地震崩塌滑坡危险性应急评估模型效果对比——以2022年6月1日MW5.8芦山地震为例

震后快速准确获取同震崩塌滑坡的分布范围和评估可能的灾害损失对地震灾害应急救援和安置规划至关重要,2022年M_W5.8芦山地震为开展不同评价模型在区域地震崩塌滑坡的快速评估研究提供了宝贵窗口。文中选用基于机器学习方法建立的新一代中国地震滑坡危险性模型(下文称Xu₂₀₁₉模型)和简易Newmark模型进行了2022年M_W5.8芦山地震崩塌滑坡快速应急评估研究,基于本次事件的地震滑坡数据库(包括2 352处崩塌滑坡,面积为5.51km²),探讨2种模型的准确性和适用性。结果表明,基于Xu₂₀₁₉模型计算得到的崩塌滑坡面积为5.07km²,与实际崩塌滑坡面积十分吻合,而基于Newmark模型计算预测的崩塌滑坡面积达21.3km²。从评估结果的空间分布上来看,2种模型预测的高危险区域基本一致,高危险区域基本位于发震断层的上盘。但Xu₂₀₁₉模型对于西北区域(崩塌滑坡集中发育区)的危险性预测明显偏低,而Newmark模型对西...     

基于时序InSAR技术的新磨村滑坡发生前后变形研究

基于时序InSAR技术,并结合现场调查,采用新磨村滑坡发生前30景SAR数据和滑坡发生后36景SAR数据对滑坡及周边区域形变进行监测,结果表明:①新磨村滑坡发生前,坡脚未探测到明显的变形,但滑源区有明显的变形迹象,主要变形发生2016年和2017年,滑源区坡体经历了“缓慢变形-加速-暂时稳定-再加速-滑坡发生”过程;②新磨村滑坡发生后,在坡脚堆积区东南部形成一个不稳定变形体,累积变形量较大,雨季有加快变形趋势,尚未达到稳定状态;③根据新磨村滑坡前、后变形规律,滑坡发生前、后地表变形受降雨影响明显。     

2022年1月8日MS6.9青海门源地震震前三维地壳变形与应变分配

2022年01月08日在祁连山断裂带中东段的青海门源县发生了M_S6.9强震,然而,迄今为止对于该地区的三维地壳变形特征和强震孕育背景鲜有研究.本文基于高精度的GPS和水准等大地测量资料,厘定了该区域主要活动断裂的滑动速率,并分析了此次地震之前的三维地壳变形特征和强震孕育背景.研究结果表明,(1)祁连山断裂带中东段地壳变形呈现出较强的左旋剪切和缩短变形,且地壳缩短主要以垂直隆升的形式实现;(2)托莱山断裂的走滑、缩短和垂直速率分别为2.5±0.3 mm·a^-1、1.3±0.4 mm·a^-1和1.2±0.6 mm·a^-1,高于其北侧的民乐—大马营断裂的1.1±0.3 mm·a^-1、0.8±0.3 mm·a^-1和0.5±0.5 mm·a^-1,冷龙岭断裂的走滑和缩短速率分别为3.1±0.7 mm·a^-1和3.0±0.6 mm·a^-1,结合应变率场,表明该区域地壳变形满足连续—弥散变形模式;(3)此次...     

韧性城市建设视角下的宁波市综合防灾减灾规划

基于韧性城市建设的内涵与目标,综合多种灾害类型,构建了城市综合防灾减灾规划内容体系。以宁波市综合防灾减灾规划为例,从4个方面提出了综合防灾减灾规划建议:(1)基于灾害综合风险,通过布设灾害防御基础设施和提升灾害监测预警能力,加强台风、地质灾害等重点危险区域防御能力,构建韧性城市防御体系;(2)结合风险空间分布与城市长远发展规划,优化整体安全布局,构建基于安全分区的韧性城乡空间规划;(3)构建多灾兼顾的应急保障设施及海空陆铁一体化的应急救援体系,实施分区性部署,强化城市应急保障设施建设;(4)强化智能化灾害风险监测预警能力建设,构建强韧性应急指挥与队伍管理体系。     

三峡库区卧沙溪次级滑体变形机理与阈值研究

在库水位升降及降雨作用下,三峡库区不少土质滑坡出现周期性阶跃变形,此类滑坡变形机理复杂,预警预报难。以典型涉水土质滑坡卧沙溪滑坡为例,通过10多年野外宏观巡查资料、13年的人工监测和4年的全自动监测数据,揭示卧沙溪滑坡次级滑体的变形机理,建立降雨及库水位相关阈值。结果表明：(1)次级滑体变形的主控因素由库水位下降和库水浸泡转变为持续性降雨。(2)持续性降雨导致坡体变形,监测点位移速率“峰值滞后”效应为1～2 d,位移速率衰减时间为5～9 d。(3)降雨及库水位阈值：30 d累积降雨量阈值150 mm,且变形前1 d降雨量40 mm;变形启动3 d内,累积降雨量超过50 mm会加速坡体变形,且变形时间延长。库水位下降至146 m前30 d累积降雨量115 mm,库水位下降速率阈值为0.8 m/d。研究成果可为类似滑坡的监测预警提供参考。     

1961~2016年全球变暖背景下冰川物质亏损加速度研究

过去几十年间,全球冰川物质亏损的加速趋势日益显著,而这种加速趋势将对全球海平面上升、流域水资源以及冰冻圈灾害等方面产生深远的影响.针对目前关于冰川物质亏损加速度的研究仍然比较贫乏的问题,本研究利用实测冰川物质平衡记录和最新的融合实测资料与大地测量法表面高程变化的冰川物质变化数据,对全球冰川物质亏损加速度进行研究.结果表明,1961~2016年全球冰川物质亏损经历了显著的加速过程.在全球尺度上,冰川物质亏损加速度分别为(5.76±1.35)Gt a^-2(冰量损失加速度)和(0.0074±0.0016)m w.e.a^-2(单位面积冰量损失加速度).在区域尺度上,冰川主要分布区(除南极冰盖边缘地区)的冰量损失加速度大于冰川储量较小的区域,其中阿拉斯加地区的冰量损失加速度最大((1.33±0.47)Gt a^-2).对单位面积冰量变化而言,冰川分布面积较小的区域和几个主要冰川分布区都呈现出较大的冰川消融加速度,其中欧洲中部的冰川单位面积物质亏损的加速度最大((0.024±0.0088)m w.e.a^-2).全球气候变暖是冰川物质亏损加速的主要驱动力.通过对比研究,发现格陵兰冰盖和南极冰盖对全球海平面上升贡献的加速度均大于冰川.本研究将有助于提升对冰川变化机理的认识,为应对冰川变化的影响提供科学依据.     

气压、水位对榆树沟分量应变的影响特征及机制研究

应用相关性分析和小波分析方法，研究气压、水位与榆树沟分量应变之间的关系及影响机制，结果表明：(1)水位是榆树沟分量应变长周期变化的主要影响因素，尤其对分量应变EW、NE向影响较显著，表现为中高度线性负相关；2016—2018年EW向相位滞后水位约1 d, NE向相位滞后水位约8 d; 2019—2021年EW向相位滞后水位约4 d, NE向相位滞后水位约7 d;(2)气压是分量应变短周期变化的主要影响因素，EW、NW向对其响应更为灵敏，表现为中高度线性负相关；EW向与气压不存在相位滞后，NW向相位滞后气压约55 min;(3)小波分析结果显示，气压对EW分量影响的显著频段为2⁶～2⁸ min、2¹⁰～2¹⁵ min,对NW分量影响的显著频段为2⁶～2⁸ min、2¹¹～2¹⁴ min。     

基于TM影像的上海地区人口密度数字模拟

人口主要分布在居住区内, 而以人工建筑物为主要特征的居住区正是人类生命财产受地震灾害威胁最大的区域, 所以人口在居住区内的空间分布模拟对震害调查与评估具有独特的作用。 该文利用上海地区TM影像提取出居住区影像, 然后对其进行1 km的格网重采样, 并统计每个格网内的居住面积; 同时根据城镇人口距离衰减加幂指数模型生成人口分布影响参数, 最后生成人口密度图。 结果表明, 上海地区农村区域的人口密度小于5000人/ km², 城镇区域人口密度大于5000人/km², 上海中心区人口密度呈现从1023人/km²到49159人/km²的非均匀分布状态。     

基于GIS和多变量决策树的地震滑坡道路中断风险应急评估模型

在地震应急阶段,如何定量评估地震滑坡道路中断风险是一项亟待完善的关键技术。为解决这一难题,以2008年汶川M_S8.0地震、2014年鲁甸M_S6.5地震及2012年彝良M_S5.7、5.6地震为案例开展地震滑坡道路中断风险应急评估模型的构建和检验。汶川研究区用来建立地震滑坡道路中断风险多变量决策树的应急评估模型,并对模型作有效性评价,鲁甸和彝良研究区用来对所建模型开展相似区域外延适用性的评价。通过P值检验模型统计学的显著性,使用Kappa值评价模型推断结果与实际情况的一致性。汶川研究区的P值为2.52×10^-203,Kappa系数为0.91。说明使用模型计算出的道路中断风险是地震滑坡道路是否中断的良好指标。鲁甸和彝良研究区的P值为9.7×10^-107,Kappa系数为0.81。这表明在允许一定误差的情况下,本研究建立的地震滑坡道路中断风险多变量决策树应急评估模型可以推广应用到其它类似地区。     

地震作用下三峡库区典型堆积层滑坡变形特性研究

选取三峡水库区地震频发的兴山县一典型厚层堆积型滑坡为研究对象,以实测库水位波动与地震发生时间点关系为基础,并参照V度地震烈度,采用静力-渗流-动力多场耦合3D数值模拟方法,对滑坡变形机理进行研究。结果表明:(1)地震作用与库水位波动密切相关,不利的渗流条件和地震动荷载作用相互叠加,渗流场-动力场耦合作用共同导致滑坡体发生变形;(2)堆积层滑坡体结构相对均质,无显著不良地质单元,除堆积体临空面附近外,其对地震波几乎无放大效应;(3)V度地震烈度条件下,连续地震对堆积层滑坡变形量的影响有限且收敛,但仍有必要对滑坡体变形进行长期监测。     

基于GIS和专家知识的滇西南地区滑坡敏感性模糊逻辑推理方法

为了充分识别和有效减轻滑坡灾害风险,对滇西南南涧(约470 km²)和凤庆—昌宁(约2300 km²)两个研究区开展了基于GIS和专家知识的滑坡敏感性模糊逻辑评价研究。通过检查模型计算得到的历史滑坡点敏感性值与整个研究区域的滑坡敏感性平均值是否不同来评价本方法的性能,用Z值检查来测试差异的统计显著性。计算结果显示,南涧地区的Z值为4.1,相应的P值小于0.001,表明通过模型计算得到的滑坡敏感性值是该区域滑坡事件发生的良好指标;凤庆—昌宁地区的Z值为8.93,相应的P值小于0.001。在此基础上,采用自然断点法对滑坡敏感性值进行分类,根据分类结果将滑坡敏感性水平划分成5个等级:极低(0.0~0.001)、较低(0.001~0.051)、中等(0.051~0.394)、较高(0.394~0.557)和极高(0.557~1.0)。敏感性极低和较低的地区没有发现历史滑坡记录;敏感性极高地区的历史滑坡密度约是敏感性较高地区的4倍,约为敏感性中等地区的10倍。凤庆—昌宁地区的研究结果表明,从区域专家群中提取的滑坡敏感性与环境因子关系的知识可以外延到滇西南其它地区。     

无人机高分辨率遥感影像地震滑坡信息提取方法

选取四川"4·20"芦山地震震区发生的地震滑坡为研究对象,首先构建区域地质特色的无人机影像地震滑坡样本库;然后引入迁移学习机制完成了无人机高分辨率遥感影像地震滑坡信息提取。研究结果表明地震滑坡提取总体精度达87.2%,能满足地震滑破灾害环境宏观调查,滑坡灾害体监测等应急需求。     

金沙江矮子沟巨型古滑坡形成机制及运动过程研究

通过详细的野外调查，并结合遥感解译、室内试验以及数值模拟等手段，对矮子沟巨型古滑坡的基本特征、形成机制及运动演化过程进行了深入研究。矮子沟古滑坡的形成条件为：滑坡剪出口与坡脚之间存在巨大的高差，为滑坡的形成创造了良好的临空条件；顺向岸坡结构以及坡体内发育的多组控制性结构面是滑坡发生的结构基础；玄武岩系中的凝灰岩软弱夹层削弱了岩体的完整性，地表水及地下水长期入渗，水的软化作用降低了软弱夹层的抗剪强度；地震作用是造成岩体最终滑动失稳的关键因素。该滑坡的动力学过程可划分为四个阶段：(1)启程活动阶段。斜坡地形效应使得地震波在斜坡上部表现出异常放大现象，当短时间内积聚的振动能量超过岩土体的强度时，易形成高位滑坡，滑坡的变形破坏机制为拉裂-滑移；(2)近程活动阶段。近3.82×10⁸ m³的滑坡物质高位高速下滑，与矮子沟右岸坡体发生猛烈碰撞后进一步碎裂解体；(3)高速远程碎屑流阶段。碎屑流继续沿矮子沟高速运动约3 km；(4)堆积堵江阶段。滑坡物质最终形成体积为2.73×10⁸ m³的巨型堰塞坝，堵塞金沙江并...     

地震学方法在滑坡体结构及破裂过程的应用研究进展

地震学是利用地震波的传播特性来研究内部结构及震动源的一门学科,在获取滑坡体物性参数、监测其变化,以及探测滑坡发育过程中的变形和微破裂等信息具有天然的优势,这些信息对于滑坡的监测、治理、以及预警至关重要.本文调研了国内外近年来地震学手段在滑坡监测中的应用,分为滑坡体结构研究、滑坡发育过程中滑坡震研究以及滑坡启动后的动态过程研究三部分,主要概括了其原理及结论.调研结果表明,结合密集台阵长时间观测,地震学方法可以有效地获取滑坡体三维结构,局部及内部的变形、破裂情况,以及滑坡发生后的动力学过程.滑坡物性参数变化和滑坡震活动性异常等可能是滑坡灾害发生前的前兆信号,能被地震学手段获取.     

基于信息量和逻辑回归耦合模型的黄土地震滑坡危险性分析

黄土地震滑坡危险性分析对黄土地区城镇化、工程建设的规划和地震灾害预防具有重要意义。以甘肃省定西市岷县—漳县交界处为研究区域,通过统计分析该区历史地震滑坡灾害数据,归纳并建立包含地震、坡度、坡高、坡向、地层岩性、年平均降雨量、河流流域和地貌类型等8个影响因子的评价指标体系,采用信息量模型、逻辑回归模型和信息量-逻辑回归耦合模型分别分析该区域黄土地震滑坡危险性。结果表明：(1)地震、河流和降雨是诱发黄土滑坡灾害发生的主要因素,其中地震因子贡献率最大;(2)研究区可划分为高、较高、中、低和极低危险区五个等级,其中高危险区主要集中于岷县、漳县与陇西县等地;(3)根据受试者工作特性(ROC)曲线精度检验结果,三种模型的AUC值分别为0.889、0.617和0.898,信息量-逻辑回归耦合模型结果的精确性相比其他两个模型更高。     

武汉九峰地震台超导重力仪观测分析研究

连续重力观测和GPS的技术结合能够监测到物质迁移和地壳垂直形变之间的量化关系.和相对重力测量以及绝对重力测量技术相比,其避免了时间分辨率和观测精度低,无法精细描述观测周期内的物质迁移过程问题.本文利用武汉九峰地震台超导重力仪SGC053超过13000 h连续重力观测数据;同址观测的绝对重力仪观测结果;气压数据;周边GPS观测结果;GRACE卫星的时变重力场;全球水储量模型等资料,采用同址观测技术、调和分析法、相关分析方法在扣除九峰地震台潮汐、气压、极移和仪器漂移的基础上,利用重力残差时间序列和GPS垂直位移研究物质迁移和地壳垂直形变之间的量化关系.结果表明:在改正连续重力观测数据的潮汐、气压、极移的影响后,不仅准确观测到2009年的夏秋两季由于水负荷引起的约(6~8)×10^-8m·s^-2短期的重力变化.而且在扣除2.18×10^-8(m·s^-2)/a仪器漂移和水负荷的影响后,验证了本地区长短趋势垂直形变和重力变化之间具有一致的负相关性规律.同时长趋势表明该地区地壳处于下沉,重力处于增大过程,增加速率约为1.79×10^-8(m·s^-2)/a.武汉地区重力梯度关系约为-354×10^-8(m·s^-2)/m.     

融合无人机DEM的SBAS-InSAR矿区沉陷监测研究——以武安某矿区为例

小基线集合成孔径雷达干涉测量技术(Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar, SBAS-InSAR)因其能够减弱时空失相干、大气延迟效应的影响而在矿区监测中应用广泛.然该技术仍需用到外部参考数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)来去除地形相位,故DEM的精度会直接影响其监测结果的精度,而大范围高精度DEM往往获得困难,且成本较高.为在控制成本的同时得到精度更高的监测结果,本文以武安市某矿区为例,将局部高精度无人机点云生成DEM与大范围的航天飞机雷达地形测绘任务DEM(Shuttle Radar Topography Mission DEM,SRTM DEM)相融合,结合融合结果并利用SBAS-InSAR技术和Sentinel-1 A数据进行监测和分析.结果表明：(1)使用融合DEM作为外部参考DEM所得SBAS-InSAR局部矿区监测结果较原始DEM提高了2～3 mm的监测精度;(2)在使用融合DEM所得的监测结果中,不同地物类别上的点有着不同的监测精度,其中农田土路上...     

利用区域地震记录测定地震辐射能量

地震辐射能量作为描述地震大小的物理量,可为地震应急和灾害评估提供重要参考.现有快速测定地震辐射能量的方法多使用远震记录(35°≤Δ<80°),受到几何扩展和频率相关衰减校正方法的限制,利用区域地震记录(5°≤Δ<35°)测定地震辐射能量的难度较大.因此,本文发展了一种利用区域地震记录快速测定地震辐射能量的方法.研究结果表明：(1)利用该方法可以测定5.0级以上地震的辐射能量,弥补了由于低信噪比和台站分布影响,导致利用远震记录只能稳定测定6.0级以上地震辐射能量的不足;(2)将该方法应用于2009—2021年发生在中国大陆的66次M_W>5.0地震,结果显示74%的单台区域能量震级与远震能量震级的偏差在±0.3以内;对于44次M_W≥5.5地震,区域结果与远震结果基本一致,86%的事件区域能量震级与远震能量震级的差在±0.2之间;(3)结合地震矩资料,得到中国大陆地区地震的能矩比范围为5.2×10^-6～8.1×10^-5,平均能矩比为2.4×10^-5;走滑型地震的平均...     

激光干涉绝对重力仪干涉信号处理算法的动态适应性及其船载应用评估

激光干涉绝对重力仪干涉信号处理算法的动态适应性研究是进行动态绝对重力测量的基本前提。本文基于希尔伯特变换、直接正交法、过零点法三种瞬时相位处理算法,提出了基于背景振动物理量的合理动态约束条件,即反向的振动速度不能超过落体的下落速度。构建的单频振动信号仿真实验表明:在满足约束条件时,采样频率为60 MHz,希尔伯特变换算法的精度优于10^-13 m/s²,过零点算法的精度优于10^-9 m/s²,直接正交算法的精度为(-7.9±2.0)×10^-8 m/s²。基于海浪模拟平台的实测试验表明:满足约束条件时,这三类瞬时相位处理算法均适用于动态环境,并获得了标准差为4.6×10^-5 m/s²的绝对重力测量值。更进一步,基于本文动态适应性结论对系泊和海面船载动态环境进行评估,结果表明:测量船在3级以下海况可以进行10^-5 m/s²量级绝对重力的测量;在3—4级海况下,需根据振动信号对...     

基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法精确反演地球重力场

由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪,因此本文基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究. 研究结果表明：第一,基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法（GFO-SGGM）,利用卫星轨道参数（轨道高度250 km、星间距离50 km、轨道倾角89°、轨道离心率0.001）、关键载荷测量精度（星间距离10^-6 m、星间速度10^-7 m·s^-1、星间加速度10^-10 m·s^-2、轨道位置10^-3 m、轨道速度10^-6 m·s^-1、非保守力10^-11 m·s^-2）、观测时间30天和采样间隔10 s反演了120阶地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为9.331×10^-4 m. 第二,在120阶内,利用将来GRACE Follow-On双星反演地球重力场精度较现有GRACE双星平均提高61倍,因此GRACE Follow-On卫星重力梯度法是进一步提高地球重力场反演精度的优选方法. 第三,下一代GRACE Follow-On计划较当前GRACE计划的优点如下：轨道高度更低（200~300 km）、载荷精度更高（10^-7 ~10^-9 m·s^-1）和星间距离更短（50~100 km）.