灾害链理论在地质灾害防治中的应用

近年来,我国大规模的链式地质灾害频发,灾害链研究正成为灾害学研究的热点。灾害链的研究在灾害的预测预警,灾害过程分析和灾后防治中起到了巨大的作用。本文对灾害链理论进行了较系统的介绍,并以万工"7.27"地质灾害为例对其链式发育特征进行了阐述,对灾害防治中采用的断链、削弱、对信息流的重视等策略进行了分析。     

基于知识图谱的城市洪涝灾害链推演及时空特性解析

城市洪涝灾害具有链式传播特性,解析城市洪涝灾害链的传递规律和时空演变特征对于阻断灾害链具有重要意义。本研究以郑州“7·20”特大暴雨洪涝灾害中地铁5号线被淹和京广快速路隧道被淹2个事件为案例,构建知识图谱揭示灾害链传递规律。通过复盘灾害链的演变过程,从中识别灾害链中的诱发点、引爆点、扩散点以及放大点,并着重分析致灾机理以及灾害链的时空特性,以灾害曲线形式直观展示不同灾害链的影响程度。郑州“7·20”洪涝灾害典型案例解析表明,两事件存在多个灾害链阻断时机,在救灾过程中应综合考虑灾前、灾中因素的影响,果断采取断链措施,并且要充分发挥应急措施的时效性,及时阻断引爆点和扩散点,降低洪涝灾害损失。该方法能够应用于链式灾害的复盘,指导分析具体事件的致灾机理和救灾切入点。     

黄土地区地质灾害链研究初探

黄土由于湿陷性、大孔隙、水敏性等特点,导致黄土地区的地质灾害广布,并且各灾种之间表现出明显的链生效应,使得黄土地区地质灾害的成因机理及防治研究愈发复杂。本文通过分析整理黄土地区典型灾害及灾害链事件,归纳了黄土地区灾害的发育现状,详细描述了两条典型的黄土地质灾害链式结构,并以天水大沟滑坡-泥石流灾害为例,阐述了黄土灾害链链生过程中的放大效应。根据黄土灾害研究现状,凝练了黄土灾害链研究中的3个关键问题,针对性地提出各自的研究思路,并指出今后需更加注重黄土灾害链的风险评价及断链措施方面的研究。本文针对黄土地区灾害链研究中若干问题的初步思考,旨在为后续的灾害链研究提供科学建议。     

西南山区典型地质灾害链成灾模式研究

西南山区是中国地质灾害链最发育、成灾最严重的地区。为深入认识区域地质灾害链成灾模式, 文章在系统收集西南山区历史上19次典型重大灾害事件基础上, 分析了地质灾害链的主控因素及成灾特征, 总结了滑坡型、崩塌型、泥石流型3类灾害链分类模式及5种链式成灾过程, 并选择每一类中的典型地质灾害链成灾过程进行了剖析, 在此基础上对地质灾害链成灾机理研究、数据库构建、技术标准体系建设及跨界流域链式灾害风险防控机制构建等进行了展望, 提出了地质灾害链防范建议, 旨在为区域地质灾害防灾减灾规划、重大工程与城镇建设安全提供参考。      

冰雪型地质灾害链高位萌生、动力溃散及物相转化过程剖析北大核心CSCD

受全球气候变暖对高海拔山地区气温放大效应影响,冰雪型地质灾害趋于增多,且普遍呈现链式发育特征,具有灾害类型动态转化、影响范围大、破坏程度高等特点,严重威胁区域内重大工程建设安全。基于实地考察与文献调研方式,将高寒山地区常见冰雪型地质灾害凝练为:冰岩崩、雪岩崩、冰雪型碎屑流、冰碛物堆积滑坡、冰湖溃决、冰川型泥石流6类,并分别剖析各自典型的发育特征;而后,对冰雪型地质灾害3种典型链式组合关系予以剖析,发现:冰雪型地质灾害链普遍存在“高位萌生→动力溃散→物相转化”动态演化过程;据此,对冰雪型地质灾害高位萌生、动力溃散及物相转化三阶段特征及内在机制进行分析,明确了冰雪型地质灾害的“高位萌生→位能转化→侵蚀铲刮→滑移堆积”累积链生放大机理。最后,对冰雪型地质灾害链各演化阶段进行评价模型梳理,认为:新型破碎-扩散模型、Flores接触力模型可用于评价冰雪型地质灾害高位萌生向动力溃散过程;犁切模型可较好描述其侵蚀铲刮与体积放大过程;颗粒流模型、空气润滑模型、超孔隙水压力模型可用于揭示后续的高速滑移堆积特征;而Voellmy流变模型、Bingham流体渗流模型可较好解释其灾害链条的物相转化特征。研究对于科学评价冰雪型地质灾害链动态演化过程具有基础参考价值。     

特大城市外洪内涝灾害链联防联控关键科学技术问题

近年来,特大城市极端暴雨内涝和流域洪水叠加导致的洪涝灾害风险呈增加趋势,造成了重大人员伤亡和财产损失,亟待开展流域洪水和城市内涝灾害链联防联控研究。融合气象科学、水文科学、信息科学、防灾减灾科学等多学科理论与方法,重点解决城市外洪内涝组合致灾机理与灾害链风险传递规律关键科学问题;突破流域-城市一体化协同监测与早期风险感知技术、城市外洪内涝链生灾害智能预警与定向发布技术、跨尺度洪涝耦合模拟与联合防控场景推演技术、城市洪涝联防联控应急预案编制与智能化决策技术等4项关键技术。构建以空天地气象水文协同观测、社会经济多源信息汇聚分析、灾害动力模型推演为基础的联防联控应急指挥决策业务系统,突出实时性、动态化、精准性和智能化,支撑特大城市外洪内涝全过程预报、预警、预演、预案“四预”业务实践。     

兰州老狼沟黄土微地貌灾害链时空分布特征与危险性模拟研究

黄土洞穴和滑坡是黄土高原独特侵蚀作用下的微地貌景观,反映了地貌快速演化链式过程,具有分布广、发育密度高等特点,严重威胁了我国西北地区人居安全。本研究以老狼沟小流域为研究对象,利用现场调查、GIS空间分析、无人机测绘以及数值模拟等手段开展了黄土微地貌灾害链时空分布特征和危险性模拟研究。结果表明,老狼沟研究区内发育黄土洞穴、滑坡、浅沟的数量分别为134个、38个和81个,黄土洞穴密度约为159个/km2,占研究区总面积的1.88%。黄土洞穴多位于TWI高值的凹地形区域,呈线状展布排列,与浅沟发育密切。研究区2001~2021年五期核密度估计结果显示高密度中心均位于西侧斜坡,面积约为5.91×104 m2,长轴、短轴、面积、高程、周长的空间集聚程度更高。黄土微地貌灾害链演化模式可以总结为原生地貌阶段、早期侵蚀阶段、加速侵蚀阶段、侵蚀贯通阶段、局部破坏阶段。洞穴环境加剧了水分入渗程度,更易引发滑坡发生。模拟结果显示潜在滑坡运动能够对阶地建筑物造成严重破坏,受灾面积约为2.02×104 m2,滑坡运动过程为150 s,平均堆积厚度约为9.2 m,最大运动距离约为651 m。本研究是揭示黄土洞穴发育规律及其灾害链效应的有益探索和尝试,为黄土高原城镇防灾减灾提供参考。     

基于灾害链效应的小秦岭乱石沟矿渣堆危险性评价

矿产开采过程中,大规模不合理的矿渣堆弃以及高强度降雨等所引发的矿渣碎屑流,对矿山的正常生产和人员安全带来了巨大的风险。由于矿渣堆普遍沿沟谷呈串珠状分布,若下级渣堆受到上级矿渣碎屑流的冲击、加载作用,其失稳起动概率及渣流量将明显增加,这种空间逐级影响所表现出的灾害链效应是矿渣碎屑流灾害作用的重要特征。以小秦岭乱石沟为例,在对研究区内矿渣堆详细调查的基础上,首先以矿渣堆高度、坡度、方量、是否堆载振动、底床坡度以及降雨汇流累积量6项指标对矿渣堆的危险性进行评价。其次,采用UBCDFLOW方法,考虑碎屑流的路径宽度、平均坡角及流动类型,估算碎屑流的滑移距离。最后,在此基础上从风险评价与预测的角度出发,综合考虑矿渣堆碎屑流的链状逐级影响,以及下级渣堆位于上级渣堆碎屑流冲击范围内的相对位置,得到灾害链效应下的矿渣堆危险性评价。计算结果表明考虑灾害链效应后,乱石沟内受碎屑流影响的矿渣堆的破坏概率明显增加,研究结果也为矿山沟谷流域矿渣堆灾害的风险评价及防治规划设计提供依据。     

元阳梯田滑坡泥石流灾害链致灾模式研究

以元阳梯田滑坡泥石流灾害链为研究对象,以野外精细化调查为基础,结合室内试验模拟,对试验中滑坡泥石流演化过程和基质吸力变化进行分析,对灾害链致灾模式展开研究。试验共设置两种工况共3组试验,其中暴雨工况试验共进行了两次,挑选试验结果较好的一次工况进行分析,试验结论为灾害治理和区域减灾提供依据。研究结果表明,滑坡泥石流灾害链致灾过程极为复杂,降雨使得坡面碎石块大量出露之后,地表水流速也会逐渐降低,更有利于地表水入渗,梯田边坡受持续强降雨影响发生滑动后演化为泥石流继续沿梯田区运移,上部坡体形成巨大临空面,不稳定性增加,相比于持续暴雨而言持续中雨诱发坡体滑动所需时间更长,滑坡破坏力相比暴雨偏小,该灾害链致灾模式分为滑坡致灾和泥石流致灾,前者破坏力较大,后者影响范围较大,且不同区域致灾程度差别较大。     

初论地球自然灾害系统

在地核和太阳强大的热能驱动下,开放的地球系统固液气态物质发生不同尺度的循环运动。流体运动是地球物质运动的主导因子。地球不均匀热结构导致流体不均匀流动,涉及固流气耦合、天地耦合、地气耦合、洋陆耦合和盆山耦合,产生能量链、物质链、结构链、事件链、资源链、能源链、灾害链和环境链。地球内部热动力及其相关的重力、应力、引潮力联合作用于地球某个特殊部位,形成一系列具有成因联系、时空联系、前兆联系的自然灾害。通过灾害链的时空结构和有成因联系的前兆异常可以预测灾害,能够有效地防灾。地热异常区与灾害多发区吻合。在合适的构造部位系统开发地热和地气,能够有效地减灾和减排,并彻底改善能源结构,消除能源危机。     

基于无人机载LiDAR的采煤沉陷监测技术方法——以宁东煤矿基地马连台煤矿为例

探索采煤地表沉陷的高新监测技术方法是推动采煤沉陷监测的重要工作,无人机载LiDAR采煤塌陷监测技术是无人机与LiDAR构建的一种新型低空三维空间测量技术。以宁东煤炭基地马莲台煤矿采煤沉陷区为例,采用无人机机载LiDAR监测技术获取了2017年4月及8月2期三维点云数据,通过数据三维建模和沉降信息提取,得到了地面沉陷情况的三维立体图,监测出了3处地面沉降区,并利用实测水准点和已有GPS自动监测站数据,对该技术监测地面沉降的精度进行评估。研究结果表明,无人机机载LiDAR监测技术方法可满足采煤塌陷的立体监测需求,具有机动灵活、成本低、效率高、精度高等特点,未来可在类似地区推广应用。     

Proposal of a National Mitigation Strategy Against Earthquakes in Turkey

While laboratory and analytical studies can provide valuable information about earthquake hazard mitigation, the most effective educator is the impact of a full-scale earthquake on a full-scale city. The recent earthquakes in Turkey showed that the governmental as well as individual attitudes towards earthquakes did not represent proportionate responses to the risk levels concerned. Turkey had weaknesses in preparing, planning, mitigating and responding to disasters in spite of the known seismic vulnerability of the country. Many steps have been taken after 1999 earthquakes in Turkey, however, the preparations largely concentrate on the response and recovery phases and a fundamental step to reform the current disaster management system and steps to rehabilitate the vulnerable building stock has not been undertaken until today. This would involve changing the present laws and regulations and de-centralising the disaster management system. The aim of this paper is to propose a national mitigation strategy for Turkey for a time-frame of 10 years. The model proposed is a very comprehensive model for earthquake risk reduction in Turkey and within this context, the legislative and technical aspects of mitigation will be discussed in detail. Strategies for mitigating and retrofitting the existing building stock will also be proposed.     

冰川泥石流形成机理研究进展

由于冰川泥石流的广泛分布及其发育地的特殊性使得对其开展全面治理较为困难,因此,有效开展冰川泥石流的预警预报具有重要意义.虽然近年来对冰川泥石流的研究有了较多的成果,但目前对其形成机理的认识还存在很大的局限,在很大程度上制约了防灾减灾的进展.为深入探讨冰川泥石流的形成机理,文章回顾了国内外学者在相关领域的研究成果,系统总结了现有冰川泥石流形成机理的研究现状,并对冰川泥石流形成机理的未来研究方向做了展望.     

灰色GM(1,1)模型在汶川县泥石流活动趋势预测中的应用

泥石流的发生是一个动态变化的过程,灾变时间及活动强度具有明显的非线性特征,认识和掌握泥石流发生、发展规律,对未来泥石流活动趋势进行预测,是地质灾害防灾减灾与宏观规划防灾预案工作的基础。本文以四川省汶川县1960~2010年50a的泥石流灾情数据作为原始数据序列,建立灰色GM(1,1)灾变预测模型,采用2011~2019年9a泥石流灾情数据来验证模型预测精度。为了提高预测精度,采用傅里叶变换修正误差残值。经计算GM(1,1)模型的预测结果相对误差为3.582%,傅里叶变换误差修正后相对误差为0.073%,预测结果与实际发生年份一致,并预测未来一段时间汶川县将于2033年或2034年、2051年或2052年发生大规模群发性泥石流。     

北京西山地区采空塌陷特征及监测方法探讨

北京地区采空塌陷灾害主要分布于北京西山地区,造成地面的沉降或者陷落,进一步造成地面建筑破坏,公路、铁路、管线等线状工程扭曲损毁,农田、林地损毁,甚至造成人员伤亡。近年来,随着国家和地方政府产业政策的逐步调整,北京市逐步关停了所有小窑及大部分乡镇煤矿,但历史遗留的地下采空仍然威胁着人民群众的生命财产安全,介绍了国内外对采空塌陷灾害进行监测的几种技术方法,尝试探讨了适合于北京市西山地区的采空塌陷监测技术方法,为首都的防灾减灾提供参考。     

构建中国自然灾害防灾减灾新体系

在全面建成小康社会的决胜阶段即“十三五”时期,我国进一步加大了防灾减灾科技投入,以防灾减灾业务需求为导向,围绕国家战略部署和防灾减灾业务链、创新链实施了一批重大科技项目,形成了成灾理论研究、关键技术研发、仪器装备研制、应用示范、专业队伍建设等综合防范体系,为“十四五”我国新时期自然灾害防治创新体系的构建打下了坚实的基础,并促进了中国特色防灾减灾事业的持续稳固发展。     

基于光纤传感的石膏矿地面塌陷监测预警系统

近年来,江苏省邳州市北部石膏矿区发生了20多起采空塌陷灾害。由于传统的采空区地表土体变形监测方法均难以满足采空区地面塌陷监测超前预报的要求,为解决石膏矿区采空塌陷监测预警机制缺乏的问题,邳北石膏矿区开展了基于光纤传感技术的监测预警工作。根据前期调查分析和数值模拟等成果推导石膏矿地面塌陷机理,并采用光纤传感器对采空区上覆...     

强降雨条件下碎屑岩滑坡远程运动模拟分析——以牛儿湾滑坡为例

中国西南砂泥岩地层山区在强降雨条件下频发远程滑坡灾害, 是防灾减灾领域亟待解决的关键问题。以2020年7月13日重庆武隆牛儿湾滑坡为例, 通过无人机航飞、野外调查和地质条件分析等手段, 运用PFC3D模拟, 对中国西南砂泥岩地层山区强降雨条件下流化滑坡远程运动成灾模式开展研究。研究结果显示: 独特的地层结构(上部为第四系残坡积土, 下部为砂泥岩)是导致滑坡顺层失稳, 并远程流化运动的根本原因; 强降雨条件是导致滑坡深层失稳、整体下滑, 同时使表层残破积土层饱水流化远程运动的关键影响因素; 顺层滑坡远程流化成灾模式主要表现出下层整体滑移、中层粗细颗粒混合和上层饱水流化的特征, 流化过程可分为整体高位失稳—混合加速—运动流化堆积三个阶段。基于以上研究, 认为砂泥岩地层山区的远程流化滑坡风险调查与预测过程应当充分基于滑体远程流化运动的成灾特点进行调查与评价, 以此为防灾减灾提供定量化科学依据。      

高位高能岩崩研究现状与发展趋势

高位岩崩作为高山峡谷区、海岸、交通廊道、露天矿山常见的地质灾害类型之一,具有泛生性、突发性、隐蔽性及致灾严重性等基本特性.近年来,伴随全球地震频发和气候急剧变化,高位高能岩崩事件显著增多,造成严重的生命财产损失.目前,高位高能岩崩识别和预警技术、失稳和运动机理、灾害链效应成为国际地球科学领域的研究热点之一.本文从岩崩早期识别、失稳和运动机理、综合防护技术措施等方面归纳总结了目前的主要研究成果,并提出了岩桥损伤识别方法、动态监测技术、稳定性动态评价方法、早期预警模型、运动机理和综合防控技术是亟待解决的科学问题和技术难题.这些问题的解决将有助于高位高能岩崩综合防治.      

Regional disaster risk evaluation of China based on the universal risk model

A comprehensive understanding and scientific evaluation of natural disasters risk is not only the basis of disaster prevention and mitigation, but also the urgent needs of the economic and social sustainable development. Disaster risk evaluation index system in accordance with Chinese reality was constructed, which contains 5 second-class indicators and 28 third-class indicators; moreover, the universal risk evaluation model was designed combined with nonlinear damage evaluation method; then, the disaster risk of China’s 31 provinces was evaluated, as well as the urban risk ranking and risk map of 31 provinces were presented. The evaluation results can make us see the urban risk situation clearly and intuitively, which helps the related department to clearly focus on their work, as well as provides theoretical guidance for the national and local disaster prevention and mitigation planning.