2023年积石山Ms6.2级地震同震地质灾害初步分析

2023年12月18日,甘肃省临夏回族自治州积石山县发生Ms6.2级地震,触发了大量同震地质灾害,亟需查明同震地质灾害的基本特征、发育分布规律和成因机制,为震后恢复重建与地质灾害防治提供支撑。本文基于多源高分辨率遥感解译和已有研究成果对比分析,初步揭示了此次地震地质灾害的基本特征和发育分布规律,并探讨了草滩村液化滑坡—泥流的成因机制。结果表明:此次地震Ⅶ度及以上烈度区内共发育1 535处同震地质灾害,主要为中小规模黄土滑坡和浅表层岩质崩塌,集中分布于黄土梁和黄土塬内冲沟两侧、单薄黄土梁两侧以及大型历史滑坡后壁等局部地形较陡峭的部位。地震因素控制了同震地质灾害的区域分布规律,而地形因素控制了同震地质灾害的局部分布规律。同震地质灾害在0.1~0.3 g震峰值加速度区域、发震断层下盘区域、南东坡向、30~60 m坡高范围、斜坡中部以上20~40 m范围分布数量最多。受广泛关注的草滩村“砂涌”灾害本质是饱水黄土在地震作用下发生的液化滑坡。2016年完成的填沟造地工程改变了滑源区地表和地下水流通条件,地下水通道被堵塞,导致地下水位抬升和下部土体饱和可能是该处发生液化滑坡的重要原因。

青藏高原重大工程地质环境扰损机制及生态修复技术体系

青藏高原是我国重要生态屏障区及战略资源基地。近年来,国家在建和拟建的一大批重大工程乃至世纪超级工程都集中分布在青藏高原,在迎来巨大发展机遇的同时,因其地质环境复杂性和生态环境敏感脆弱性,也带来了系列生态地质环境问题,需迫切解决扰损问题识别与影响机制、生态韧性技术、工艺及装备系列“卡脖子”难题。本研究在厘清青藏高原重大工程建设对生态地质环境的主要影响与作用方式基础上,初步构建了青藏高原重大工程建设生态地质环境问题识别与修复技术体系:(1)开展脆弱生态地质环境多尺度全要素系统调查,建立重大工程生态地质环境问题识别与诊断技术;(2)通过“地质-材料-生态-工程”多学科交叉研究突破,解决地质体-工程结构-生物体互馈机理,探明韧性生物技术-工程强度有机适配动态再平衡过程机制与地质灾害防治生态耐久提升与自维护机制;(3)构建碎裂地质体疏排止水、陡立坡面抗冻融、大型松散堆积体渣土熟化-大气集水补灌等多类型复杂场景生态修复模式,研发低碳注浆、矿物-微生物渣土熟化成壤、高分子聚合物冻融促强、干旱区大气集水等高原寒旱山区生态修复新材料,构建近自然植生层重构生态修复技术,研制配套智能化、一体化装备;(4)建立“方案组合-设计优化-生物适配-耐久提升”有机配置技术,提升生态修复自适应维护能力。研究以期为青藏高原重大工程建设生态地质环境影响的总体认识,以及未来生态修复工程方案制定、技术配置、建设工程布局和生态修复耐久性评估、长期监测相关研究提供科学参考和技术支撑。

2024年台湾花莲7.4级地震诱发地质灾害应急评价

2024年4月3日,中国台湾地区花莲县发生了7.4级地震,导致山区发生了大规模地质灾害,造成了严重的人员伤亡和经济损失。迅速准确地评估地震诱发地质灾害的空间分布概率,对震后紧急响应和安置决策具有重要意义。基于台湾同震滑坡数据库与人工智能神经网络算法,建立了一个近实时的地震诱发滑坡空间分布概率预测模型;在地震发生后1小时内成功实现了花莲地震诱发的滑坡空间分布概率预测。在震后5天内利用Sentinel-1A合成孔径雷达(SAR)和PlanetScope光学卫星影像,对地震核心影响区域进行了滑坡智能检测与目视解译。在无云影像覆盖区共解译876处同震滑坡,总面积为12.6 km^(2),主要分布于台湾中央山脉东侧高山峡谷区。通过已解译滑坡的验证,预测结果的曲线下面积(AUC)精度达到了90%,证明了在此次事件中预测模型的准确性和可靠性,为抗震救灾提供了及时有效的数据支持。

地质灾害多源基础数据结构体系及应用

地质灾害基础数据具有多源性、异构性、多尺度等特点,大量的数据没有形成统一的管理模式,共享程度较低。当前普遍施行的地质灾害数据管理,采用的是从多角度、多层面、多空间等对地质灾害体及其孕育环境表达的多尺度数据集,因此各类数据的表达形式、数据精度、数据质量、时间表达等多方面存在着较大的差异性。构建了地质灾害多源异构数据集成方法体系,系统总结了数据的结构特征与管理方法,结合数据结构特征,使用PostgreSQL数据库管理属性数据,使用MongoDB数据库集群进行管理,使用GeoServer平台进行空间数据服务发布。研发地质灾害大数据ETL工具,集成数据库驱动、数据库适配器、数据模型等模块,实现对多源异构地质灾害大数据的有效管理。研发了一体化数据管理可视化平台,实现对各类数据进行统一管理与集成,为地质灾害基础数据的统一管理提供了综合数据平台,为地质灾害的防灾减灾、应急决策等提供数据和平台支撑。

二郎山—折多山大渡河深切峡谷区地质灾害发育特征及对输变电工程的影响

以二郎山—折多山大渡河深切峡谷区输电走廊沿线为研究对象,基于遥感解译及地质灾害调查对区内地质灾害发育特征以及对输变电工程的影响进行了研究。结果表明:研究区内地质灾害主要形成控制因素有地形地貌、坡向、地质构造、工程地质岩组、年降雨量等;地质灾害主要分布于2200 m以下高程,坡度介于15°~50°,崩塌主要发育于坚硬或较坚硬岩,滑坡发育于软硬互层岩组;崩塌、滑坡主要分布于降雨量为834~965 mm的区域,泥石流主要分布于降雨量为892~1085 mm的区域;二郎山—折多山大渡河深切峡谷区输电走廊沿线现状地质灾害发育对输变电工程的杆塔及其基础的稳定性造成威胁。研究成果可为输电走廊沿线地质灾害评价与防治提供理论依据,为输变电工程规划选线、设计及施工提供技术指导。

基于加权信息量和GIS方法的二郎山—折多山输电工程地质灾害易发性评价

西部地区输变电工程面临频繁的地震活动、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的威胁,开展输变电工程地质灾害易发性评价,对西部山区输变电通道及站址的选择、地质灾害的监测与防控具有重要的理论与工程实际意义。以二郎山—折多山输电走廊沿线为研究区,基于遥感解译和地质灾害调查方法,在地质灾害发育特征研究基础上,从气象水文、地形地貌、岩土类型及构造等方面选取评价因子,采用皮尔逊相关系数法、CRITIC权重法、独立性权系数法构建了加权信息量模型。基于ArcGIS技术结合加权信息量法对二郎山—折多山输电工程地质灾害易发性进行评价,并采用ROC曲线和AUC值对所构建模型效果进行了验证,其AUC值为0.8165,表明所建模型评价精度较高。

青川县重点区域地震诱发地质灾害遥感调查与分析

探讨汶川地震诱发地质灾害的发育分布特征。利用航空影像对青川县红石河区域进行遥感解译,并结合汶川地震前研究区地质灾害调查数据进行对比分析。在193km2的范围内共解译地质灾害712处,其中,滑坡209处,崩塌486处,泥石流17处,地质灾害发育密度达到了3.7km-2。汶川地震诱发的地质灾害具有明显的断层上下盘效应、坡度效应、灾害链效应及高密度发育的特点。

高寒山区地质灾害季节分区InSAR早期识别研究——以东构造结地区为例

高寒山区显著存在的季节性地貌变化,使得常规InSAR难以维持长时间相干性,不利于上述区域地质灾害的精准早期识别。针对该问题,本文提出并发展了一种利用InSAR季节相干性的高寒山区地质灾害早期识别方法。其基本思路为:首先获取研究区域InSAR时序干涉图与相干系数图,依据InSAR相干性变化趋势,将每年划分为夏季时段、过渡时段和冬季时段,并依据过渡时段InSAR相干性将其进一步纳入到夏季时段或冬季时段;分别对夏季时段和冬季时段InSAR干涉对开展Stacking-InSAR处理,并引入部分干涉质量较好的长时间基线InSAR干涉对;最终综合利用获取的夏季和冬季时段Stacking-InSAR成果,开展区域地质灾害的精准早期识别工作。本文以高寒高植被覆盖的东构造结地区为实验对象,利用本文发展的新方法开展了区域地质灾害的早期识别工作。结果显示,利用季节分区Stacking-InSAR进行区域地质灾害识别,冬夏时段识别灾害的重复率低于16%,表明上述区域不同时节地质灾害类型存在明显差异;进一步与常规全干涉Stacking-InSAR灾害识别成果对比发现,新方法识别灾害数量增加了28%。研究表明,发展新方法可更精准识别高寒山区地质灾害,并有效提高灾害识别率,为此类地区的地质灾害早期识别和预警预防提供了一种新思路和新方法,也为高寒山区地质灾害的防灾减灾提供了重要的技术支撑。

三峡库区地质灾害监测分析与发展探讨

本文结合三峡库区地质灾害监测预警建设历程、地质灾害监测分析现状及面临的问题,从地质灾害监测分析概念和内涵、发展趋势等方面进行了探讨,获得了以下认识:(1)探讨了地质灾害监测分析的内涵,提出了地质灾害监测分析的定义,即围绕着监测目的、监测内容和监测方法,对地质灾害监测数据及相关成果资料开展综合性分析的工作,针对预警预报、防控决策、施工安全、工程效果等不同监测目的,总结了地质灾害监测分析的主要内容;(2)面对多源、异构、实时、海量的地质灾害监测及相关数据,发展地质灾害智能化监测分析系统,实现地质灾害监测数据、分析技术方法、应用服务以及监测分析工作流程化等方面有效集成,是破解监测分析困境和问题的关键。

CO_(2)增强页岩气开采及地质埋存的三维数值模拟

将CO_(2)注入页岩储层中,既可以提高气藏天然气采收率,又可以达到CO_(2)地质埋存的目的,是实现减少碳排放的有效途径之一。页岩储层非均质性强,将CO_(2)注入页岩储层后,储层纵向非均质性对于CO_(2)增强CH_(4)开采效果的影响机理研究还存在不足。为此以四川盆地上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为对象,以考虑CO_(2)和CH_(4)竞争吸附的热—流—固多场耦合数值模拟方法为基础,建立了页岩非均质储层CO_(2)增强CH_(4)开采及地质埋存一体化三维数值模型,最后通过CO_(2)驱替CH_(4)室内实验结果验证该数值模拟方法的可靠性。研究结果表明:①当注入井所在层位保持不变时,随着开采井埋深增加,各小层内CH_(4)剩余量呈增加趋势,CO_(2)埋存量表现出逐渐减小的趋势;②当开采井所在层位保持不变时,各小层内CH_(4)的剩余量随注入井埋深的增加而减小,各小层内CO_(2)的埋存量随注采井纵向间距的增加而提高;③增加注采井纵向距离能够提高CH_(4)增产量和CO_(2)埋存量。结论认为,页岩对CO_(2)和CH_(4)有较强的竞争吸附特性,相关过程是一个复杂的热—流—固耦合过程,该基础理论模拟研究对注CO_(2)置换CH_(4)提高页岩气采收率并实现碳封存具有现实意义,且研究认识对今后相关技术的现场应用提供了理论支撑。

多因子组合的地质灾害易发性空间精度验证

地质灾害的发生是多种因素相互作用、制约和触发的结果。长期以来,研究人员通过统计历史地质灾害所在区域的地质、地形、水文等环境因素预测未来地质灾害可能发生的位置、时间(或频率),即地质灾害易发性评价。地质灾害易发性评价前提工作是进行影响因子选取,而地质灾害发生的影响因子有数十种,是否叠加因子越多模型评价精度就越高?是否存在“最优因子数量”?这一简单而又关键的问题值得探讨。文章以四川省汶川县为例,选取11种广泛应用于地质灾害易发性评价的影响因子,按照4种排列组合模型,叠加3到11个因子信息量获得对应的地质灾害易发性指数分布图。运用成功率曲线确定线下面积值对各个结果进行预测精度评价。试验结果表明,按照初步设定的4种排列组合模型叠加因子数量到8个时,模型预测精度达到最大值;但在因子叠加过程中发现各个因子对于易发性的控制性与个人经验确定的控制性存在一定差异,按照实际因子控制性从大到小与从小到大排列组合后,叠加多个关键因子后模型预测精度才会达到峰值。研究成果表明,地质灾害易发性评价中叠加的因子数量越多,模型预测精度越高,叠加过程中如未加入关键因子,模型预测精度将不会达到峰值,说明地质灾害易发性评价不存在“最优因子数量”。

某高速公路边坡地质灾害发育特征及防治措施

针对某高速公路K16～K33段沿线边坡发生的15个地质灾害点,这些灾害点的成灾类型主要有块体崩落、滚石、剪切滑移及浅表层滑塌。其中块体崩落主要受结构面发育情况和临空条件影响,滚石危害主要受其所处高程和边坡坡角大小影响,剪切滑移失稳主要受中缓倾坡外结构面控制,浅表层滑塌主要受土体或覆盖层密实度和降雨影响,在此基础上,综合考虑各灾害点的发育特征,提出了相应的防治建议。

“4·20”芦山地震地质灾害遥感快速解译与空间分析

2013年4月20日四川省芦山县发生7.0级地震,地震诱发了大量的崩塌滑坡。利用四川省测绘地理信息局和四川省地质调查院提供的芦山县城、太平镇、宝盛乡、龙门乡、清仁乡、上里镇、思延乡等重灾乡镇的震后高精度航空影像进行了地质灾害体的解译,利用GIS分析了芦山地震诱发的崩塌滑坡的空间分布关系和特征。结果表明崩塌滑坡主要受断层控制,距离发震断层3km范围内分布密度最大;坡度是影响崩滑分布的重要因素,崩滑体主要分布在坡度40°～50°范围内;在海拔高度1～1.5km范围内崩塌滑坡密度最大;距水系400m范围内的崩塌滑坡分布密度最大;白垩系泥岩、砂岩出露的地方容易产生大量崩塌滑坡;崩塌滑坡主要集中分布在Ⅸ烈度区。

2022年M_(S)6.8级泸定地震诱发地质灾害特征与空间分布规律研究

2022年9月5日四川甘孜泸定县发生6.8级地震,诱发了大量地质灾害,造成房屋损毁和多处道路阻断,并导致了严重的人员伤亡。快速预测地震诱发地质灾害空间分布对震后应急救援至关重要。为此,成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室利用已建立的地震诱发滑坡近实时预测模型,在震后2 h内,快速预测了地震诱发滑坡空间分布概率。同时,利用震后重点区域的无人机影像和国产高分六号影像,对地震诱发滑坡进行了智能识别和人工解译及现场调查复核,共解译滑坡3633处,总面积13.78 km^(2)。研究发现本次泸定地震诱发滑坡,较2008年汶川和2017年九寨沟地震滑坡,规模相对较小。本次地震诱发滑坡主要分布于鲜水河断裂带和大渡河两侧,呈带状分布,在磨西镇、得妥镇及王岗坪彝族藏族乡等Ⅸ度烈度区相对集中。对控制滑坡空间分布的地形地貌、地质和地震3类因素9个因子进行分析,发现其主要分布在坡度35°~55°、高程1000~1800 m范围内;受断层控制强烈,主要分布在距断层1 km范围内;在花岗岩中最为发育。上述研究成果获得的地震诱发滑坡及受损道路和房屋分布情况,为震后应急救援提供了重要支撑。

“4·20”芦山地震次生地质灾害预测评价

利用汶川地震次生地质敏感性评价模型,以距发震断层的距离、地形坡度、地层岩性、距离水系的距离、海拔高度、PGA为评价因子,对"4.20"芦山地震地质灾害的空间分布进行了快速预测,为野外调查工作提供参考。预测结果显示芦山地震次生地质灾害敏感性高的区域主要是芦山、宝兴、天全、雅安、荥经等县市的山区,并主要集中分布于发震断层附近的芦山县大川镇、宝盛乡、太平镇、双石镇、宝兴县灵关镇、天全县小河乡等区域。

基于动态数据驱动的地质灾害监测预警系统设计与实现

基于地质灾害诱发因素与形成机理,针对地质灾害传统数据管理、实时监测数据处理与分析、预警模型库建设等问题,结合动态数据驱动、多源数据可视化及监测数据实时传输等技术,建立基于动态数据驱动技术的地质灾害监测自动预警方法体系,并采用阈值判别预警、过程跟踪预警以及时空信息的综合分析预警方法,充分采用服务流引擎技术与数据库技术,研制基于网络环境的新型地质灾害动态监测系统,以实现灾害信息实时查询、处理与分析、动态监测曲线的绘制及灾害自动预警等功能。以甘肃省黑方台黄土滑坡监测示范区为例,验证构建的地质灾害实时监测数据与预警模型服务流,系统能够实时反映灾害体的变形情况,并成功预警了黑方台陈家6#滑坡。

基于新一代信息技术的地质灾害监测预警系统建设

地质灾害监测预警是提升主动应对地质灾害能力的重要手段,特别是对于我国西部地区,地质灾害正随着工程建设和资源开发而日益加剧。但受经济发展等因素制约,能实施工程治理的只是少数,更多的是需要利用合理的监测技术进行科学预防。本文从构建地质灾害实时监测预警系统的主要关键技术入手,通过总结新一代信息技术的主要特征,分别提出了基于物联网、新一代移动通信、云计算等技术解决监测数据采集、远程无线传输、结构优化与集成,以及关键信息快速挖掘的思路和方法。在此基础上,研发了基于新一代信息技术的地质灾害实时监测预警系统,并选取了贵州省开阳县龙井湾滑坡进行应用,结果表明该技术方法可行,系统具备一定的可靠性,能为减灾防灾决策提供一定的技术支撑。

“4·20”芦山地震地质灾害特征分析

2013年4月20日四川省芦山7级地震是"5.12"汶川地震后龙门山断裂带又一次强烈地震,初步统计地震触发了1800余处具有危害性的地质灾害点,比地震前增加了14%。地质灾害高发区位于Ⅷ、Ⅸ烈度区的龙门-宝盛-太平-双石、大溪-灵关-中坝-穆坪等区域。地质灾害主要类型为浅层滑坡与崩塌、落石,以崩塌体最为显著,失稳模式为震动-拉裂-滑移、震动-拉裂-错落、震动-偏心滚落3种。地震地质灾害除受控于强震触发作用,陡峻的地形地貌、地形与高程放大效应特征突出,同时软弱的岩性、强风化卸荷作用也是地质灾害产生的物质基础。地震崩塌、滚石的危险区范围Dmax=(0.7～1.3)Hmax,滚石的运动距离dmax≈1.1404 Hmax+6.42,与汶川地震崩塌的研究成果是吻合的。

基于智能手机的地质灾害群测群防终端

群测群防作为一种有效的地质灾害监测预警手段愈发受到重视,针对目前我国地质灾害群测群防工作存在的监测信息逐级传递不及时、信息"失真"等弊端,提出了一种基于智能手机的地质灾害群测群防监测系统的设计方法及实现技术。分析了Android系统的Socket无线通信API和位于不同内网节点进行双向通信的条件,设计了基于智能手机的群测群防终端软件架构,采用GPRS无线通信技术,以公网服务器作为信息转发端,设计了基于TCP协议的信息转发机制,实现了"智能手机终端-公网服务器-内网PC(监测平台)"的3级通信,保证了监测信息的安全性和稳定性。同时对于通信过程控制,在应用层设计了良好的通信机制和数据封装机制,能够大大减少数据传输量和数据传输时间,提高通信效率。实际应用表明:无论是GPRS移动通信还是VPN网络通信,系统能够实现地质灾害群测群防信息的便捷录入与高效稳定传输。

地质灾害监测数据集成系统设计及实现

多源监测数据的自动汇聚和分析是实现地质灾害监测预警的重要基础。针对目前监测数据在集成过程中遇到的问题和困难,同时为了实现地质灾害监测工作的自动化,本文结合项目实际需求,开发了一套"地质灾害监测数据集成系统"。该系统集成了监测数据入库标准、异常数据处理技术等,并将先进的存储理念引入地质灾害监测工作中,借助于系统服务(System Service)的思想,实现了监测数据的自动化处理并实时汇聚入库,在监测数据平台上无缝集成各种监测数据,达到了地质灾害监测自动化的目的。