西南岩溶山区特大滑坡成灾类型及动力学分析

我国西南岩溶山区位于上扬子地台,经过多期构造运动,形成了特有的强烈褶皱地貌形态,特大型滑坡灾害频发。通过资料收集、现场调查以及统计分析,讨论了岩溶山区典型滑坡后破坏的成灾模式和形成条件,并得出以下结论：（1）我国西南岩溶山区普遍呈现上陡下缓的地形地貌特征和上硬下软的地层结构特征,岩溶地貌和溶蚀岩体结构加剧了滑坡后破坏的成灾规模;（2）研究区的滑坡成灾模式主要分为岩质崩塌、高位远程滑坡-碎屑流和高位远程滑坡-泥石流三种类型;（3）岩质崩塌灾害类型剪出口高差通常小于50 m,等效摩擦系数通常大于0.6,堆积体破碎比在5～20之间;高位远程滑坡-碎屑流灾害类型剪出口高差通常在50～200 m之间,等效摩擦系数通常在0.33～0.60之间,堆积体破碎比在20～100 之间;高位远程滑坡-泥石流灾害类型剪出口高差通常大于200 m,等效摩擦系数通常小于0.33,堆积体破碎比区间大于100;（4）西南岩溶山区的“高位滑坡”剪出口高差通常大于50 m,具有高速远程运动特征,运动过程中具有冲击铲刮、破碎解体、气垫和流化四种动力学效应。滑坡后破坏成灾模式的提出,可以为滑坡运动动力学机理和成灾反演预测研究提供重要分析模型。     

岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式分类

岩溶山区特殊的地质结构导致崩塌、滑坡等地质灾害时常发生,带来了严重的人员伤亡和经济社会损失。研究岩溶山区崩滑灾害特征,建立相应的变形破坏地质模式,对于岩溶山区崩滑灾害风险防控与治理工程具有重要理论意义与指导价值。文章以典型地质灾害形成演化过程为例,在系统地分析研究区典型崩滑灾害地质背景、影响因素、动力学与运动学特征的基础上,提出了岩溶山区崩滑灾害变形破坏地质模式,得出以下主要结论：（1）影响崩滑成灾基本因素（崩滑灾害体势能、岩溶结构面、岩组结构、斜坡地貌和斜坡结构）、影响因素（水文地质条件、工程活动、地震、降雨）和变形运动特征（运动形式和变形机制）三个方面,据此建立了岩溶山区崩滑灾害地质分类指标体系。（2）结合研究区特征对模型体系里面的每个要素进行系统分析,崩滑灾害的发生是各个要素相互组合、相互作用的结果。（3）总结了研究区内5种典型崩滑地质模式：高势能反倾降雨型高速远程滑坡—碎屑流模型、高势能斜倾视向采矿型高速远程崩滑灾害模型、超高势能横向陡倾地震型高速远程滑坡、高势能采矿型高速崩塌—碎屑流模型、低势能差异风化崩塌模型。为后续开展物理模拟、数值模拟、稳定性计算和变形破坏预测等工作奠定基础。下一步将更加深入全面地建立研究区的崩滑灾害模式,并进行崩滑灾害的危险性分级工作。     

基于易滑地质结构与多源数据差异的岩溶山区大型崩滑灾害识别研究

岩溶山区地质环境复杂且脆弱,重特大崩滑地质灾害时有发生。如果对岩溶山区的地质环境认知不准,将直接导致对灾害识别能力不足。文章围绕岩溶山区裸露型岩溶陡崖、复合岩组型斜坡以及非裸露型岩溶斜坡3类基本易滑地质结构差异,探讨多源数据条件下更具适用性的识别探测方法。对于空间影响面积小的厚层岩溶陡崖结构,星-地组合识别方法更加适用,基于GNSS的识别探测方式可在获得动态变形趋势基础上,对可能发生的失稳模式进行初步预判,同时可对InSAR解译的地表位移进行矢量化校正,有利于提高对具有相同或相近SAR数据条件地区的灾害识别程度。对于具有较大空间影响面积的斜坡区域,可优先选用基于InSAR的遥感技术来获取地表变形结果,对于有致灾风险的大变形区还可结合易滑地质结构及外部影响因素对其可能失稳模式进行预判或反演分析。任何灾害识别方式都有其局限性,在实践中可根据不同地质结构特征与灾害类型特点,通过多源、多维度监测来构建综合识别体系,探索更具适用性的识别探测与数据分析新思路。     

西南煤系地层山区采动型崩滑灾害研究关键问题

文章在分析采矿型崩滑灾害发育特征的基础上,得出西南煤系地层山区地下采动型崩滑灾害常发生在层状碳酸盐岩与碎屑岩地层组成的褶皱翼部和核部的陡崖带上,与地形地貌、地层结构与地下采矿工程活动等因素关系密切,并指出薄矿层开采诱发大型山体崩滑灾害的具体过程：①采空后覆岩顶板塌落—覆岩顶板离层,采空区上覆岩层内部及层间自下而上应力传递;②地下水运移通道形成,并加快更大范围岩体结构破坏及扩展,加速了岩体结构面的松动与破坏;③上覆岩层不均匀沉降导致坡脚压裂,山体大型岩体结构面逐渐拉剪或压剪变形扩展,最终山体发生累积损伤与大规模崩滑灾害。此外,传统经验公式的计算方法对此类采矿型崩滑灾害已不适用,建议开展西南煤系地层山区地质结构与地下采动诱发崩滑灾害的相互作用关系、薄矿层采空区上部山体累积断裂损伤—岩体松动、裂隙扩展-岩溶管道流、裂隙流变化的链式响应机制、地下采动型崩滑灾害评价方法等关键科学问题的研究,以推动采矿型地质灾害防灾减灾工作的发展。     

喜马拉雅山区公路边坡崩滑灾害与防护措施破坏规律分析

喜马拉雅山区构造断裂发育,地震活动频繁,新构造运动强烈,内外动力地质作用异常活动,使该区域公路边坡扰动灾害十分严重,对区域内公路的安全运行构成了极大的威胁。本文通过实地调研和理论分析,探讨了喜马拉雅山区高速公路边坡扰动崩滑灾害发育规律、防护措施破坏特征和破坏机理。从边坡的物质成分和地层结构类型出发,对全区公路边坡类型进行了分类,并提出了边坡失稳破坏的多种模式。通过空间统计分析发现,喜马拉雅山区公路边坡崩塌灾害的发生和分布与区域断裂、地震动强度、岩土结构类型及气候环境条件等因素密切相关,并给出了量化的变化指标。在此基础上,采用地球内外动力耦合作用的理论对喜马拉雅山区地质灾害的成因和演化机制进行了分析,认为差异隆升与河流下切导致岩体结构松弛效应及山体崩塌滑坡,是内外动力耦合作用的结果。在公路工程时间尺度上,气候变化是当前该地区最为活跃的外动力地质作用。在边坡扰动灾害防护方面,边坡灾害防护措施的稳定性、安全性等不确定性较大,调查中10%的边坡崩滑防治工程出现了不同程度的破坏。通过对防护措施破坏特征的分析,阐明了边坡灾害防护效果与防护措施自身稳定性差异性的原因,提出边坡坡面防护措施的选型与优化...     

秦岭山区南秦河流域崩滑地质灾害发育特征及主控因素

秦岭山区地质构造复杂、岩体结构破碎、斜坡类型特殊,是中国地质灾害高发区之一。为了查明秦岭山区崩滑地质灾害发育的主控因子,以南秦河小流域为例,通过野外实地调查和室内综合研究,查明区内滑坡、崩塌地质灾害的发育特征,分析灾害发育的孕灾环境。最后得出,长期构造变形作用下的地层奠定了灾害发育的物质基础,多种结构面对崩滑灾害的形成起着控制作用,斜坡结构类型控制着崩滑灾害的成灾模式,构造断裂控制着崩滑灾害的空间分布,人类工程活动加剧了崩塌和滑坡的发育程度,而极端降雨是崩滑地质灾害发生的主要诱因。     

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。     

西南某山区高速公路岩溶隧道的涌水灾害危险性研究

西南某山区高速公路越岭岩溶隧道所处区域地质环境条件复杂,全段不仅存在通过岩溶进行地下水近、远程补给而发生涌水突泥的风险,而且勘察发现进口段存在岩溶管道与临近龙湖存在水力联系,存在湖水倒灌的风险。因此,本文以隧道近场区地质建造和构造改造格架为分析物质基础,以地质作用过程机制为分析方法,通过调查、物探及钻探等手段基本查明隧址区环境地质条件,在此基础上建立水文地质原型,对地下水、地表水的补径排关系和渗流场特征,及岩溶空间展布特征展开分析研究,定性到半定量地进行了隧道涌水危险性预测评估,并以评价成果为依据对原隧道平纵布置进行了调整,以进一步降低建设和运营期间的涌水突泥危险性。     

崩滑灾害位移曲线典型类型及其形成机制

通过整理分析大量的崩塌滑坡位移-时间曲线发现,孕育期地表位移时序曲线典型类型主要有稳定型、渐进型和突发型3类,其中稳定型分为蠕滑稳定型和波动稳定型2亚类,渐进型分为三阶段渐进型、振荡渐进型和多台阶渐进型3亚类;孕育期地下位移时序曲线典型类型主要有单滑裂面型和多滑裂面型2类,并发现滑带处位移时序曲线与地表的具有相似的演化规律;从孕育、成灾到形成崩滑堆积体的全过程位移时序曲线典型类型只有生长型一类。基于崩塌滑坡滑裂面上锁固段数量、位置和强度,结合变形状态空间区划效应及外界因素对锁固段的加卸载特征,对孕育期地表典型位移时序曲线形成机制进行了探讨。     

西南岩溶山区物探找水效果

在利用地球物理方法探测西南岩溶山区地下水,确定宜井孔位时,正确分析、判断引起物探异常源的性质,选择合理的方法是决定能否获得地下水勘查成功的关键。通过分析在广西隆安县多处西南岩溶山区找水的成功实例,提出了适宜本地区的音频大地电场法、音频大地电磁测深法组合的物探找水模式,并对其勘查效果进行浅析,总结出确定宜井孔位时几点经验。供从事西南岩溶山区找水工作者参考。     

西南石灰岩山区矿产资源开发问题的探讨

简要分析了西南石南灰岩山区矿产资源开发的有利,不利因素,以及开发中现存的主要问题,并在此基础上,提出了石山矿产开发的目标与要采取的具体策略。     

生态功能优先背景下的西南岩溶区石漠化治理问题

文章分析了现有石漠化治理模式、物种选择、石漠化治理综合效益评估、消除贫困等方面存在的不足,并结合国家对西南岩溶石漠化区主体生态功能的定位,对未来石漠化治理过程中的几个关键问题进行了探讨,认为未来石漠化治理要更有效地兼顾生态与经济效益,提高生态补偿标准,完善生态补偿体制,促进石漠化区农村人口的城镇化转移,减少人口压力,消除农户破坏环境的驱动因素,促进石漠化治理成效的长期可持续发展,以保证西南岩溶石漠化区水土保持和生物多样性维护主体生态功能的实现。      

西南喀斯特区土壤侵蚀研究进展

西南喀斯特区土层浅薄、成土速率低等特点决定了其允许土壤流失量小,土壤一旦流失,极难恢复,土壤侵蚀及其造成的石漠化现象已成为制约该区可持续发展最严重的生态环境问题。文章首先明晰西南喀斯特区土壤侵蚀特征,从坡面、小流域和区域三个尺度上系统概括西南喀斯特区土壤侵蚀的相关研究进展。针对当前喀斯特区土壤侵蚀研究野外径流小区、小流域及区域空间尺度数据缺少和相关研究模型限制性强等不足,建议从不同尺度深入研究喀斯特区土壤侵蚀发生发展规律及时空演化格局,并结合高新遥感、地球物理探测技术及模型,同步监测坡面—小流域—区域土壤流失,对土壤侵蚀进行定量评估,结合不同空间尺度土壤侵蚀特征构建系统性水土保持生态恢复治理模式和监测系统评价体系。     

我国西南岩溶石漠化土地生态建设分区治理思路与途径探讨

论述了实施岩溶石漠化分区治理的必要性;根据岩溶石漠化土地分布特点及区域自然地理、社会经济、生物资源等差异性,将我国西南岩溶区分为中高山、岩溶断陷盆地、岩溶高原、岩溶峡谷、峰丛洼地、岩溶槽谷、峰林平原及溶丘洼地（槽谷）8个岩溶石漠化综合治理区,其建设重点与主要措施分别是:中高山区重点实施封山育林育草与营造生态防护林与薪炭林,利用自然景观和原生态文化,发展生态旅游业;岩溶断陷盆地区对盆地周边山地实施封山育林育草,盆地内修缮水利设施,建设高效经果林或中草药基地;岩溶高原区保护好现有林草植被,积极发展水源涵养林与经济林,完善生态体系结构,培育生态经济型产业,合理开展生态移民;岩溶峡谷区通过封造、乔灌治理相结合,提高岩溶植被的生态功能,积极发展生态旅游业与特色农林牧业;峰丛洼地区开展封山育林育草,发展南亚热带特色林业,适度进行生态移民;岩溶槽谷区加强对石漠化区域的生态建设,提高非石漠化土地的开发利用力度;峰林平原区合理开发利用地表和地下水资源,实施封山育林和人工造林,提高森林生态功能与景观价值;溶丘洼地（槽谷）区则围绕洞庭湖流域、岩溶景观区开展封山育林育草、人工造林,加强薪炭林与沼气池建设。      

西南岩溶石山地区生态承载力的演变及动力机制——以贵州省为例

生态可持续发展是区域永续发展的重要条件,西南岩溶石山地区生态承载力供给状况及其支撑社会经济发展的水平是地区发展关注的重要问题。文章以贵州为例,采用基于生态足迹理论下的生态承载力计算方法,利用贵州1978-2013年各类型土地利用面积数据计算并分析了贵州生态承载力的演变特征和动力机制。结果表明:贵州多年平均的生态承载力总量为2 690.560万hm2;经历了1978-1986年的低值期（年均2 440.734万hm2）、 1987-1989年的提高过渡期,到1990-2013年达到较高水平（多年平均值2 899.654万hm2）;但贵州的人均生态承载力总体上呈降低趋势（多年平均值为0.796 hm2）;各类土地提供的承载力中,耕地的生态承载力最大,占65.9%,其次是林地占25.4%,建筑用地占7.2%,牧草地占1.4%,水域约占0.13%;1978-1985年,贵州生态有盈余,但逐年减少,从1986年开始出现亏损,并呈逐年增大趋势;贵州生态承载力的演变主要受土地利用方式、土地生产能力和人口数量的驱动。      

西南岩溶山区复合水动力场滑坡影响模式——以关岭县大寨滑坡为例

岩溶地下水对我国西南岩溶石山地区特大型滑坡频发具有重要影响,因此,岩溶地下水的赋存规律及在其影响下的滑坡成灾模式成为一个亟待研究的科学问题。文章以贵州省关岭县岗乌镇大寨村大寨滑坡为例,基于野外调查,结合水动力场、水化学数据、暴雨数据等进行综合分析,取得以下成果和认识:（1）划分出大寨滑坡区地下分水岭,圈定了影响大寨滑坡的灰岩区和碎屑岩区,面积分别为0.93,0.30 km2;（2）滑坡当日暴雨集中在6—12时,后缘区域岩溶管道水对大寨滑坡滞后暴雨2 h启动起到主要控制作用;（3）滑坡区碎屑岩以及后缘灰岩接受了百年一遇的强降水的入渗补给后,在各自内部形成高压水动力场;在基岩裂隙水、岩溶管道水两种水动力场及岩层自身重力的共同作用下,潜在软弱结构面上的岩层失稳进而发生滑坡。由此建立了基岩裂隙水和岩溶管道水复合水动力场对滑坡的影响模式,并提出一种复合水动力场耦合方法。     

中国西南岩溶山地石漠化转型演变解析

系统阐明岩溶石漠化的演变趋势,对正确认识岩溶石漠化发生发展过程及实施有效的石漠化综合防治措施具有重要意义。研究表明：（1）驱动石漠化发生与形成的因素有岩溶山地农户生计单一、土地压力大、土地承载力低和生态脆弱等4个主要因素;石漠化发生扩展其实质就是在低土地承载力背景下,过伐、过垦、过牧等土地利用方式触发了岩溶山地土地退化,即石漠化。（2）岩溶石漠化在发生发展到一定阶段后,随着社会经济背景的演变和石漠化驱动因素的变化、消失,石漠化面积扩张的趋势会发生根本性的转折,即石漠化转型。（3）中国西南岩溶山地土地利用方式改变引起生态系统机制改变,从而引起石漠化转型演变。石漠化转型是土地利用系统对经济社会发展与生态系统综合作用的响应,符合经济社会发展和生态系统演化的总体趋势。（4）中国西南岩溶山地石漠化演变对揭示该区域人地关系变化具有指导意义。     

Major ions in typical subterranean rivers and their anthropogenic impacts in southwest karst areas,China

Subterranean rivers contain much of the groundwater in karst and supply many local people in southwest China. The quality of groundwater in subterranean rivers is of concern because of its sensitivity to anthropogenic activity. Groundwater samples in a rural catchment were collected at the discharge point, and the concentrations of major ions including potassium, sodium, calcium, magnesium, chloride, sulfate, nitrate and bicarbonate were analyzed in this study. Rainfall and discharge were also observed at the same time. It could be concluded from the data that the concentrations of sulfate and nitrate had a peak in the rainy season when the concentrations of sodium, calcium, magnesium and bicarbonate were low. The concentrations of potassium and chloride changed randomly throughout the year. The concentration of major ions in flood process was not completely controlled by discharge. Only the concentrations of nitrate and sulfate had obviously increased during the past two decades. It was believed that dilution, eluviation, karst erosion and anthropogenic activity can explain the ion variations and hence this study helps to understand environmental problem in karst.     

21世纪西南岩溶石漠化演变特点及影响因素

文章通过分析西南岩溶地区石漠化面积遥感调查结果和相关统计资料,揭示了21世纪以来石漠化时空演变特征和影响因素。2015年,我国西南岩溶地区石漠化总面积降至9.2万km2,石漠化演变的总趋势由21世纪以前的加剧变化为21世纪的逐渐减缓,而且,西南岩溶区石漠化程度显著变轻,由21世纪初的以重、中度石漠化为主演变为以轻、中度石漠化为主,危害最大的重度石漠化面积比例由38.08%降至15.31%,说明石漠化趋势得到有效遏制。但石漠化演变存在较大的区域差异,主要与国家实施植被修复工程力度、影响植被恢复的岩溶地貌类型、地下水开发程度、雨水资源以及区域经济条件密切相关。植被建设规划面积与石漠化减少面积成正比,生态经济条件相对较好的峰林平原和溶丘洼地石漠化治理效果最好,地下水开发和比较丰沛的雨量可有力促进植被恢复和经济发展,居民贫困化可使石漠化恶化。