甘肃永靖黑方台斜坡稳定的灌溉塬边距探讨

黑方台地区引水灌溉引发一系列滑坡灾害,基于塬区灌溉边界距塬边的距离的定义,界定了"灌溉塬边距"的概念。利用GEOSTUDIO软件建立了斜坡水文地质模型和数学模型,在此基础上研究了灌溉塬边距模型对地下水的分布规律影响;分析了灌溉塬边距与斜坡稳定性关系;基于灌溉塬边距与稳定系数的相关关系,建立灰色关联预测模型,计算塬边斜坡稳定的灌溉塬边距。计算结果表明:灌溉10年间,灌溉塬边距由100 m减至0 m时,斜坡体内最大渗透流速增加,塬区和塬边坡体内地下水位线均有不同程度的上升,斜坡稳定系数呈递减趋势;塬边斜坡稳定的灌溉安全距离,即灌溉塬边距应大于77.8 m;得到的结论是:灌溉塬边距是影响塬边斜坡体内地下水位抬升和斜坡稳定的关键因素,合理地控制塬区农业引水灌溉塬边距是控制塬边斜坡灾害的根本措施。     

黄土台缘滑坡滑距与滑体形态的关系分析

在黄土台塬地区,由于过量引水灌溉导致塬边滑坡频繁发生。本文以24起甘肃黑方台滑坡及11起陕西泾阳南塬滑坡为研究对象,分析台缘地区滑坡滑动距离与滑体各参数之间的关系,结果显示滑距与滑体体积、宽度及厚度的关系较为明显,并以表征滑体形态的滑体长度、宽度及厚度作为计算滑距的指标,通过多元线性回归及模糊信息优化法量化滑体参数与滑距之间的关系,计算滑距,并对计算结果进行对比,结果表明其计算值与实际值吻合度都较高,可为滑距的计算及统计提供参考。     

黑方台黄土泥流滑坡及发生机制研究

黑方台因农业灌溉触发了大量泥流滑坡。为了充分反映黑方台黄土泥流滑坡发育特征,首先基于IKONOS影像对黑方台泥流滑坡进行了遥感解译,随后又开展了详细野外调查工作。结果表明,黄土泥流滑坡呈流态化运移特征,滑距可达300 m以上,是黑方台危害最为严重的一类滑坡。钻探和塬边露头测量显示,研究区黄土底部黏土高程西高东低。地下水数值模拟结果显示,研究区地下水总体上由台塬西部流向地势较低的东部台缘,使得该处地下水抬升幅度要高于西部,从而造成泥流滑坡集中分布于东部台缘。为充分反映该条件下黄土泥流滑坡的破坏机制,开展了室内饱和原状黄土应力路径试验,分析研究了黄土泥流滑坡液化机制     

甘肃永靖黑方台滑坡地质灾害

正2017年2月19日,甘肃永靖黑方台塬边发生滑坡,体积26×104m~3,造成4 ha农田被毁,威胁前缘公路和民居安全。2015年4月29日,甘肃永靖黑方台塬边滑坡体积1.4×106m~3,摧毁前缘乡镇企业房产设备,造成约100人失业,威胁前缘公路和民居安全(封面照片)。据统计,自1968年以来,黑方台塬边共发生大小滑坡131次,其前缘形成令人震撼的带状滑坡群。数十年的滑坡灾害累计造成41人死亡,100余人受伤,直接经济损失巨大。     

泾河下游黄土台塬区滑崩灾害空间分异研究

近年来,泾河下游黄土台塬区滑坡、崩塌灾害频繁发生,严重威胁当地居民的人身安全和正常的生产生活秩序。通过现场调查发现,这些黄土地质灾害在空间上表现出"东滑西崩"的分布特征,与区内二级地貌单元具有极高的空间相关。已有研究表明,农业灌溉造成塬区东段斜坡带水文地质条件变化是诱发黄土滑坡的主要原因,但同为灌溉区的塬区西段却未能形成相同类型的地质灾害。为此,以东、西段地貌单元差异为线索,利用Modlfow水文地质数值模拟软件,分析2种地貌单元在灌溉条件下的水文地质响应。在此基础上,探讨了二级地貌单元差异对斜坡孕灾环境的影响,并利用CSD和RTC应力路径试验模拟了农业灌溉和工程挖方工况下斜坡土体的力学行为,探讨了斜坡的2种破坏模式及"东滑西崩"空间分布的成因。结果表明,研究区东段塬面完整,在长期农业灌溉条件下,斜坡带水位涨幅显著、水力坡度大、潜蚀作用强,斜坡土体中超孔隙水压力的不断增大,将导致土体在不完全排水条件下发生剪切破坏,甚至静态液化,从而诱发黄土滑坡灾害;研究区西段塬面破碎、冲沟发育、有效灌溉面积小,斜坡带径流排泄边界广、蒸发作用强、地下水位涨幅小,受工程挖方影响,干燥的斜坡土体在围向压力不断降低的条件下,将导致脆性破坏的发育和贯通,使得斜坡在节理裂隙面控制下发生突然垮塌,形成黄土崩塌灾害。     

黑方台滑坡群控制因素与外动力条件分析

甘肃黑方台滑坡群沿台塬周边发育密集,发生频次高。从地形地貌及坡体几何特征、地质结构与控滑结构面、岩土体组合及其工程性质和水文地质条件等内在因素分析了滑坡发生的控制条件;从灌溉和冻融作用方面分析了滑坡的外动力驱动因素。新构造运动的间歇性抬升所塑造的现今黄土台塬与黄河二级阶地陡坎相接的地貌格局,以及四周台缘较大的地势高差为滑坡的形成奠定了地形条件,由黄土-基岩组成的多层坡体结构中不仅存在易滑地层,且下伏基岩存在顺向软弱夹层,从而在灌溉及冻融等因素共同作用下引发了众多滑坡,因斜坡几何形态和坡体岩土组合、控滑结构面的出露位置、水文地质条件的差异,不同区段滑坡发育特征及成灾模式也不尽相同。     

基于SWAT和遥感方法的黄土台塬区土壤水库均衡——以甘肃省陇东黄土董志塬为例

以甘肃省陇东黄土董志塬为研究区,采用SWAT模型和遥感方法,就黄土台塬区地下水库均衡进行综合研究. 结果表明：黄土台塬区土壤水分负均衡常出现在5、6月份,该期水分亏缺不利于植被的健康稳定生长,是灌溉调节的主要时段. 1981-2010年间,气温升高使陆表蒸散需求增加,降水减少使土壤水库补给减少,二者共同导致台塬区土壤水库负衡态势的加重. 气候变化背景下,积极寻求外调水源是解决黄土台塬区水资源短缺问题的重要手段.     

泾河南岸崩岸型滑坡的发育规律

关中地区滑坡灾害主要发生在河流沿岸，产生地毁人伤的严重后果。经对泾河南岸黄土台塬地区滑坡的形成条件、发育特征、影响因素的分析，认为滑坡的形成除自然原因外，人为削坡、工程活动等因素是诱发滑坡的主要因素。通过对典型滑坡的分析，提出了防治措施。     

多级旋转黄土滑坡形成机理及失稳模式

我国黄土高原面积广阔,地质灾害频繁发生。多级旋转黄土滑坡因其特征和成因复杂成为一种特殊的灾害类型。在野外详细调查、工程勘察的基础上,分析宝鸡渭北台塬边和永靖黑方台塬边多级旋转滑坡基本特征,认为渭北台塬大型黄土-红层多级旋转滑坡主要受新构造运动、河流的侧蚀、地层岩性等因素控制形成,黑方台的浅层旋转黄土层内滑坡和黄土-泥岩多级旋转滑坡则是长期黄土塬大面积漫灌的结果。同时首次建立了多级旋转黄土滑坡的3种形成演化模式：扩展式旋转滑坡、渐灭式旋转滑坡和复合式旋转滑坡,并进行滑坡实例分析,提出多级旋转滑坡局部蠕动挤压、滑坡加速剧滑失稳、滑坡调整稳定、后缘新滑坡孕育变形和滑后稳定调整5个变形阶段,为这类滑坡的稳定性评价奠定了基础。     

灌溉作用下甘肃永靖黑方台地面沉陷趋势分析

甘肃永靖黑方台为一典型的黄土台塬,该处黄土具有较强自重湿陷性,长期大水漫灌作用下,厚层黄土自重湿陷后导致严重地面沉陷灾害。然而,至今台塬地面沉陷的时空特征及发展趋势尚不清楚。本文依据2007年～2011年的InSAR测量数据,分析了黑方台地面沉陷特征及其发展趋势,基于黄土湿陷特征指标,估算了台塬剩余沉陷量。研究发现,黑方台地面仍处于沉陷之中,但是各处沉降幅度不一,目前区内形成12个沉陷中心,新源村附近沉陷最大(120.4mm),77%以上区域的年均沉降量小于10mm。随着黄土地层经历多次减湿-增湿循环以及黄土层内潜水位的不断上升,沉降速率将更加缓慢,估测台塬剩余沉陷量不大于0.687m,小于台塬沉陷总量3%。     

甘肃永靖黑方台地区灌溉诱发作用与黄土滑坡响应

黑方台地区自灌溉以来,诱发了大量的滑坡,但缺乏系统地对研究区的滑坡历史分析研究 在黑方台滑坡历史分析的基础上,研究灌溉引起的地下水位上升过程与滑坡的历史关系,对比分析不同时期的地下水位对滑坡稳定性、滑坡体积及后壁垮塌速度的影响.历史数据分析表明,灌溉引起的水位上升与滑坡发生的频率、体积存在明显的相关性,选取的典型滑坡稳定性计算结果显示滑坡具有多期逐级后退式特征,随着灌溉时间的增长,滑坡体积逐渐减小,但发生频率逐渐增大,基于DEM数据计算的滑坡变形也验证了计算结果.研究成果基本反演了灌溉引起的黄土滑坡历史过程,对黑方台滑坡的综合治理提供了数据支撑.     

入渗诱发黄土滑坡的力学机制

在农田水利建设蓬勃发展的同时,灌溉入渗在黄土塬边诱发了严重的滑坡灾害。作为黄土滑坡的典型区域,甘肃黑方台地区近年来受到了密切关注。为了研究入渗条件下黄土边坡的变形破坏机制,在黑方台典型滑坡后壁削取原状土样,开展了3组不同应力路径的三轴试验以模拟边坡的失稳过程。通过开展偏压固结不排水（ACU）试验和饱和恒载（SDL）增孔压试验研究了饱和黄土启动和变形破坏过程;通过开展非饱和恒载（UDL）增湿试验,研究了非饱和黄土启动和变形破坏过程。在此基础上,从应力路径和黄土的微观结构角度阐述了入渗诱发黄土滑坡的力学机制。此外,利用试验结果分析了黄土的典型物理力学特性,结果表明：在埋深应力范围内,该黄土的饱和临界状态线可简化为单一的直线;该黄土的状态边界线可近似为其临界状态线;由UDL试验预测的土-水特征曲线受应力状态影响,较高的应力水平对应较低含水率。     

甘肃黑方台“10·5”黄土滑坡启动及运动特征分析

数十年的塬上大面积灌溉导致甘肃黑方台地下水位不断提升,迄今为止已有约200余起黄土滑坡发生,造成了大量伤亡,给当地居民生活和财产安全带来了巨大的影响。针对黑方台黄土滑坡启动迅速、运动速度快、影响范围广的特征,文中以2019年10月5日发生在黑方台党川村附近的一起黄土滑坡为研究对象,通过野外调研和无人机手段,获取该滑坡的发育特征和地形数据。基于Massflow软件再现了该滑坡运动全过程,最终得到堆积厚度及运动速度2个方面特征,得出以下结论:（1）“10·5”黄土滑坡体积约2.7×104 m3,最大滑距355 m,属于小型黄土滑坡;（2）模拟结果显示,滑坡运动持续时间约45 s,最大运动速度为26 m/s,反演结果与实际情况较吻合。运动过程可分为启动加速阶段、稳定加速阶段、减速堆积阶段三个阶段;（3）对滑坡堆积厚度进行分析发现,该滑坡在主滑方向上平均厚度约0.59 m,最大堆积厚度为1.35 m,沿滑坡运动方向,堆积厚度呈现先增大后减小的趋势,堆积区最大堆积厚度为0.82 m。该研究成果可为黑方台黄土滑坡风险防控提供一定的技术支持。     

Post-failure evolution analysis of an irrigation-induced loess landslide using multiple remote sensing approaches integrated with time-lapse ERT imaging: lessons from Heifangtai,China

The Heifangtai terrace, in Northwest China, is a typical area where loess landslides have been induced by agricultural irrigation, and many of the landslides are prone to reactivation. However, the spatiotemporal evolution and hydrological-triggering mechanisms of loess landslide reactivation are not well understood. In this research, multiple remote sensing (SBAS-InSAR, TLS, and optical remote sensing), integrated with time-lapse ERT (tl-ERT) imaging, was used to monitor the post-failure evolution of the Luojiapo landslide in Heifangtai during the period of May 2015 to Nov. 2020. Pronounced temporal and spatial differences in the deformation and hydrological evolution of landslides after sliding were observed. The largest displacement rates occurred in the landslide source area, and the lateral extension of the landslide source area caused by spatial differences in reactivation is an important feature of landslide evolution. In the landslide area, the groundwater table (GWT) decreased at first ascribed to the spring hole caused by the exposure of the GWT after sliding and then increased due to the subsequent continuous irrigation, and the lag time of the GWT response to irrigation decreased significantly. Spatial differences in GWT evolution are one of the main causes of spatial differences in landslide reactivation, and reactivation was more likely to occur where the GWT fluctuated at a high level. The GWT also fell with local reactivation. Our findings highlight the potential for obtaining internal and external spatiotemporal information of loess landslide evolution using multiple remote sensing integrated with tl-ERT. Our results also help to understand the reactivation process of irrigated loess landslides and provide a reference for the monitoring and early warning of such landslides.

     

地下水诱发渐进后退式黄土滑坡成因机理研究——以甘肃黑方台灌溉型黄土滑坡为例

黑方台位于我国甘肃省永靖县,该区由于长期灌溉导致地下水位上升,诱发了大量的黄土滑坡,其中最典型的一类滑坡为渐进后退式黄土滑坡。通过对比代表性滑坡多期Google影像,并结合现场调查分析了近年来新发生的滑坡,发现该类黄土滑坡具有典型的渐进后退式演化过程。现场调查和对典型滑坡剖面黄土含水率的实测发现,黄土层底部受地下水的长期浸泡软化所形成的软基效应是使黄土滑坡不断发生的主要原因,而滑坡发生后留下的弧形凹槽往往成为地下水局部集中汇聚和排泄点,滑源区被滑坡残留体覆盖导致地下水位局部雍高上涨,将导致同一滑坡发生多次渐进后退式破坏。     

多级旋转黄土滑坡基本类型及特征分析

多级旋转黄土滑坡因其分布密集、继发性强、滑体结构难以区分而成为我国黄土高原最为复杂的滑坡灾害类型.本文在引入多级旋转滑坡的定义的基础上,通过野外详细调查和工程勘察等手段,研究我国黄土高原地区典型的多级旋转黄土滑坡的基本类型、特征和成因.提出了金台型多级旋转黄土滑坡和黑方台型多级旋转黄土滑坡2种滑坡模式和滑坡结构特征,其...     

甘肃黑方台地区灌溉型黄土滑坡形成机理 与运动学特征 ——以焦家崖头13号滑坡为例

甘肃黑方台地区常年农业灌溉导致塬边产生大量的黄土滑坡,灌溉水长期入渗引起灌区地下水位上升,因地下水作用造成水敏性黄土遇水乃至饱水后强度劣化,进而产生斜坡失稳,因黄土滑坡剪出口高悬于上缓下陡的坡体中部,其成灾模式呈现出高位剪出后高速滑动,并产生远程运移,波及范围大,致灾后果严重。以甘肃省永靖县黑方台焦家崖头滑坡为例,在现场调查和地下水动态监测的基础上,对灌溉型黄土滑坡塑流-拉裂形成机理进行分析,并运用离散元模拟方法,对地下水位上升过程中模型底部饱水黄土软弱层的形成、演化过程和滑坡运动学特征进行模拟研究。结果表明,随地下水位的上升,模型底部软弱层范围不断增大;孔隙水压力主要作用于滑坡底部软弱层饱水黄土;地下水位高程上升至标高1682m时,滑坡产生整体破坏。     

甘肃黑方台地区灌溉型黄土滑坡形成机理与运动学特征——以焦家崖头13号滑坡为例

甘肃黑方台地区常年农业灌溉导致塬边产生大量的黄土滑坡,灌溉水长期入渗引起灌区地下水位上升,园地下水作用造成水敏性黄土遇水乃至饱水后强度劣化．进而产生斜坡失稳,因黄土滑坡剪出口高悬于上缓下陡的坡体中部,其成灾模式呈现出高位剪出后高速滑动．并产生远程运移,波及范围大,致灾后果严重。以甘肃省永靖县黑方台焦家崖头滑坡为例,在现场调查和地下水动态监测的基础上,对灌溉型黄土滑坡塑流-拉裂形成机理进行分析,并运用离散元模拟方法,对地下水位上升过程中模型底部饱水黄土软弱层的形成、演化过程和滑坡运动学特征进行模拟研究。结果表明,随地下水位的上升,模型底部软弱层范围不断增大：孔隙水压力主要作用于滑坡底部软弱层饱水黄土：地下水位高程上升至标高1682m时,滑坡产生整体破坏。     

引水灌区黄土地质灾害成因机制与防控技术 ——以黄河三峡库区甘肃黑方台移民灌区为例

黄土是具有水敏性的特殊类土,遇水后性质发生明显变化,甚至引发地质灾害.甘肃黑方台地区由于引水灌溉引发的滑坡和黄土湿陷等灾害十分严重,也很典型,已成为地质灾害研究和工程实践的热点地区之一.针对引水灌区黄土地质灾害成因机制研究与防控技术中存在的问题,以黑方台地区为例,从灌溉水入渗引起的地下水动力场与黄土工程地质性质响应及其诱发的黄土滑坡和黄土湿陷灾害等方面开展了国际合作研究.研究表明,40余年引水灌溉导致台塬中心部位地下水位上升了20m,升幅为0.476m/a,导致滑坡灾害频发,平均每年发生3～4次,引起黄土湿陷总量达5.9m,非饱和黄土和湿陷系数小于0.015的黄土所引起的湿陷量达到2.16m,对黄土湿陷性研究提出新的挑战.灌区地质灾害风险防控的关键是改变灌溉模式,减少地下水补给,实施排水工程,有效地降低斜坡地带的地下水位.