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。     

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。     

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。     

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。     

地质灾害链

用系统的普遍联系和发展的观点看待各种地质灾害之间的相互关系是地质灾害链研究的出发点。当前,地质灾害链的研究还处于起步阶段,地质灾害链的理论及其评价方法和技术还不完善。在收集相关资料的基础上,阐述了地质灾害链的定义、分类和分级,初步总结中国地质灾害链的分布规律,综合分析地质灾害链的研究现状,阐明了其发展方向,并提出地质灾害链防治的一些措施和建议。按诱发因素,地质灾害链可以分为:内动力地质灾害链、外动力地质灾害链、人类工程活动地质灾害链以及复合型地质灾害链。依据地质灾害链的规模不同,地质灾害链依次可以分为四级:一级地质灾害链,全球级别的地质灾害链;二级地质灾害链,区域地质灾害链;三级地质灾害链,流域地质灾害链;四级地质灾害链,单条冲沟地质灾害链。在中国的东部尤其是东南沿海地区台风灾害链活动频繁、影响范围广、造成的损失巨大。在青藏高原地区尤其是南北向地震带,内、外动力地质灾害链活动频繁,影响深远。地震灾害链、崩塌和滑坡转化为泥石流问题、滑坡坝溃决问题、冰湖溃决灾害链、台风灾害链等问题将是未来地质灾害链的研究重点;地质灾害链评价、预测及其风险评估将是地质灾害链研究的关键科学问题。地质灾害链的防治是地质灾害链研究的最终目标。     

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。     

华北热灾害链的结构、成因及强震趋势分析

华北地壳热活动强烈,重大自然灾害频发。华北自然灾害具有区域性、群发性、连发性、关联性特征,组成热灾害链。华北热灾害链的典型结构是跨年度干旱-异常路径台风-异常降雨-异常海冰-强震-异常降雨,受控于源于渤海和青藏高原的下地壳不均匀流动形成的 “热河”及其热能有规律地积累与释放,渤海放射状下地壳热流系统与地幔软流圈底辟作用有关。当前华北热灾害链已经有序演变到地震阶段,近5年内在韧性下地壳中6条“热河”的6个撞击区可能发生多个强震,流经辽东湾向北东方向流动的下地壳“热河”撞击区、临汾-太原-大同下地壳“热河”与流经渤海湾-通县-沙河下地壳“热河”的夹击区危险性最大,应当尽快系统监测与热流体有关的地震前兆异常,科学开展地震短临预测。查明华北韧性下地壳中“热河”的三维动态演变,系统梯级开发各条“热河”的热能资源,对于发展经济、减灾减排都具有十分重大的意义。     

波曲流域冰湖及其溃决灾害链特征分析

西藏聂拉木县波曲流域内分布有大量的冰川和冰湖,通过对2000/2001年度遥感数据解译并结合野外详细调查,分析了波曲流域冰湖分布的现状、特征以及变化特征,研究发现波曲流域内冰湖无论数量和面积在海拔高度上均呈单峰型分布,其海拔为4260~5580m,主要在5000~5400m之间;冰湖数量在增加;冰湖面积的变化趋势大体表现为:终碛湖的面积呈增加的趋势,冰斗湖、槽谷湖和侵蚀湖的面积呈减小的趋势。在此基础上,分析了流域冰湖溃决及其灾害链特征,并以章藏布流域的次仁玛错为典型案例进行了灾害链特征分析。     

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。     

孙家沟煤矿水文地质特征及矿井水害防治研究

通过对神华集团孙家沟矿区水文地质条件分析,认为矿区的主要充水含水层是底板奥灰岩溶水,并对其充水特征进行了详细介绍,提出了矿井水害的防治措施和建议,从而为建立矿区的防治水保障体系,编制矿区的防治水规划提供了基础。     

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。     

矿山灾害电阻率法预测机理及试验

岩爆和煤层突出灾害对煤矿的安全生产及生产效率有着十分严重的影响。本文讨论了电阻率法在矿山灾害预报中的应用,利用试验观测了岩样在破坏过程中电阻率的变化,其结果表明,岩石电阻率在其破坏过程中变化明显,说明电阻率法可以用于矿山灾害的预测、预报     

贵州新华磷矿大戛矿段开采水害预测分析

根据突水水源、地层结构等,结合贵州新华磷矿区大戛矿段,根据普查矿区水文地质条件,论述了贵州新华磷矿区大戛矿段的水害类型及其对矿山建设的影响,给出了该磷山防治水害的总体思路和措施。     

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。     

基于矿山工程特点的地质灾害危险性评估——以河南某石灰岩矿山为例

矿山工程的特点:①建设项目分散;②地质环境条件相对复杂;③各功能区对地质环境的要求及破坏程度差异较大。针对矿山分项工程的地质灾害危险性评估,对指导矿山地质灾害防治具有现实意义。文章以河南某地石灰岩矿山为例,着重介绍矿山分项工程地质灾害危险性预测评估的基本思路、分析方法及防治对策。在查清地质环境条件及地质灾害现状基础上,结合采矿工程破坏性强、爆破材料仓库对环境要求高等分项工程的特点,以表格的形式分别对矿山工业广场、采矿场、碎石车间、爆破材料库、矿石库、废石场等分项工程引发、加剧和遭受地质灾害的危险性进行预测。根据地质灾害的危害对象、危害程度和期望价值损失率对分项工程建设场地的危险性及适宜性进行评估,并分类、分项提出地质灾害防治措施。实践证明,以分项工程为研究单元的矿山地质灾害逐项分析预测模式,所得结论与建议,便于矿山工程设计、施工和运行管理人员对地质灾害评估成果的运用。     

基于矿山工程特点的地质灾害危险性评?-以河南某石灰岩矿山为例

矿山工程的特点:①建设项目分散;②地质环境条件相对复杂;③各功能区对地质环境的要求及破坏程度差异较大。针对矿山分项工程的地质灾害危险性评估,对指导矿山地质灾害防治具有现实意义。文章以河南某地石灰岩矿山为例,着重介绍矿山分项工程地质灾害危险性预测评估的基本思路、分析方法及防治对策。在查清地质环境条件及地质灾害现状基础上,结合采矿工程破坏性强、爆破材料仓库对环境要求高等分项工程的特点,以表格的形式分别对矿山工业广场、采矿场、碎石车间、爆破材料库、矿石库、废石场等分项工程引发、加剧和遭受地质灾害的危险性进行预测。根据地质灾害的危害对象、危害程度和期望价值损失率对分项工程建设场地的危险性及适宜性进行评估,并分类、分项提出地质灾害防治措施。实践证明,以分项工程为研究单元的矿山地质灾害逐项分析预测模式,所得结论与建议,便于矿山工程设计、施工和运行管理人员对地质灾害评估成果的运用。     

京西地质构造对矿井动力灾害的影响

研究京西(燕山西段及北京西山地区)区域地质构造及其演化对煤层的赋存控制作用,对揭示京西煤矿矿井动力灾害发生的动力学背景具有重要意义。从京西煤田内矿井动力灾害发生的区域构造背景入手,结合构造应力场分布特征,利用地质动力区划构造凹地反差强度评价方法,对具备发生动力灾害条件的矿井给出量化评价指标。通过分析确定,京西煤田开采矿井具备发生矿井动力灾害的动力环境,这对指导矿井安全开采具有现实意义。     

基于BP神经网络的孔隙充水矿井涌水量预测

文章分析了孔隙充水矿井的充水水源和通道,利用非线性的BP人工神经网络建立了徐州韩桥煤矿涌水量短期预测模型,选取每天的降水量作为影响因子,用已有的涌水量资料训练得到权值和阈值来表示充水通道,并对-200m水平、-270m水平、-330m水平和全矿井涌水量进行了预测.结果显示,涌水量的预测值与实测值吻合得较好,说明该模型具有一定实用性.     

Typhoon disaster in China: prediction,prevention, and mitigation

Typhoon-induced disaster is one of the most important factors influencing the economic development and more than 250 million in China. In view of the existing state of typhoon disaster prediction, prevention, and mitigation, this paper proposes a new probability model, Multivariate Compound Extreme Value Distribution (MCEVD), to predict typhoon-induced extreme disaster events. This model establishes prevention criteria for coastal areas, offshore structures, and estuarine cities, and provides an appropriate mitigation scheme for disaster risk management and decision-making.