基于DEM和遥感的黄土地质灾害精细化风险识别——以陕北黄土高原区米脂县为例

【研究目的】黄土高原是中国地质灾害最严重的地区之一,精细化识别地质灾害隐患,掌握地质灾害风险底数,是有效精准防控黄土地质灾害的关键。【研究方法】本文以陕北黄土高原区米脂县为例,基于2 m×2 m精度DEM数据识别崩塌滑坡易发坡段,采用0.2 m分辨率遥感数据识别危险坡段,以自然村为单元实地调查危险坡段并评价其风险,通过递进的方式开展了黄土地质灾害隐患识别、调查和评价,构建了县域尺度黄土地质灾害精细化风险识别技术方法体系。【研究结果】结果表明:(1)米脂县共识别坡度大于40°、坡高大于20 m的崩塌滑坡易发坡段44716个,识别有威胁对象的危险坡段4198个;(2)通过风险识别、实地调查和评价,摸清了米脂县地质灾害隐患风险底数,米脂县共发育地质灾害风险点4406处,其中极高风险点11处、高风险点304处、中风险点1451处、低风险点2640处;(3)DEM和遥感识别风险点3880处,占风险点总数的88.06%,识别正确率92.42%;(4)2022年7—8月,米脂县人口居住区共有36处地质灾害风险点发生灾情或险情,全部位于本次风险识别范围之内,其中极高风险2处、高风险28处、中风险5处、低风险1处,极高风险点发生灾险情比例为18.18%,高风险点发生灾险情比例为9.21%,风险识别结果得到了有效验证。【结论】研究成果显著减轻了米脂县地质灾害造成的损失,为黄土地质灾害有效精准防控提供了科学依据。

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。

黄土水力侵蚀-滑坡-泥流灾害链的研究现状

黄土主要分布于西北黄土高原地区,因其具水敏性、湿陷性、结构性,极易诱发地质灾害。因黄土特性诱发的原生灾害及其引起的次生灾害组成的灾害序列往往存在时间上先后顺序,空间上彼此相依,成因上相互关联的灾害链式关系。灾害链一旦发展演化,致灾能力极强,致灾规模极大。本文通过分析黄土水力侵蚀-滑坡-泥流灾害链的链式结构、演化机理及条件、防治措施等研究现状,阐述了黄土水力侵蚀-滑坡-泥流灾害链的诱因、演化机理及放大效应等。对黄土地区地质灾害链的研究趋势进行展望,并提出大致的研究思路以期为后续的灾害链研究提供科学建议。旨在找寻合理有效的工程措施,以求能降低灾害的发生概率及破坏能力。

黄土地质灾害相关科学研究问题探讨

黄土地质灾害防治是一个刚起步的学科,其学科基础理论的建立有赖于黄土科学的进步和自身的逐步完善。与黄土地质灾害相关的黄土科学研究问题,大的方面至少包括黄土地质灾害本身、黄土科学基础理论和黄土高原环境三大方面。黄土覆盖区社会经济的飞速发展,对黄土科学技术的发展提出了严峻的挑战和更为深广的需求。结合多年工作经验总结,在查阅文献资料的基础上,探讨性的推荐出关于黄土、黄土高原、黄土地质灾害的32个研究专题,亟待多学科、多专业的联合攻关,提出指导性强的综合创新成果。

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。

高校-高职-企业共建黄土地质灾害监测示范基地的模式研究

黄土地质灾害在西部分布广泛且活动频繁,已造成了严重人员伤亡和大量经济损失。黄土地质灾害已是高等院校的重点研究对象,也是地质行业的重要工程对象,还是高职院校职业培训的特色对象,更是企业机构设备研发的服务对象。本文以兰州大学黄土滑坡科学观测研究站的示范站皋兰山老狼沟黄土地质灾害监测示范基地建设为例,依托行业单位的产业资源和企业机构的市场动力,发挥高等院校的科研优势,高职院校的办学特色,共建了黄土地质灾害的科研监测预警示范基地和教学实习实训基地,实现高校—高职—企业产教融合的一体化模式。该模式充分整合了各机构的优势资源,实现了优势互补和劣势互消,集科研、教学、示范、研发功能的多样性,具有科学研究性、教学创新性、培训示范性、研发革新性的特点,能够有效促进教育链、人才链、产业链、创新链的有机衔接,为提升企业从业人员与院校科教人员综合能力提供了契机。皋兰山老狼沟黄土地质灾害监测示范基地合作运营模式有效地促进了"产学研"的实施。

面向黄土地质灾害的优势流研究

在分析以往优势流研究方法和存在问题的基础上,对拓展优势流研究与应用领域、深化优势入渗机理以及定量刻画优势入渗规律进行了探讨.研究表明,黄土斜坡地带包气带按优势通道发育特征可概化为优势通道不明显的均匀介质、以大孔隙和裂隙为通道的优势介质、以落水洞、宽大裂隙为通道的灌入介质,将包气带水分运移入渗概化为均匀入渗、优势入渗和直接灌入,均匀入渗模式可用非饱和达西流刻画,优势入渗模式亟待理论突破和软件开发,直接灌入模式可分解为均匀入渗和优势入渗来刻画.

考虑土体性质的黄土震陷灾害区域性特征

本研究在通渭、兰州、西吉、宝鸡、西安等多个西北典型黄土震陷灾害场地获取原状土样,通过对密度、含水率、孔隙比、塑液限等物理指标的测试,分析其与土体震陷性的关系;通过动弹性模量和阻尼比、动强度、震陷等室内动力特性试验,并结合大量前人研究资料,分析土体性质对岩土震陷灾害的区域性影响。结果表明:1)震陷系数与单一土体物性参数呈正相关或负相关关系,六盘山以西和以东的黄土震陷特性反映了明显的地区变化规律,在相同地震荷载作用下震害东轻西重;2)随着时间的推移,人类的活动增加,改变了土的含水率,导致土体上覆压力增大,在上覆压力的作用下,土体的初始孔隙数量有所减少,其固结程度越来越好,宏观表现为土体的易损性即震陷性减小。

西部大开发中的黄土地震灾害问题

本文论述了中国黄土的地震易损性和黄土地震灾害的危害性,结合西部大开发中重大基础设施建设、生命线工程建设和高新技术产业基地建设,阐明了开展黄土地震灾害预防与减轻技术研究对我国黄土地区,尤其是西北地区社会与经济可持续发展的重大意义,并提出了相关的重大研究课题。

黄土地质灾害研究中的关键问题及治理对策

我国著名的黄土高原是世界上唯一的正在堆积的高原,是中华民族的生命发源地,记录了240万年以来全世界自然环境变化及气候变化等演化的重要信息资源,我国每年有大约1/3的地质灾害是在这一地区发生的。本文主要分析了黄土地质灾害研究中的问题及治理的策略,重点研究黄土地质结构和介质力学行为导致的规律,系统的总结概括了黄土重大灾害的形成模式,破解一些因为复杂动力作用下黄土灾害的形成、突变、演化等规律,建立黄土地质灾害的超前预警及风险控制理论,对黄土地区灾害预防及治理都起到积极的推动作用。

吕梁山区大宁县城地质灾害破坏模式及风险管控

大宁县城地处晋西黄土高原,地形破碎,黄土滑坡崩塌等地质灾害多发,严重制约着城区工程建设与高质量发展。本文通过1∶10000比例尺地质灾害野外调查和统计分析,总结了大宁县城地质灾害破坏演化模式,定量评估了地质灾害财产风险和人员风险。结果表明:(1)大宁县城周边斜坡地段共发育地质灾害29处,主要类型为滑坡和崩塌,滑坡均为黄土滑坡,其破坏模式大体可分为“拉裂—推移式浅表层破坏模式”和“滑移—压致拉裂式中深层破坏模式”2类;崩塌包括土质崩塌和岩质崩塌,其破坏模式可分为“滑移式破坏模式”和“倾倒式破坏模式”2类。(2)29处地质灾害财产年损失为0.00016~5.859万元/a,单人年死亡概率为2.205×10-6~2.736×10-2。(3)根据斜坡变形破坏模式和风险评估结果,对大宁县城地质灾害制定了搬迁避让、专业监测预警体系建设、工程防治等相应的风险管控措施建议。研究成果为开展山区城镇地质灾害风险调查评估与管控工作提供了技术示范。

黄土地基抗震处理技术研究进展与展望

通过对国内外黄土地基抗震处理技术研究历史和现状的介绍,分析不同黄土地基抗震处理方法的物理化学机制及其研究的主要不足,并根据地基处理研究的最新进展,结合黄土地基抗震设计的任务需求,探讨未来黄土地基抗震处理技术的研究方向。通过对现有研究和相关领域前沿性科学问题的总结发现:(1)不同黄土地基抗震处理方法的内在机制均主要针对黄土内的架空孔隙和弱胶结等特殊不良结构,通过增加土体密实度和土骨架结构强度,提高地基的抗震性能;(2)现有黄土地基抗震改良方法中,针对强夯法、挤密桩法的研究和应用较为完备,而在黄土地基设计中防灾目标的统一性、复杂应力及外营力条件下改良黄土的动力特性、新型环保加固材料在黄土地基抗震处理中的应用、黄土地基抗震处理技术的标准化等方面存在较大不足;(3)微生物环保固化技术在黄土地基抗震处理中的应用、改良黄土地基地震动效应特征及动力条件下的土-结相互作用、基于性能的黄土地基抗震处理技术及其标准化应是今后黄土地基抗震处理领域可能取得突破的研究方向。

含管黄土渗流变形规律模拟研究

黄土地区油气长输管道管沟回填土及附近区域中发育有洞穴灾害,对管道安全的威胁日益严重.尽管原状黄土、公路与铁路路堤中黄土洞穴的成因机理研究较多,但对含管黄土的渗透变形及洞穴灾害研究却较为匮乏.文章在厘清含管黄土渗流变形流固耦合方程的基础上,构建由原状土、回填土与管道组成的含管黄土渗流变形计算模型.利用Ansys Workbench中Fluent和Transient Structural耦合求解,模拟分析含管黄土中雨水渗流和土体变形规律.结果表明:约3 m宽的管沟回填黄土的渗流速度和变形量明显大于原状土;入口流速、回填土孔隙率与密度的增加均会以不同方式加快管沟回填黄土的渗流变形,进而加速管周黄土洞穴的形成与发展;微地貌起伏汇水区、管沟回填土、原状土与回填土的接触面是管周黄土洞穴灾害易发区.研究结果对揭示管周黄土洞穴成因机理有重要的理论意义,为管周黄土洞穴灾害防治提供参考.

浅析山西吉县黄土崩塌成因及防治对策

本文通过分析吉县地质环境条件调查资料,总结了吉县黄土崩塌地质灾害发育特征及其形成条件与影响因素,并提出了防治对策及措施。

黄土滑坡灾害治理中抗滑桩的应用分析

黄土高原的滑坡灾害,是目前我们大家都面临的一项重大的困难。其中解决这爬坡的症结,抗滑桩被看见并用作普遍的工具。这次科学研究,主要的内容就是详尽地说明抗滑桩的运作。包括抗滑桩的种类、如何运作、设计的参数和如何修建。在案例分析的部分,我们详细地阐述了其运用。根据分析的结果,抗滑桩有能力去改进滑坡环境,提高山坡的稳定性,能够解答其他方法在复杂环境下做出的效果不佳的难题。抗滑桩结构简明,可以便捷地去满足各种山坡治理的需求。此外,抗滑桩的应用对土木工程的持续稳定和社会经济的稳定发展具有重要意义。然而,其施工工艺的环保性和经济性也需要进一步优化和改良。研究结果可为黄土滑坡灾害治理,尤其是抗滑桩的设计、施工和评价提供有益的参考。

黄土振动促渗效应研究

在大规模高铁和重载铁路建设与运营过程中,出现了一类新型黄土灾害,即机车振动、降雨和干湿循环联合作用下诱发的铁路路基黄土湿陷振陷与斜坡体崩解滑移.这对于铁路毫米级变形控制而言后果不堪设想,严重地威胁着铁路运营与人民生命安全.为此,作者提出了黄土受振动、水和干湿循环等影响下的"五促效应",即促裂、促渗、促崩(解)、促滑和促沉效应.本文主要探讨黄土振动促渗效应:开展了铁路沿线黄土斜坡的机车振动波的现场采集、处理,获得了机车振动下黄土斜坡响应规律,其中机车振动的优势频率主要集中在18~22Hz,最大振幅达0.4mm;在自主研发的振动促渗仪上开展了原状黄土的机车振动促渗试验,揭示了机车振动加快水在黄土中的渗透与提高饱和程度的振动促渗效应,其中振动作用下饱和渗透系数约为非振动下的1.5~20倍并在振动频率20Hz时达到最大;开展了黄土的振动积水入渗试验,,获得了振动作用下加速水分入渗、推进湿润锋演化以及加快气体逃逸等规律,其中振动频率、振动幅值和干密度等因素对其影响明显.以上所揭示的黄土振动促渗效应及其主控因素为探究机车振动、降雨和干湿循环联合作用触发黄土灾害机理做出了开创性的工作.