基于机器学习的降雨—滑坡灾害链直接经济损失脆弱性评估

承灾体脆弱性定量评估是灾害风险评估中的一项重要任务,也是个难点问题。开展降雨—滑坡直接经济损失脆弱性定量评估能直接为灾害链风险评估提供关键参数,对区域灾害链风险防范具有重要的意义。该文基于区域灾害系统,综合考虑致灾因子危险性、孕灾环境稳定性和承灾体脆弱性要素,采用机器学习算法,构建了降雨—滑坡灾害链直接经济损失脆弱性评估模型,并以贵州省毕节和六盘水两市为例,开展了降雨—滑坡灾害链直接经济损失脆弱性定量评估。结果表明,在三种机器学习算法模型中,随机森林和决策树模型具有相对较好的效果(最优变量组合的R 2分别为0.284和0.342,RMSE分别为7.92和7.59),XGBoost算法的效果相对较差。不同方法在实际损失的极值预测仍然存在偏差。决策树模型中脆弱性贡献变量最为重要的是NDVI、GDP和高程,而随机森林模型中则为累计有效降雨量和距道路距离。

甘肃积石山强震诱发同震滑坡-泥流灾害链联动耦合致灾效应

近年来黄土区强震和极端天气诱发的典型滑坡-泥流灾害链事件呈多发态势,链式地质灾害较单一灾害隐蔽性更强、波及范围更大、破坏程度更高、损失更严重,因此链式地质灾害防控研究一直是防灾减灾的热点和难点。2023年12月18日23时59分,甘肃省临夏州积石山县发生Ms 6.2级地震,震源深度10 km,已造成151人死亡。此次强震诱发青海省民和县中川乡草滩村—金田村滑坡-泥流链式灾害,共造成20人死亡,灾害链致死率占地震遇难总人数的13.5%。灾后通过遥感影像处理解译、文献资料整理甄别、无人机摄影航测、野外详细勘查访问、现场采样分析测试等手段方法,对滑坡-泥流链式灾害开展了较全面系统研究,恢复和重现滑坡-泥流灾害链的启动-滑动-流动-堆积过程,探讨提出“滑源区地表冻结阻隔滞水效应、滑源区沟谷整平回填滞水效应、滑源区台地灌溉渗流饱水效应、滑源区振动液化筛选启动效应、滑源区漏斗收口增速启动效应、流通区土体差异流动分选效应、流通区沟岸坍塌补给增流效应、流通区沟底冰封饱水加速效应、堆积区上游渗水补给增程效应”等9大联动耦合致灾效应。该研究可为链式地质灾害的形成机理与防控提供科学参考。

积石山地震诱发金田-草滩村滑坡-泥流灾害链过程与成因

2023年12月18日23:59在甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生6.2级地震,地震在青海省民和回族土族自治县中川乡金田及草滩村引发了一处滑坡-泥流灾害链事件.利用无人机摄影测量、激光雷达扫描和电阻率层析成像等技术,结合详细现场调查及访问对该灾害链事件展开勘查分析,发现地震诱发台塬面下饱水黄土层液化是本次灾害链的主要原因.该饱水黄土层的形成与区域长期的农业灌溉有关,冬季地下水出口被冻结导致的地下水位上涨增加了液化的可能性.黄河上游类似中川乡地质地貌条件的引水灌溉区域有很多,未来地震条件下发生区域液化滑坡-泥流灾害链的风险性极高.

金沙江沃达潜在滑坡诱发灾害链成灾过程数值模拟

滑坡诱发灾害链演化过程复杂,相比于单一滑坡灾害其危害性可通过时间和空间上的延拓得到极大增加,目前针对滑坡诱发灾害链演化动力特征的定量研究仍较为匮乏。为此,以滑坡堰塞湖溃决洪水灾害链为例,采用多物理模型耦合方法反映灾害链多物理过程特点,通过开展金沙江沃达滑坡诱发灾害链演化过程的预测模拟,定量评价了灾害链各阶段的动力特征,计算结果显示:滑坡起动后滑动速度高达38 m/s,入水后可诱发次生涌浪灾害,并在狭窄地形作用下最终堵塞河道,形成高69 m、长1.8 km的堰塞坝,滑坡影响范围可达2.1 km2,所形成的堰塞湖最大水深可达54 m;当堰塞湖水位超过坝顶高度时,发生漫顶溢流,进而引发漫顶溃决,可形成洪峰流量高达1.2×104 m3/s的溃坝洪水。此外,通过分析滑坡摩擦阻力系数和溃口侧面稳定系数两个关键因素变化对灾害链演化过程的影响,研究了灾害链各阶段之间的关联性。结果表明:滑坡摩擦系数变化不仅对滑坡运动的动力特征产生显著影响,还会影响后续所形成堰塞湖的特征,如水位高程及溃口位置等;坝体稳定性系数在影响滑坡坝溃决速度的同时,也会对后续溃决洪水的动力特征如峰值流量及最大流深等产生影响。由此可见灾害链阶段关联性是影响灾害链演化的重要因素。研究结果对滑坡诱发灾害链的防灾减灾具有重要支撑作用。

2023年积石山M_(S)6.2地震诱发中川乡滑坡-泥流滑动过程与成因机理研究

北京时间2023年12月18日23时59分,甘肃省临夏回族自治州积石山县发生M_(S)6.2地震。该地震在青海省民和回族土族自治县中川乡引发了一次严重的滑坡-泥流灾害事件。通过详细的地质调查、低空摄影测量、现场工程地质测绘,以及含水率实验等综合手段,对该滑坡的基本特征、动态发展过程及成灾原因进行调查分析。研究结果显示,此次滑坡事件经历了分级和分块启动,呈现出渐退式的滑移特征。滑坡产生的原因如下:村民长期灌溉活动导致地下形成了饱水黄土层,在地震作用下这些饱水黄土层的孔隙水压力急剧增加,导致黄土液化,随后液化的饱水黄土层携带着上覆的非饱和土层迅速向沟道滑移;此外,滑坡体与地下冒水及干渠补给水混合,进一步促进了滑坡-泥流灾害的形成。研究区域附近多分布类似的灌溉区,因此未来地震发生时,对这类滑坡事件的预防与治理将成为重要的研究方向。

新疆伊宁县皮里青河滑坡成灾机理分析

2017年3月24日,受冰雪消融影响,新疆伊犁哈萨克自治州伊宁县喀拉亚尕奇乡喀拉亚尕奇村发生滑坡灾害,滑坡堵塞皮里青河,形成堰塞湖,未造成人员伤亡。通过现场调查分析和数值模拟,结果表明:(1)皮里青河滑坡成灾过程为:河流冲刷坡脚,前缘局部滑动→发生蠕滑-拉裂,坡体强烈变形→在冰雪融水入渗作用下发生整体滑动→堵塞河道,形成堰塞湖→堰塞体溃决;(2)因气温升高,冰雪消融入渗是滑坡形成的直接诱因,雪水入渗后并转化为地下水,黄土含水达到饱和,孔隙水压力增高,滑坡稳定性系数降低,在重力作用下发生整体高速下滑;(3)分析了新疆地区冰雪消融引起滑坡灾害链的成灾模式,为进一步科学地指导防灾减灾提供技术支撑。

基于崩塌体堆积作用下的滑坡稳定性分析

基于刚体理论和整体极限平衡原理,建立力学传递模型,分析滑坡在崩塌体堆积作用下的稳定性,建立链式计算关系,最终可确定滑坡破坏的极限阈值。以重庆市李子坝—化龙桥危岩滑坡为例,对该计算理论的正确性进行验证,结果表明该计算理论能很好地反映在崩塌体堆积作用下发生滑坡灾害链的实际情况,且具有较高的计算精度,可以为此类问题提供借鉴和参考。

基于PFC数值试验的滑坡堵江临界方量计算

针对滑坡堵江的预判问题,采用PFC数值模拟方法进行不同工况下的滑坡堵江数值模拟计算。根据数值模拟结果,分析了滑坡体方量与堵江程度的相关关系,提出了发生滑坡堵江的临界滑坡体方量计算模型。以唐家山滑坡为例,开展了滑坡堵江的临界方量研究,并将计算结果与实际情况进行对比分析。结果表明,所提的堵江临界方量计算模型计算简单、快捷,能够实现对滑坡堵江与否的快速预判,具有一定的合理性,可为滑坡堵江灾害链的预判提供理论支撑。

Risk Assessment of Disaster Chain: Experience from Wenchuan Earthquake-induced Landslides in China

This paper deals with the formative process of the Wenchuan earthquake disaster chain risk. Selected earthquake-landslides chain risk is critically evaluated by the probability of landslide displacement failure based on the Newmark's permanent-deformation model. In this context, a conceptual model of regional disaster chain risk assessment was proposed, in which the hazardformative environments sensitivity was the core factor as well as the main difference compared with single disaster risk assessment. The disaster chain risk is accumulation of primary disaster risk and the secondary disasters risks. Results derived from the Wenchuan case proved that the conceptual model was suitable for the disaster chain risk assessment, especially the sudden disaster chain. This experience would offer greater potential in application of conceptual model of disaster chain risk assessment, in the process of large-scale disaster risk governance.

澜沧江某巨型堆积体蓄水失稳诱发涌浪预测

澜沧江上游拟建RM水电站,其蓄水运行可能导致近坝左岸RS巨型堆积体发生变形失稳,进而诱发滑坡涌浪灾害,威胁枢纽建筑物和下游居民安全。结合前期大量地质勘察及物理力学试验资料,采用大型离心机模型试验等方法,进行了RS堆积体蓄水潜在失稳破坏模式研究。在此基础上,建立了RS堆积体至大坝段全河道的三维数值模型,开展了RS堆积体滑坡-涌浪链式灾害动力学灾变全过程数值分析,对滑坡涌浪的首浪高度、对岸爬坡浪高、沿途传播特征、坝前浪高、沿大坝爬升高度等进行了预测分析。结果表明:随着水库蓄水位逐步抬升至2800 m高程,RS堆积体最可能发生较大规模的失稳破坏,其后缘拉裂边界为蓄水位以上一定范围的堆积体碎石土层、前缘剪切边界为堆积体中下部细颗粒层。堆积体失稳破坏后诱发滑坡涌浪,首浪高度在入水点附近达到峰值,约为31.5 m,历时约15 s。涌浪沿河道向下游传播通过①号河湾前后浪高衰减39.5%,涌浪在约147 s时传至大坝处并沿坝坡继续爬升,爬坡浪高约为2.6 m,历时180 s,首浪及后续小浪均无翻坝风险。首浪受大坝阻挡消能后,随即向上游反向传播形成回涌现象,回涌与后续涌浪撞击形成局部高浪区,至P5监测点处回涌浪高达到最大,约为4.56 m,历时219 s。涌浪传播过程中,河湾地形及回涌现象可大幅加速涌浪能量衰减,有效降低涌浪冲击与次生灾害风险。