甘肃积石山Ms 6.2地震次生地质灾害分布规律与发育特征

地震是诱发山区地质灾害最主要的原因之一.受发震构造、岩体强度、地貌形态等的综合影响,地震诱发的次生地质灾害通常具有显著的分布规律和发育特征,揭示该规律对抗震救灾和风险评估具有极为重要的支撑作用.2023年12月18日23:59,甘肃省积石山保安族东乡族撒拉族自治县发生Ms 6.2级地震,在甘肃省和青海省造成严重的人员伤亡和财产损失,地震导致部分在册地质灾害隐患点危害加剧,同时诱发大量新生地质灾害,以崩塌、滑坡、泥石流为主要类型.震后,通过快速的遥感解译和实地调查,获取了此次地震次生地质灾害隐患数据集,结果显示地震导致新生崩塌灾害多于滑坡,而诱发滑坡数量相对较少,加剧泥石流的数量不多;空间特征表现为受逆冲构造“上下盘效应”和软弱黄土地质环境的显著控制;地貌条件,尤其是坡度、坡向和相对高差显著影响同震灾害的空间分布.

甘肃省白龙江流域不同岩性滑坡降雨阈值研究

降雨引发斜坡破坏的阈值是地质灾害预警的基础。文章以2004—2019年白龙江流域甘肃段5个县区内因长期强降雨引发的滑坡作为研究对象,采用频数法研究不同岩性特征的滑坡降雨预警阈值。构建了不同概率等级下,引发滑坡的事件降雨量(event rainfall)与降雨历时(duration of rainfall)之间的关系模型,并给出了下限临界累计降雨阈值。通过2020年陇南武都区暴洪灾害引发的滑坡特征及降雨数据验证,滑坡前雨量计监测获得的累计降雨量与模型给出的临界累计降雨阈值基本相符,对持续强降雨引发的滑坡灾害的预警具有指导意义。

中巴经济走廊地质灾害研究进展与展望

中巴经济走廊(CPEC)是连接中国与南亚、西亚的重要通道.CPEC北部大部为青藏高原、帕米尔高原山区,具有独特复杂的地质结构、活跃的构造运动、多样的地形地貌、多变的环境气候背景.CPEC内滑坡、泥石流及冰川跃动等相关灾害多发,影响着CPEC的安全建设和运营,面临巨大风险和挑战,地质灾害亦给当地社会和人民带来巨大损失.本研究系统总结了CPEC滑坡、泥石流及冰川相关灾害识别编目及成因、地质灾害评价、灾害防治与减轻等方面研究现状.针对当前研究存在的5点不足:孕灾背景研究较为薄弱、灾害早期识别有待进一步加强、灾害特征与机制揭示不够深入、灾害评价及方法有待发展、地质灾害综合防治有待提升等,提出相应建议.提出三方面展望:开展CPEC环境地质普查、地质灾害详查,建立完备的地质灾害本底数据;促进建立适于CPEC的地质灾害空天地联合监测识别技术体系,促进卫星数据共享体系升级;开展系统全面的地质灾害防治、风险评价、减灾与灾后恢复研究等.

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.

基于InSAR技术的秦岭南部略阳县潜在滑坡灾害识别研究

秦岭山区因构造活动、人类活动、气候变化等多重因素作用而面临较高的地质灾害风险,由于地形高差大、坡度陡,植被覆盖率高,滑坡灾害识别调查难度高,急需发展先进的地质灾害监测识别技术体系,提升高植被覆盖山区地质灾害隐患详细调查识别能力。不同的InSAR技术和SAR数据有各自的优势,单一InSAR技术难以在高植被覆盖山区进行区域变形监测和地质灾害隐患识别。本研究结合多种InSAR技术和不同波段SAR数据的探测优势,对秦岭南部山区略阳县城关镇的110 km2范围进行对地观测,综合光学遥感解译和野外调查,识别出滑坡地质灾害隐患点共52处。研究表明:(1)在高植被覆盖山区,D-InSAR技术和L波段SAR数据的应用,能够提升识别高植被覆盖山区潜在滑坡位置和范围的效率。而时序InSAR技术和Sentinel数据可应用于典型灾害点时间变形模式分析。(2)略阳县滑坡主要为黄土滑坡、堆积层滑坡、黄土基岩滑坡三类;不稳定斜坡主要有陡峭风化基岩不稳定斜坡、不稳定人工边坡,破坏形式主要为基岩崩塌、剥坠落及黄土斜坡崩滑、泥流等;本研究所识别的潜在地质灾害可为略阳县防灾减灾工作提供数据支持,提出的InSAR潜在地质灾害早期识别方法体系可为秦岭及类似高植被覆盖山区地质灾害监测识别提供方法参考。

舟曲断裂带滑坡灾害效应与防治对策研究

舟曲是我国滑坡灾害最严重的地区之一,其中断裂带滑坡活动频繁,危害巨大。文章在综合遥感、变形监测和现场调查的基础上,研究了断裂带滑坡特征及其灾害效应,提出了风险防控对策。研究表明:(1)断裂带滑坡形态上主要为长条形和簸箕形;滑体、滑床一般为板岩、千枚岩碎块石组成,滑带土为含砾黏土;滑坡具有多级、分块活动特征且块体差异性滑动特征显著;滑坡一般为慢速滑动,具有蠕滑特征;滑坡具有降雨敏感性特征,深层滑坡对降雨响应有明显的滞后性。(2)断裂带滑坡的成灾模式主要为慢速滑动过程中的蠕滑拉裂效应和冲击推挤效应,滑动后的堵江淹没效应、挤压侵蚀效应,以及社会影响效应等。(3)断裂带滑坡规模较大,地层破碎,治理条件差,工程治理措施难以奏效。但其突发性不强,应以管防为主,宜采取用地管控、监测预警、避险搬迁等防治措施,慎用工程治理措施。

基于GMS的三维地质建模与地下水数值模拟——以永靖县黑台为例

在总结三维地质建模与地下水数值模拟常用软件基础上,选用GMS软件,在黄土台塬灌溉典型区域甘肃省永靖县黑台,开展三维地质建模,结合研究区内部钻孔、边界高程、地层高程数据等基础资料,建立实体地层模型,利用建模结果,综合台塬水文地质条件,建立水文概念模型与数学模型,使用软件内MODFLOW数值计算方法,在高密度电法反演地下水位信息验证下,获得研究区地下水数值模型.结果表明,模拟所得三维地层模型有很好的可视性,能直观展示研究区地层分布情况;地下水水位值与高密度电法反演地下水位分布在台塬中部地下水位有很好的对应关系.

高山峡谷区滑坡-泥石流灾害链成灾模式与危险性评价——以舟曲立节为例

以舟曲立节滑坡-泥石流灾害链为例,在快速探测滑坡变形特征与内部结构的基础上,分析立节滑坡-泥石流的成灾模式,基于数值模拟开展不同情景下灾害链的危险性定量预测,建立“光学遥感回溯分析-地球物理快速探测-数值模型定量评价”的滑坡-泥石流灾害链危险性综合评价方法,可为青藏高原及周边地区类似灾害链风险预测与应急处置提供参考.立节滑坡是受断裂带控制的黄土-碎石土堆积层滑坡,滑坡崩解滑塌区松散滑坡体和堆积区坡面、沟道堆积物是北山沟泥石流的主要物源,被地表径流侵蚀夹带转化为泥石流,形成滑坡-泥石流灾害链,对沟口立节镇造成严重威胁.为评价可能发生的滑坡-泥石流灾害链效应,利用MassFlow与BASEMENT综合数值建模方法,对滑坡的堆积以及不同降雨情景下可能形成的泥石流的流量、流速、堆积情况进行评价预测,结果显示,假设滑坡强度降低后,有约3.52×105m3滑坡物质极易转化为泥石流,在极端降雨条件下会出现泥石流堵江灾害.

泥石流堆积扇堵江溃决过程及堰塞坝堵江概率

结合2020年构林坪溃决型泥石流模拟试验,分析泥石流堵江过程及河流侵蚀能力,提出堵江堰塞坝堵江概率判别标准,为泥石流堰塞坝工程治理提供参考.重新定义颗粒的面积相关形状系数及体积相关形状系数,可应用于各类不规则形体.从颗粒粒度角度得出泥石流堆积“粗颗粒物质快速移动沉积-细颗粒物质慢速被侵蚀”的特征;从堰塞坝堵江过程角度得出“堆积扇逐层沉积-河流薄弱侵蚀”特征;从沉积侵蚀速率角度得到构林坪流域堵江阈值,且当泥石流颗粒粒度较细时,泥石流沉积速率对该阈值的影响将显著提高,粒度较粗时,以河流侵蚀速率为主要因素.

青藏高原东北缘文县活动断裂带滑坡发育特征

文县活动断裂带位于青藏高原东北缘,白龙江流域下游,区内构造运动活跃,发育大量滑坡地质灾害,近年来,受地震、降雨、人类活动等因素影响,滑坡复活灾害愈加频繁。研究通过目视遥感影像解译和野外现场调查,共获得区内历史滑坡472处,活动滑坡54处,系统总结了滑坡的发育特征和空间分布特征。研究表明:历史滑坡以堆积层滑坡为主,平面形态以舌形和复合型为主,面积集中在0.3 km^(2)范围内,面积和高差呈正相关;滑坡多集中分布在高差小于700 m,25°~45°的斜坡,阳坡,距断层3 km内(1 km^(2)以上的滑坡主要分布在断层2 km内),千枚岩、板岩以及层状变质岩+灰岩地区,白龙江、白水江及其一级支流的河谷岸坡,人类活动强度较大的地区。活动滑坡发育特征与历史滑坡具有类似特征。因此,文县活动断裂带对区内滑坡灾害发育特征和空间分布具有主导控制作用,大型及以上滑坡受断裂带控制作用较为明显。此外,滑坡发育还受控于区内软弱岩性组合、地形地貌、河流水系分布、土地利用类型和人类活动强度等因素。

缓倾黄土滑坡稳定性分析及阈值研究——以廖集村滑坡为例

以天水廖集村缓倾黄土滑坡为例,通过多种试验手段获取滑坡特征参数,建立非饱和入渗与稳定性分析的滑坡耦合模型,基于降雨入渗过程和斜坡失稳机制分析,着重在初始条件变化下,求得相应状态下考虑降雨过程的雨强-历时滑坡阈值.数值模拟结果表明:干燥状态下,土体下渗困难,仅对表层含水率影响明显,而湿润状态下,下渗迅速,基质吸力显著降低,在更短的时间滑坡即会失稳.故湿润状态下,降雨强度-历时滑坡阈值的判据标准低于干燥状态,降雨持时<150 h且雨强>1.2mm/h的组合区间即会发生滑坡,多为强降雨天气.干燥状态时,降雨持时>200 h,雨强为0.41～2.08mm/h为滑坡发生的优势组合区间,往往为连阴雨天气.

考虑优势流作用的降雨入渗边坡可靠度分析

降雨诱发滑坡是世界上最普遍的地质灾害,而关于降雨入渗对边坡的可靠度分析,优势入渗的影响被长期忽视。使用Comsol Multiphysics对降雨条件下优势入渗做数值求解,利用无限边坡模型计算边坡安全系数;并应用改进Cholesky分解法生成空间相关随机场,使用蒙特卡洛方法分析降雨过程中边坡的可靠度。结合确定性与可靠度计算对比均质入渗与优势入渗在降雨过程中边坡安全性变化:(1)降雨强度较低时,优势入渗安全性较好,而降雨强度较高时,均质入渗更稳定;(2)均质入渗中参数空间变异性是边坡失稳破坏的关键因素,而优势入渗的边坡失稳则由湿润峰快速推进所导致;(3)针对优势入渗模型研究,发现基质域与优势域水力交换强度较大时边坡有更大概率失稳,而较小的水力交换强度可能影响边坡底部的失稳破坏。

活动构造断裂带巨型滑坡活动特性研究——以白龙江流域大小湾滑坡为例

白龙江流域坪定-化马断裂带内发育大量滑坡,已发生了多起重大滑坡灾害.大小湾滑坡位于白龙江左岸,为典型的活动断裂带蠕滑型滑坡.近年来受集中降雨、构造活动等因素影响,老滑坡局部出现复活迹象,处于不稳定状态.本研究通过地表变形监测、野外现场调查、遥感影像解译等,对大小湾滑坡的地质环境条件、发育特征和活动特性进行研究.结果表明,滑坡活动的整体性不明显,但分块差异性活动突出.根据运动和变形特征,将滑坡分为5个区域:中部的两处次级滑块、中部次级黄土滑坡及前缘复活的两个滑块.其中,中部的次级滑块陡坎极度发育,堆积大量基岩碎石块;临江前缘活动最为强烈,坡体破碎,裂缝发育,路面鼓胀塌陷严重.在未来的变形和运动中,前缘滑块极有可能在降雨的诱发下继续发生变形,形成滑坡堵江灾害链,严重威胁滑坡上游村镇和下游舟曲县城居民的生命财产安全,灾害风险极为严峻.

基于卷积神经网络模型的区域滑坡敏感性评价——以川藏铁路沿线为例

在遥感解译、野外调查及前人研究的基础上,基于共线性诊断与极端随机数算法对13个影响因子的相关性和重要性进行评估,运用一维卷积神经网络构建川藏铁路沿线滑坡敏感性评价模型,使用受试者工作特征(ROC)曲线进行精度验证.结果表明,影响该区滑坡发育的主控因子为距河流距离、道路与断层的距离以及岩性,敏感性极低、低、中、高、极高的面积分别占总面积的66.30%、10.98%、7.55%、6.91%和8.26%.敏感性高的区域主要分布在河流、道路两侧和断层发育的区域;全线滑坡敏感性高低呈分段式分布,在山南-朗县段、波密-理塘段最为严重;一维卷积神经网络的ROC曲线下覆盖的面积为0.958,能有效地进行该区域的滑坡敏感性评价.

黄土斜坡内部水分二维成像研究——以黑方台罗家坡滑坡为例

黄土高原地区受构造活动及河流侵蚀形成的大量黄土斜坡,在降雨及农业灌溉等条件影响下,每年会有大量黄土滑坡发生,因此,准确揭示黄土斜坡内部水分空间分布规律及运移特征对于理解黄土滑坡机理和预警预报极其重要。本文利用电阻率层析成像技术(ERT)及模型模拟的方法对斜坡内部电阻率与含水量关系进行量化,并结合surfer软件进行斜坡内部水分二维成像。黄土电阻率与地层物理化学参数相关性分析表明:黄土斜坡中地层含水率是地层电阻率发生变化的主导因素;基于Archie公式的模型拟合结果能更准确地量化电阻率与含水量特征关系;地层水分二维成像结果可以直观地显示斜坡内部水分时空演化。本研究定量化且更直观地对黄土斜坡内部的水分分布特征进行描述,可为黄土滑坡预报预警提供最直接有效的数据资料。

基于SBAS-InSAR的延安新区地表沉降监测与分析

以延安新区为研究区,采用SBAS-InSAR方法对2015年建成之后的地面沉降进行监测分析,结果表明, 2015-2019年延安新区雷达视线方向形变速率为-52~13 mm/a,垂直向形变速率为-74~18 mm/a.通过克里金插值发现延安新区有2个明显的西北-东南向的带状沉降区域,最大的沉降区域从南至北贯穿新区;新区东侧有两块抬升区域,抬升量较小.沉降主要发生在填方区,抬升发生在挖方区,填方区沉降速率呈现慢-快-慢的形变规律.经野外现场验证,该形变监测结果与实际情况吻合.

中巴喀喇昆仑公路沿线滑坡识别编目及特征数据集

本数据集是基于地表形变速率监测、光学遥感解译、野外实地调查验证进行滑坡识别,综合应用哨兵1号(Sentinel-1A)数据、数字高程模型(DEM)、地质图、地震分布、降水与植被等数据得到的最新中巴喀喇昆仑公路沿线滑坡分布及特征数据集。滑坡编目数据通过地表形变监测与室内遥感解译、野外逐一调查验证、内业修正及属性提取而获得。本数据集中,喀喇昆仑公路沿线滑坡总体分布范围为34.5°N-39.5°N,72.5°E-76.0°E,编目了中巴喀喇昆仑公路两侧十公里缓冲区内762处滑坡。本数据集包含4个文件:1)以中巴喀喇昆仑公路十公里缓冲区为研究区的矢量边界文件;2)滑坡多边形矢量文件;3)滑坡点矢量文件;4)统计每处滑坡属性特征的文档,其属性参数(字段)包括:编号,滑坡类型、面积、经度、纬度、高差、坡度、坡向、岩性、降水、归一化植被指数(Normalized vegetation index,NDVI)、距断层距离、距震中距离、距水系距离、距喀喇昆仑公路(Karakoram Highway,KKH)距离等。对遥感识别工作进行了评定,发现InSAR监测结合光学遥感解译识别的968处斜坡中有78.7%(762处)得到了准确验证。本数据集是目前中巴喀喇昆仑公路全线最新的滑坡编目及特征数据集,数据具有良好的现势性,是未来深入定量研究中巴喀喇昆仑公路沿线乃至中巴经济走廊滑坡灾害及风险的必要数据。

基于InSAR的潜在滑坡人工智能识别——以延安宝塔区为例

基于合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术,结合热点分析和机器学习算法,进行区域高形变斜坡自动提取和潜在滑坡人工智能识别研究,以提升潜在滑坡识别效率和准确性,解决传统人工调查和目视解译无法有效识别位于高位、隐蔽性较强的潜在滑坡问题.结果表明,基于热点分析自动提取20处高形变区域,提取正确率、错分率和漏分率分别为74.31%、25.69%和11.80%,证实热点分析方法能够有效应用于InSAR高形变区自动识别和提取.基于识别的高形变区,结合历史滑坡灾害发育特征,利用机器学习算法建立潜在滑坡预测模型,采用表现最佳的自适应提升模型对自动提取区域进行预测,预测召回率和准确率分别为81%和65%,能够实现潜在滑坡的有效识别.

基于光学影像的滑坡位移提取方法及应用

为实现通过遥感手段对滑坡灾情进行评价、对滑坡滑动性质做出判断的目的,本文以不同时间的Sentinel-2和UAV影像为数据源,采用光学遥感影像配准与关联(COSI-Corr)方法提取江顶崖滑坡的水平位移。对比分析了以同源和多源影像为数据源的计算结果,探究COSI-Corr对多源影像数据的兼容性。同源数据的试验结果表明,2018年江顶崖滑坡最大位移为140 m,平均位移为20.6 m。滑坡上部位移大于下部位移,即反映出该滑坡为推移式滑动。此外,结合降雨资料分析了滑坡的诱因。以多源影像为数据源,提取出了正确的滑动特征,表明了COSI-Corr支持多源影像融合关联。根据研究成果可判断灾情规模,为灾后工程治理提供参考,同时COSI-Corr也拓宽了UAV影像的应用范围。

白龙江流域滑坡降雨临界值

白龙江流域是我国降雨型滑坡灾害最严重的区域之一,雨季灾害多发,严重威胁民众生命财产安全。通过研究滑坡和降雨的关系,可以更为准确地预测区域内的滑坡。本研究针对地面降雨观测数据稀缺的白龙江流域,基于滑坡编目和TRMM降雨数据,构建了基于最佳时间尺度及考虑前期雨量的I-D降雨阈值,并探讨不同岩性、降雨雨型及大型地震对阈值曲线的影响。结果表明:(1)基于近一次降雨事件的降雨阈值I=2.673D^(-0.730)(3 h≤D≤195 h),其具有较高的准确性和可信度,可用于短时连续降雨的滑坡预警,基于12 d累积降雨历时的阈值I=8.377D^(-0.878)(3 h≤D≤288 h)可用于长历时间断降雨的滑坡预警。(2)岩性越坚硬的斜坡阈值越高,具有软弱夹层的斜坡更易形成滑坡;大型地震会破坏地质环境背景,造成阈值曲线显著波动;流域内滑坡产生主要受长历时中低强度降雨的驱动。研究结果表明通过卫星降雨数据构建滑坡降雨阈值具有可行性。本研究可为白龙江流域及类似数据稀缺地区滑坡的气象预警和风险防控提供参考。