效应研究目前处于起步阶段,建议在加强基础地质与灾害地质精细化调查的基础上深化其认识;川藏交通建设工程应加强板块缝合带工程效应研究,加大地质灾害监测预警系统研发,以确保其安全施工与后期平稳运行.

川藏交通廊道典型工点InSAR监测及几何畸变精细判识

为了探明川藏交通廊道典型工点高陡岸坡的稳定性,以及明确SAR(synthetic aperture radar)几何畸变对InSAR(interferometric synthetic aperture radar)形变结果的影响,利用时序InSAR技术开展川藏交通廊道典型工点高陡岸坡形变监测,并提出了一种可识别所有几何畸变类型的SAR几何畸变精细判识方法 .成功识别出9处不稳定的高陡岸坡,获取了各轨道SAR几何畸变精细识别结果 .在精细划分几何畸变的前提下,通过进一步地将几何畸变与形变结果联合分析,首次揭示了各类几何畸变(包括透视收缩、主被动叠掩、主被动阴影)对InSAR形变结果的影响效果.研究明确了InSAR技术在川藏交通廊道高陡山区的应用能力、适用范围以及几何畸变区结果可靠性的判识,可为后续高陡岸坡形变监测、精确解译等研究提供重要参考.

基于星载GNSS-R获取川藏交通廊道沿线地表土壤湿度

地表土壤湿度影响着陆-气能量交换和水循环,是泥石流、冻土冻融等灾害的重要因子,获取川藏交通廊道沿线地区土壤湿度有助于研究铁路沿线气候变化和冰冻圈灾害风险.基于CYGNSS(cyclone global navigation satellite system)星载GNSS-R(global navigation satellite system reflectometry)信号,结合土地覆盖分类、归一化差分植被指数NDVI(normalized differential vegetation index)和粗糙度等地表土壤湿度影响因子,利用人工神经网络方法建立了地表土壤湿度多参数反演模型,生成了2018—2019年连续两年的川藏交通廊道沿线地区36 km空间分辨率的地表土壤湿度日产品.经土壤水分主被动探测卫星数据检验,生成的地表土壤湿度相关系数R为0.8,均方根误差RMSE(root mean square error)为0.032 cm^(3)/cm^(3),偏差Bias为0.014 cm^(3)/cm^(3),可为川藏交通廊道沿线气候变化和地表灾害研究提供高连续性和可靠性的数据.

藏东地区冻错曲流域崩塌发育特征与链式成灾模式研究

藏东地区川藏交通廊道冻错曲流域崩塌灾害多发,是经济活动中的重要地质安全风险源。通过野外调查,总结了研究区域内崩塌的分布规律和发育特征,分析了崩塌-碎屑流灾害链的形成机制和演化模式。结果表明:冻错曲流域崩塌在空间上沿河流和断层两侧呈条状分布,在较软-较坚硬岩层中集中分布,崩塌的垂向分布主要受凸状折线型坡面形态和高程共同控制;斜坡结构的差异导致了崩塌的不同发育特征,形成了弯曲倾倒式、拉裂滑移式和复合式3类崩塌失稳模式。流域内崩塌具有高位启动和远程运动致灾的特点,规模受崩源区的高程、高差及坡度影响显著,堆积体的粒径及运动距离与岩性关系密切。研究区崩塌灾害具有典型的崩塌-碎屑流-堵江的链式演进模式,其灾变和链生过程主要受冻融和地形等因素控制,其中巨型崩塌-碎屑流灾害链主要由地震触发。研究结果可为区内人类工程活动中的崩塌灾害风险防控提供参考。

藏东昌都觉学红层滑坡的地质成因分析

觉学红层滑坡发育于向斜北东翼形成的反向坡,是近年来依托川藏交通廊道沿线灾害地质调查在新厘定的“藏东昌都红层区”发现的典型红层滑坡。为厘定其成因,以基础地质为切入点,进行了详实的地质调查与分析。结果表明,滑坡区地层岩性主要为中侏罗统东大桥组(J_(2)d)紫红色、灰色薄层泥岩、粉砂质泥岩夹中—厚层砂岩。地层内发育与区域构造活动配套的轴面劈理(S_(1))、“X”型共轭剪节理(S_(2)、S_(3))和层间剪切劈理(S_(4))。文章从沉积环境控制地层岩性及物理力学性质、区域构造演化制约斜坡结构与岩体结构面组合特征和地下水及重力作用加剧斜坡失稳等角度,提出觉学红层滑坡形成于内外地质营力耦合的失稳机理,对区域红层滑坡防治和川藏交通建设具有一定参考价值。

清统一战争进程中的藏区用兵驻军与后勤保障体系建设

从康熙末年至乾隆十五年(1750年),为统一西藏、驱逐准噶尔分裂势力,清朝多次用兵西藏,成为清统一战争的重要组成部分,对我国疆域的完整统一贡献极大。同时首创了藏区驻军制:西藏驻军负责驻藏大臣与国家权力机构的保卫,通过军事威慑消弭动乱,防范外敌,维护西藏安定;川藏交通线的藏区驻军承担驻藏军队和驻藏大臣及其属员的后勤保障,负责护卫交通和物资递运。为保证国家军事力量常驻西藏并参与藏区治理,清朝逐步建设起较完善的藏区用兵驻军后勤保障体系,通过全国征集协济援藏军粮银两,在川藏线设置“台站”转输军需粮饷,布防汛塘护卫交通等举措,保障了藏区驻军和驻藏大臣的后勤供应。清代藏区用兵、驻军和后勤保障体系建设是历代统一王朝治藏战略的重大推进,在维护国家统一、边疆安全以及稳藏、保藏、治藏等方面发挥了极其重要的作用。