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当然可以写一篇小论文发表在一般期刊上。但是在构思写作时,必须避免写成勘察报告,应该在滑坡发生的机理或危险性等某方面作一些必要的分析和探讨。有勘察资料和区域地质资料,对潜在滑坡体进行稳定性分析,在资料方面还要做的就是收集一些近期的有关方面的好论文;如果进行危险性评价,还要收集地质灾害危险性评估规范,估算滑坡体的体积和滑落体的分布范围,收集滑落体影响(危害)到的工程、房屋和受危害的人数,估算直接经济损失,确定潜在滑坡的危险性等级。
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2008年5月12日14时28分,在青藏高原东缘龙门山地区发生了汶川8级强烈地震,成为继2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震之后在中国大陆发生的又一次强烈地震,造成了惨重的人员伤亡和巨大的财产损失。
面对“5·12”汶川8级地震突发灾害,中国地质科学院组织专家,最先对发震动力学背景进行了科学分析,第一时间奔赴震中地区开展地表破裂变形与地震地质灾害调查。随后组织来自院本部、地质研究所、水文地质环境地质研究所和地球物理地球化学勘查研究所的80余位科学家,系统开展地震科学钻探选址、活动断裂与地震变形观测、地应力测量、地质灾害地面调查、堰塞湖与水工环综合评价。6位专家参加国家汶川地震专家委员会,编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,组织召开汶川地震动力学分析研讨会,2位专家参加国土资源部抗震救灾前方指挥部工作。在第33届国际地质大会期间,组织汶川地震大型展览,应邀作汶川地震、地震科学钻、地表破裂等学术报告,受到国际同行的高度关注。组织申报汶川地震断裂带科学钻探工程,2008年11月第一口地震科学钻开工;组织落实国家专项、“973”课题、地质调查项目等科研任务,有效地调整了面向地质灾害的学科结构和人才布局。
在2008年度科技成果汇报交流暨十大科技进展评选会,许志琴院士作汶川大地震发震背景与科学钻探报告,董树文、吴珍汉研究员作汶川大地震中国地质科学院的快速反应报告,评委会将“5·12汶川地震后中国地质科学院的快速反应与调查研究”评选为中国地质科学院2008年度科技特别进展。
中国地质科学院领导为首批赴震区调查组送行
第一时间组织开展发震动力学背景分析和地震地质灾害考察
“5·12”汶川地震发生后,中国地质科学院专家以高度的责任心,最先对发震动力学背景进行了科学分析;5月14日董树文、张岳桥研究员等科学分析了汶川地震发生动力学背景,彭华研究员等报道了汶川地震前地应力异常资料,并通过中国地质调查局《汶川地震简报》(2,3)上报国土资源部。2008年5月15日许志琴、董树文等参加中国地质调查局汶川地震机制会商会,讨论了地震背景和机理。2008年5月18日通过新华社面向国内外发布发震构造背景、地震破裂性质和余震长期活动的科学报告,全国各媒体纷纷转载。
2008年5月16~24日,院组织以董树文副院长为领队,由吴珍汉研究员、张岳桥研究员、张永双研究员、陈正乐研究员、杨农研究员、雷伟志副研究员、石菊松博士、施伟博士共9位专家组成的中国地质科学院地震地质灾害考察队,爬跋山涉水、风餐露宿,冒着生命危险,克服重重困难,深入地震重灾区北川县城、映秀镇、陈家坝、青川县城、关庄镇与红光镇东部,实地考察活动断裂、地震破裂与地震地质灾害,获得汶川8级强烈地震地表变形、地震灾害和地震触发地质灾害第一手宝贵观测资料。6月6日完成第一篇汶川地震地表破裂论文,7月份发表在《地质学报》(英文版)。
中国地质科学院考察队向国土资源部抗震救灾指挥部提交了多份有价值的考察报告,向当地政府和群众提供了及时有效的地震科学知识及抗震救灾建议,积极协助县市抗震救灾指挥部开展地震地质灾害调查和应急排查工作。5月21日,董树文研究员、张岳桥研究员、吴珍汉研究员在广元市接受四川人民广播电台、广元市电视台、广播电台联合采访,科学地解读地震原因,解惑群众惊恐和不安。
中国地质科学院专家第一时间赶赴震中区开展地震地质灾害野外考察
a—在北川县城南郊任家坪测量地表破裂变形;b—在关庄西北观测东河口堰塞湖;c—接受地方电视台和广播电台联合采访,普及地震科学知识
参加国家汶川地震专家委员会和国土资源部抗震救灾工作
5月21日中国地质科学院6位专家被选为国家汶川地震专家委员会委员,许志琴院士任专家委员会副主任,赵文津院士、董树文研究员、廖椿庭研究员、张岳桥研究员、吴树仁研究员为专家委员会成员;5月28日组织召开首次汶川地震动力学分析研讨会,对地震机理、地震预报及相关科学问题进行了深入讨论;6月20日许志琴与董树文等编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,为抗震救灾和震后重建提供了重要参考资料;赵文津院士分析了我国大震地质、地球物理数据,对地震工作和地震预报工作提出建设性的意见。9月4日董树文委员作为国土资源部代表出席了国务院新闻办主持的“汶川地震专家委员会汶川地震新闻发布会”,介绍了地震—地质灾害损失与防治工作。5月24日~6月24日,中国地质科学院韩子夜所长和吴珍汉研究员进入国土资源部抗震救灾前方指挥部,在总指挥汪民副部长直接领导下开展工作,协调地震地质灾害应急调查,深入汶川地震重灾区实地考察地质灾害,为抗震救灾工作做出了积极贡献。
6月1~25日,在国土资源部科技与国际合作司支持下,中国地质科学院组织开展了汶川地震综合调查,许志琴院士任组长,龙长兴所长和胡平副所长任副组长,分应急选址、地应力监测、活动断裂与场址稳定性调查、科学钻选址、物化探测量与监测5个小组,分别开展野外调查与观测工作,获得宝贵的多学科综合观测资料。5月23日~6月5日,中国地质科学院水文地质环境地质研究所受国土资源部委派,组织以张发旺副所长为领队专家队伍10余人,奔赴汶川地震灾区,圆满完成了10个堰塞湖的调查评价任务,提交了6份技术报告,受到水利部抗震救灾指挥部和武警水电官兵的充分肯定,为堰塞湖监测和治理工程设计施工提供了重要依据。6月下旬,地质力学研究所组织专家赴汶川地震震中地区,布设天然地震观测台站,为余震精确定位和深部地震构造分析提供了重要的地球物理观测资料;水文地质环境地质研究所根据国土资源部和中国地质调查局相关部署,组织专家赴甘肃陇南市和文县,开展灾后重建规划地质安全与水土资源保障程度综合评估,为灾后重建的宏观决策提供科学依据。
中国地质科学院组织专家积极投入汶川地震地质灾害调查
a—国家汶川地震专家委员会董树文委员出席9月4日汶川地震新闻发布会,介绍地质灾害损失与防治工作;b—地质力学研究所龙长兴所长带领活动断裂与场址稳定性调查骨干成员抵达地震灾区;c—地球物理地球化学勘查研究所技术人员在地震灾区开展物华探野外测量;d—水文地质环境地质研究所张发旺副所长与武警水利专家讨论堰塞湖灾害隐患及治理方案;e—地质研究所地震科学钻选址组专家在野外测量地震变形和同震位移;f—地质力学研究所何长虹副书记带领专家在震中地区了解地震灾情并选择天然地震观测地点
组织实施汶川地震断裂带科学钻探工程
在汶川地震专家委员会和国土资源部指导下,在中国地质调查局直接领导下,中国地质科学院许志琴院士带领有关专家策划并组织申报“汶川地震断裂带科学钻探工程”,得到温家宝总理等领导及时重要批示。2008年11月第一口地震科学钻开工,成为世界上响应地震最快的地震科学钻探工程。汶川地震科学钻探工程将采用先进钻探工艺,对汶川地震和复发微震的源区进行直接取样,开展地质构造、地震地质、岩石力学、化学物理、地震物理、流变学等多学科观测、测试分析和综合研究,揭示控制断裂作用和地震发生的物理过程和化学作用,为地震监测、预报或预警提供基础数据和重要信息,促进地震科学发展。
汶川地震科学钻探工程一号孔开钻仪式
徐绍史部长向汶川地震断裂带科学钻探工程中心主任王学龙副局长和首席科学家许志琴院士授牌
组织第33届国际地质大会汶川地震大型展览与专题报告
2008年8月中国地质代表团参加在挪威奥斯陆举行的第33届国际地质大会上应组委会特邀作汶川地震学术报告,举办了汶川地震大型展览,展版面积18m×3m(图3);董树文研究员在“地质灾害”每日主题会上作了题为“汶川地震灾情与中国地质科学家反应”的报告,许志琴院士在专题会议上作汶川地震科学钻探学术报告,张岳桥研究员在国际岩石圈研究专题会上作有关汶川地震破裂与变形学术问题的报告,受到各国代表的高度关注。
副院长董树文研究员在地质灾害“每日专题”作汶川地震学术报告
第33届国际地质大会汶川地震大型展览
地质力学研究所全力以赴抗震救灾
“5·12”汶川大地震,震撼了中国,震撼了世界。在祖国面临大灾大难的关键时刻,地质力学研究所没有观望,没有等待,更没有退缩,立即组织有关专家,无条件投入抗震救灾行动,连夜展开震源机制分析,震情迁移分析,灾情分析。在老所长董树文副院长的组织领导下,紧急组成了调查组,第一时间奔赴灾区,冒着生命危险,开展活动断裂、地质灾害调查,收集掌握宝贵的第一手科学资料,发挥专业优势,为抗震救灾提供科技支撑。随后又多次派出专家组,前往灾区开展相关工作;同时组织多名专家、研究生组成专家组,在局的统一部署下,紧急展开地质灾害遥感解译以及环境承载力评估等方面工作,他们不分昼夜地坚守在自己的岗位上。
地质力学研究所先后直接参加抗震救灾一线工作的人员有62人,其中赴震区前线的人员有35人,坚守在后方的人员有27人;有3位专家进入国务院汶川地震专家委员会,有7位专家进入科技部专家组,为全国抗震救灾工作提供科技支撑。在整个抗震救灾行动中,地质力学研究所干部职工无私无畏的精神,坚强有力的行动,卓有成效的工作,得到了各级领导和同行们的肯定和认可,得到了各种方式的表彰。地质力学专业委员会荣获中国科协“抗震救灾先进集体”称号,张岳桥、杨农、雷伟志、施玮分别获得有组织评选的抗震救灾先进个人光荣称号。
地质力学研究所专家在地震灾区开展地震变形与地质灾害现场调查
地应力观测站5月12日观测到的地壳应力应变变化曲线
地壳应力应变变化曲线
地质力学研究所天然地震台网观测的余震震中分布图
水文地质环境地质研究所专家赴四川灾区调查堰塞湖险情
2008水文地质环境地质研究所专家赴四川灾区调查堰塞湖险情年5月23日~6月2日,受中国地质调查局委派,水文地质环境地质研究所党委、所领导抽调精干力量张发旺、张兆吉、王贵玲、王建中、韩双平、韩占涛、聂振龙、侯宏冰、蔺文静、钱永等10位同志,与水环地调中心的孙建平等5位同志、天津地调中心肖国强等3位同志一起到四川灾区的绵阳、德阳两个重灾区调查堰塞湖险情。
震后的灾区一片疮痍,加之堰塞湖出现的地方均处于位于发震断裂附近的深山中,是震灾最严重的地方,道路山体滑坡、坍塌等非常严重,有些地段,山体松动,地势险峻,随时都有继续垮塌的危险。
面对如此艰难险境,调查组成员不畏艰险,不顾劳累,连续作战,只要天气情况允许就出发。山里道路往往已经被巨石堵塞,调查组只能徒步前进,沿途河谷狭窄,两侧山体陡峭,许多地段岩体松动,摇摇欲坠,随时有滚落的可能。如遇到余震发生,后果不堪设想。5月25日下午,在四川青川县又发生了震后的最大一次余震,震级高达6.4级,此时,调查队员刚刚从山中出来不到2个小时。
就是在这样的条件下,调查组通过一星期的辛苦工作,配合水利部出色地完成了调查任务,提交了7个堰塞湖的调查报告,受到水利部抗震救灾指挥部绵阳堰塞湖前沿指挥部的充分肯定,提出的建议已经被采纳,用于堰塞湖的治理工程设计和施工中。
中国地质科学院年报.2008
水文地质环境地质研究所专家在地震灾区调查评价堰塞湖险情
地球物理地球化学勘查研究所积极投入抗震救灾及调查研究工作
“5·12”汶川8级地震突发之后,在国土资源部和中国地质调查局统一部署下,地球物理地球化学勘查研究所以高度的责任心和使命感,积极投入到抗震救灾工作中去。
五月下旬,国土资源部选派人员组建部抗震救灾前线指挥部,韩子夜所长受汪民副部长指派,担任前线指挥部办公室主任,除了办公室的日常工作外,还负责指挥部的后勤工作。在韩子夜所长的带领下,前线指挥部办公室高效运转,为部领导决策、统领所属各单位在灾区井然有序地工作提供了有力的支撑。
汪民副部长、韩子夜所长及科研人员在至四川前线指挥部研讨抗灾工作
选址物探测量组在现场工作
物探测量组在布设测线
六月初经国土资源部再次统一调遣,地球物理地球化学勘查研究所先后派出两批专家前往灾区第一线参加抗震救灾工作。由胡平副所长亲自带队,统一指挥,两批专家一行12人,携带7台套物化探设备,四辆越野车以及其它有关装备,分成两组积极投入到“汶川强震活动断裂调查与灾区重建场址稳定性评价”工作当中去。第一组即物化探监测组,主要进行了天然电磁场、地磁场和地气监测工作,为余震活动趋势分析和活动断裂调查提供了重要的数据。第二组即应急选址地球物理测量组,主要开展了EH4电磁测深和高密度电阻率法测量工作,为探明擂鼓盆地基岩埋深及构造发育情况和灾后重建选址提供了重要依据。
另外,在此期间,地球物理地球化学勘查研究所分别派遣两名同志前往灾区参加了抗震救灾捐赠仪器的验收工作和国土资源作家协会的撰稿工作;还有三名同志被派驻京参加了部局机关抗震救灾的保障和宣传工作。
国家地质测试中心参加汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)—地下流体异常及地震前兆关系研究
目前已建设WFSD现场流体实验室,利用在线脱气装置、质谱仪等,进行了实时流体监测,主要测定组分包括He,CH4,CO2,Ar,H2,O2,N2和氡。正随钻建立流体地球化学剖面,开展流体变化与地震前兆的相关性研究。
WFSD现场流体实验室
WFSD现场在线脱气装置
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一、内容概述
(一)主要成果
在地质灾害详细调查的基础上,引进了国际上先进的风险管理理论,使地质灾害评价从易发性、危险性的评价延伸到风险评价,并结合国内实际,形成了相关的技术方法体系。主要包括:
1)结合黄土地区的实际情况,使用水文法进行了评价单元划分(图1),准确地获得了黄土斜坡的坡度、坡高、坡型、坡向等参数,分析了不同坡度、坡高、坡型、坡向发生滑坡的概率。
图1 使用水文法划分风险评价单元
2)设定了危险性及危害性的评分标准,综合危险性和危害性评定结果,设计了黄土滑坡灾害风险评分系统。
3)提出了基于水位控制的滑坡风险分析和控制方法。建立了地下水渗流场与斜坡应力场协同耦合模型,确定了不同库水位下的滑坡失稳概率(图2),评价了不同库水位下的人员生命风险和财产风险,统筹考虑容许风险和供水需求,确定了安全合理的水库蓄水水位,并提出搬迁避让、疏水排水和水位控制等综合风险控制措施。
4)选择典型地质灾害隐患作为分析对象,分别研究了不同破坏模式下的风险分析和叠加、容许风险的确定、社会风险的评价、位于斜坡体上部的承灾体的风险确定、作为名胜古迹的承灾体的价值估算等问题,建立了多风险源识别的滑坡风险分析流程和计算方法(图3)。
图2 不同库水位条件下滑坡体破坏概率
图3 基于多风险源的群体生命风险评价流程图
5)提出了基于GIS、DEM、RS、地面调查等技术方法相结合的黄土滑坡调查与风险编图的工作思路和技术路线(图4)。
图4 基于GIS、DEM、RS、地面调查等技术方法相结合的风险编图技术路线图
6)系统地研究了面向不同应用对象的地质灾害风险评价的比例尺类型和精度类型。提出了不同比例尺和不同精度下地质灾害调查与风险评价的内容、方法与技术要点(图5至图8),建立了一套针对不同比例尺、不同精度的地质灾害调查与风险评价技术方法体系。
(二)技术特点及指标
1.风险评价精度
地质灾害调查是进行地质灾害风险管理的基础,不同的应用对象其管理主体不同,对应的调查和评价的精度要求也不同。地质灾害调查与风险评估按比例尺可以划分为小比例尺、中比例尺、大比例尺和详细比例尺4种类型(表1)。地质灾害调查与风险评估的4种比例尺类型又可以分别采取高精度、中精度和低精度3种精度要求(表2)。
图5 延安市城区1∶5 万滑坡风险区划结果
图6 延安市大砭沟地区1∶2.5 万风险区划结果
图7 基于评分系统的1∶1 万风险区划结果
图8 延安市宝塔山滑坡1∶1000 风险区划结果
表1 地质灾害调查与评价类型
表2 地质灾害风险评估结果分级原则简表
2.风险评价技术要点
(1)小比例尺黄土滑坡风险评价(1∶5万)
小比例尺(1∶5万)滑坡评价适用于较大的区域面积,其中易发性的评价指标包括灾点密度、坡度、坡高、坡型、岩土类型、植被、降雨、工程活动等;从易发性到危险性需要增加的评价要素为在一定时间内发生滑坡的可能性(时间概率)、滑移距离、滑移速度;从危险性到风险需要增加的评价要素为受险对象类型、价值、易损性。
(2)中比例尺黄土滑坡风险评价(1∶2.5万)
对于面积在几十到上百平方千米之间的区域的滑坡风险评价,适用于1∶2.5万的中比例尺。先期通过高精度DEM和Quick Bird遥感数据等多信息源,识别潜在的滑坡易发坡体,并初步圈画滑坡的危险区界线和进行受险对象信息解译,再逐一通过野外核查对以上信息加以验证、修正或取消,最后形成符合比例尺精度要求的风险评价图。
表3 黄土滑坡灾害风险评价指标体系
(3)大比例尺黄土滑坡风险评价(1∶1万)
对于大比例尺的滑坡风险评价(1∶1万)可以用边坡风险分级系统进行评价。运用滑坡风险管理理论,确定黄土滑坡风险评价的总指标体系;基于野外调查的统计规律,分析黄土滑坡危险性的主要来源和影响危害性的主要因素,从失稳可能性评价指标、滑坡强度评价指标、受险对象评价指标和易损性评价指标4 个方面确定打分评价系统(表3)。
滑坡的风险一般用危险性×危害后果确定,如果分别得到了危险性评价结果和危害性评价结果,则风险大小利用两两比较矩阵即可确定。因此,评分系统的整体设计分为危险性评分表、危害性评分表和风险评价分级表三大部分(表4)。
表4 风险分级矩阵判定
注:VL级为很低级;L级为低级;M级为中级;H级为高级。
(4)单体黄土滑坡风险评价(>1∶5000)
单体的滑坡风险评价应达到定量的程度,一般在场址的工程地质勘查阶段进行。利用各种勘探数据分析斜坡的稳定性和失稳模式,并在此基础上分析斜坡破坏后所造成的财产损失风险、个体生命风险和群体生命风险。因此该阶段的风险评价要求有较高的精度,比例尺应该在1∶5000或更高。
3.风险评价需获取的参数和手段
评价需获取的参数应以能满足不同精度风险评价的需要为目的。除常规调查滑坡的形成条件、基本特征、影响因素、稳定性状况外,还应调查某体积规模滑坡的年发生频率、潜在滑坡的滑距和滑速、受险对象及经济价值、受险对象的时空概率和易损性等。上述参数因调查区面积不同、评价结果的用途不同,或调查阶段、调查经费的限制,其获取方法和结果在精度上是不同的。一般而言,低精度的调查适用于小比例尺,采用的方法也是一般性的收集资料、遥感解译、地面调查等;中精度的调查适用于中大比例尺,采用的方法主要有工程地质测绘、经验办法、走访知情者、简单模型、统计技术等;高精度的调查适用于单体滑坡,采用的方法主要有超大比例尺工程地质测绘、钻探、物探、山地工程、测试与试验、受险对象资产评估等。
二、应用范围及应用实例
在延安市宝塔区进行的地质灾害风险评价与管理,对于当地的地质灾害防治具有十分重要的现实意义,取得的主要成果在土地利用规划、地质灾害预警预报和科研活动中得到了广泛应用。
1)在土地利用规划方面,基于政府公众服务需求进行了滑坡调查和风险区划,形成了一套基于县域尺度的地质灾害调查和区划方法,建立了延安市宝塔区地质灾害风险管理示范基地,为政府土地利用规划、减灾防灾、科学管理地质灾害提供了技术方法和示范;合理指导土地开发者、投资商、居民等去认识风险、规避风险、合理进行经济活动决策等,取得了较好的经济效益和社会效益。
2)在地质灾害预警预报方面,基于风险区划结果,将县级地质灾害预警分为小比例尺、中比例尺、大比例尺、单体隐患点预警4种不同的预警精度,部分解决了预警区域过大的问题,对现有的地质灾害监测预警工作是一个推动,起到了应有的示范作用。
3)在科研影响力方面,基于地质灾害风险评价与管理发表了论文多篇,成果被多次引用,其中《地质灾害风险调查的方法与实践》被引频次达30次,同时在中国地质大学(北京)、长安大学等高校培养研究生多名,有力地推进了我国地质灾害风险评价与管理的发展。
我国地质灾害风险评价与管理还处于起步阶段,延安市宝塔区地质灾害风险评价与管理起到了应有的示范作用,应用前景广阔。
三、推广转化方式
1.宣传报道
编制了地质灾害科普宣传画及地质灾害科普宣传手册,向当地群众宣讲地质灾害防治知识及规避风险的方法(图9);就革命圣地延安市宝塔山滑坡风险接受了新华社记者的采访(图10),并提出了合理的风险规避及工程治理措施。
图9 科普宣传
图10 接受新华社记者采访
图11 会议交流
2.会议交流
在“城市建设与地质灾害防治学术论坛”等学术会议上向与会代表交流了地质灾害风险评价与管理技术方法及其在延安市宝塔区的应用(图11)。
3.人员培训
编写了《滑坡风险分析和风险管理培训班讲义》,并于2008年承办了“滑坡风险分析和风险管理培训班”,来自全国各地高校、科研院所和生产单位的113名代表参加了培训(图12);于2011年承办了“国际地质灾害高级研讨班”,来自全国各地的共215名代表参加了培训(图13)。
图12 滑坡风险分析和风险管理培训班
图13 国际地质灾害高级研讨班
技术依托单位:中国地质调查局西安地质调查中心
联系人:张茂省
通讯地址:陕西省西安市友谊东路438号
邮政编码:710054
联系电话:
电子邮件:
10.1.1 地质灾害形成机理与调查评价科技研究
(1)降雨诱发型滑坡和泥石流的形成机理
近30年来,降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一,其核心是通过研究降雨与滑坡的各种关系,预测可能的滑坡状态。据初步统计,全球至少有23个国家的学者对降雨型滑坡进行了不同程度的研究,美国、意大利、日本、英国、澳大利亚、新西兰以及中国香港和内地学者发表的研究论文较多。1984年后,中国香港政府加大了对降雨型滑坡的研究力度。除每年进行降雨滑坡的调查外,特别加强从更深层次上研究滑坡与降雨的关系,降雨滑坡分布发育规律,降雨入渗的水文地质模型,以及应用概率统计和其他数学方法建立更精确的滑坡—降雨关系。随着研究程度的深入,研究者一致认为香港火成岩风化层的非饱和土和残积土特有的性质控制着浅层降雨型滑坡的形成机理。研究结果表明,降雨型滑坡形成机理的本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡。因而,从理论上解释雨水入渗后斜坡应力的变化过程,以及雨水在斜坡中的渗透特性和渗透过程,是降雨型滑坡成因机理研究的关键。
(2)岩溶塌陷发育机理和判据研究
日本学者Nogushi(1970)、苏联学者Xоменко(1986)、美国学者Ralphj Hodek(1984)和Thom-as M.Tharp(1995)、俄罗斯学者Anikeev(1999)等,先后采用物理模型试验或数值分析的方法,系统研究了非黏性土潜蚀塌陷的过程。国外一些学者还尝试采用岩土工程离心机进行塌陷试验,如:Borms和Bennermark(1967),Marir(1984),Bertin(1978),Howell和Jenkins(1984),Sterling和Ronayne(1984),Craig(1990),Abdulla和Goodings(1996),运用离心机模拟塌陷破坏机理和导致塌陷的临界组合条件,重点研究了上覆在洞穴上方的弱固结砂层的塌陷破坏与洞穴开口大小、洞穴自身强度、弱固结砂层强度和厚度、上覆砂层的厚度,以及地表荷载的关系。
美国、意大利、英国开展的基于GIS技术的地质灾害的风险评价工作中,包含了岩溶塌陷危险性评价。
(3)区域滑坡和泥石流调查与危险性评价
早期的地质灾害空间预测主要依据野外调查与航空相片解译情况,由专家进行地质灾害敏感性判断和评价,故称之为专家评价法(Aleotti和Chowdhury,1999)。该方法评价结果精度取决于野外调查的详细程度和专家的知识与经验,评价中运用的隐含规则使结果分析与更新困难,而且不同调查者与专家得出的结果无法进行比较。
20世纪70年代,以美国加利福尼亚旧金山地区圣马提俄郡的滑坡敏感性图为代表,利用多参数图的加权(或不加权)叠加得到区域滑坡灾害预测图的方法得到大力推广。该方法的优点是克服了使用隐含规则的问题;缺点是权重的确定仍保持主观性,模型的推广应用有一定困难。
20世纪80年代,受统计回归分析和判别分析在石油运移与矿床预测中应用的启发,Carrara(1983)将多元统计分析预测方法引用到区域滑坡空间预测中,并使该技术在世界各国得到迅速发展与推广。如Haruyama和Kawakami(1984)利用数学统计理论对日本活火山地区降雨引发的滑坡灾害进行了危险度评价。Baeza和Corominas(1996)利用统计判别分析模型进行了浅层滑坡敏感性评估,其斜坡破坏的正确预测率达到96.4%,说明了统计预测的适用性。Carrara,Cardinali和Guzzetti等(1991)将统计模型与GIS结合,应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡危险性评估,结果证明统计分析与GIS的综合使用是一种快速、可行、费用低的区域滑坡危险性评价与制图方法。
20世纪90年代以来,随着计算机技术和信息科学的高速发展,以处理和分析地理空间数据为主要特点,具有属性数据库与图形库动态连接功能的地理信息系统(GIS)技术得到了空前发展,其与定量化的地质灾害空间预测模型方法的结合也成为地质灾害研究的新领域。
Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在哥伦比亚的麦德林(Medellin)地区分析滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上,利用GIS技术将两者合成产生了风险评价分区图。Anbalagan和Bhawani Singh(1996)在Anbalagan(1992)关于山区滑坡灾害评估和区划制图研究的基础上,提出了风险评价制图的新方法——风险评价矩阵(RAM)。
Aleollt(2000)采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的皮埃德蒙特(Piedmont)地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的危险性及综合风险进行了区划性制图研究。Michael-Leiba等(2000)在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中,把斜坡灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体,以GIS软件为技术平台,分别采用平面和三维评价系统,对凯恩斯(Cairns)地区进行了斜坡地质灾害的危险性和风险区划研究。Ragozin(2000)从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性。提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标,并用其主要控制因素的概率乘积表示;对于区域性滑坡灾害评估,用给定地区的面积、滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型。
10.1.2 监测预报技术方法研究
(1)诱发滑坡和泥石流的临界降雨量与气象预警研究
在诱发地质灾害的降雨临界值研究方面,各国学者用来确定降雨诱发滑坡临界值的方法很多,其不同点在于考虑的因素不同。Glade(1997)建立了确定诱发滑坡的降雨临界值的三个模型,并在新西兰的惠灵顿地区进行了验证。三个模型要求的基本数据为:日降雨量、滑坡发生日期和土体潜在日蒸发量(通过Thornthwaite method方法计算得到)。模型建立的前提是:①假设最大日降雨量的地区,蒸发量最小;②滑坡由最大降雨量诱发。这三个模型基本概括了当前确定诱发滑坡的降雨临界值的方法。
在对美国旧金山湾地区1986年2月12~21日的滑坡和泥石流灾害预警工作中,首先由美国地质调查局分析确定,通过当地电台、电视台以及美国国家气象中心的特别预报方式来进行预警。这次滑坡泥石流灾害的预警分为两个阶段:第一次是2月14日的6个小时灾害危险期,另一次是17~19日之间的60小时的灾害危险期。由于地质条件的复杂性和地形条件的变化,这两次预报主要是针对整个旧金山海湾地区,而不是某一个特定的滑坡灾害地点。根据滑坡泥石流灾害发生后的调查,10处滑坡泥石流灾害发生点有目击者能提供精确的时间,其中有8处滑坡泥石流所发生的时间与预警的时间段一致。
据研究,旧金山湾地区的6小时降雨量达到4英时(即101.6mm)时,就可能引发大面积泥石流。为了监测降雨期间地下水位的变化,他们还设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水位变化。旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式,实时雨量监测数据,国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。
1984年开始,香港地区采用雷达图像解译小范围地质构造,用于确定滑坡发生的潜在区域。进而建立了用于滑坡灾害的降雨量监测网络,其中自动雨量计1999年由48个扩展为86个。将雨量资料定时传给管理部门。如预测24小时内降雨量达到175mm或60分钟内市区内雨量超过70mm,即认为达到滑坡预报阈值,即由政府发出通报。香港平均每年约发出三次山洪滑坡暴发警报。
(2)滑坡和泥石流灾害监测技术方法研究
对于滑坡和泥石流的监测,在美国、瑞士、意大利、日本、韩国等发达国家已经做了很多工作,特别是单体滑坡已经达到真正实时监测的阶段。监测内容包括地面位移、地裂缝、地下位移、地下水位(水压力)和水温、地声等。监测技术采用常规监测、自动观测、GPS和卫星通信等相结合(图10.1,10.2)。在我国的香港特别行政区,也建立了比较完善的基于降雨监测的地质灾害监测网络。
图10.1 使用太阳能无线遥控系统(左图)和变形计(右图)
图10.2 瑞士南部Canton Ticino地区的滑坡实时监测(据)
(3)地面沉降监测预测新技术新方法研究
在美国、荷兰、日本等发达国家,地下水水位往往与基岩标、分层标布设在同一孔内同时进行自动化监测(图10.3)。一是可以判明是否是由于过量抽取地下水所致,即地面沉降的形成原因;二是可以与监测到的地面沉降数据进行动态的耦合分析,得出地下水开采量(水位)与地面沉降量的相关关系;再通过水流模型可对地面沉降进行预报预测。同时,作为地下水位的实时监测数据,能够直接成为地下水资源管理的可靠依据。
图10.3 分层标自动监测系统及原理示意图(据Amelung等,1999)
在美国加利福尼亚州萨克拉门托,GPS测量已经取代了区域性的地面标高的水准测量。1986年在该区建了38个GPS监测站,1989年后达到了68个。采用严格的测量程序,其大地高程的精度可达到毫米级。我国上海经过近两年应用Ashtech Z12双频GPS信号接收机测定大地高程,于1999年也取得了大地高程精度达3mm的好成果。其优点是对于区域性地面沉降的大范围监测具有事半功倍的效果。
根据美国地调局资料,美国用于探测地面沉降的干涉合成孔径雷达(InSAR)技术还处于开发和试验之中(图10.4)。Gabriel等率先于1989年发表了《测绘大区微小高程变化:雷达干扰测量法》的文章。1993年,Massonet等利用雷达干扰测量法测绘了着陆器地震的地面形变场区。Van der Kooij等用太空飞船干涉卫星孔径雷达资料调查研究了荷兰格洛宁根(Groningen)天然气开采区的地面沉降问题。Marco等利用美国实验研究学会干涉卫星孔径雷达资料对美国贝尔瑞吉(Belridge)油田1992~1996年的地面沉降进行了详细的研究。由于这种探测技术的使用,地面沉降测量的精度已达毫米级,其探测结果能很好地处理成平面二维沉降等值线图。而且该方法可以省去常规水准标石测量的许多人力和物力的投入。因此,不能低估这一新技术的开发应用前景,在目前情况下可以参照国外成功的经验在我国进行试验。
(4)岩溶塌陷监测技术研究
美国学者Benson(1987)提出利用地质雷达进行监测预报的方法,并在美国北卡罗来纳州威尔明顿(Wilmington)西南部的一条军用铁路进行了试验,监测周期为半年,取得了良好的效果。2002年,在国土资源大调查项目的支持下,中国地质科学院岩溶地质研究所在广西桂林柘木镇建立了我国第一个岩溶塌陷灾害监测站,为深入系统地研究岩溶塌陷预测预报方法提供了良好的条件。
图10.4 合成孔径雷达干涉测量获得的内华达州拉斯维加斯谷地
(5)地质灾害监测预警信息传输处理与发布系统研究
发达国家和地区已经越来越重视地质灾害监测的信息化工作。例如美国、日本、意大利、法国和韩国等建立了地质灾害实时监测系统,在实际应用中可以做到实时预警。针对单种地质灾害开展监测预警方面的研究工作较多,多灾种的集成系统尚不多见。
10.1.3 地质灾害治理工程技术研究
(1)地质灾害防治理论
重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究。如日本针对温泉地区的滑坡特点,研究采用排气工程和地下水截水工程进行滑坡综合防护;法国针对降雨诱发的粘土滑坡采用虹吸排水技术;美国和日本在研究植被覆盖好的地区发生的浅层滑坡,开展采用调整植物类型的生物措施研究等。在地质灾害的防治工程中,普遍采用生物防护系统,注重生态环境保护,日本在滑坡治理中,抗滑桩和建筑地基结合,实现防治工程与土地开发利用相结合。
(2)地质灾害防治工程设计技术方法
国外对于复杂支挡结构设计技术、地下水排水技术设计,基于环境和景观设计的技术规程和实用的计算机软件开发等方面,都进行了大量研究,形成了比较配套的设计计算理论方法和产业化软件。如:美国开发了三维连续体的快速拉格朗日分析软件——FLAC3D,三维模拟离散元程序——3DEC;加拿大开发的地质工程问题和地质环境模拟分析的软件包——GEO-SLOPE Office(GEO-SLOPE Office 5.0 for Windows),已经广泛应用于世界上许多国家的滑坡等地质灾害防治工程设计,形成了模块化的设计软件和方法。
(3)地质灾害治理工程技术
在治理技术上,广泛应用土工织物、预应力复杂支挡结构、地下水排水技术。尤其以美国、西欧、日本和我国的香港特别行政区在地质灾害治理方面投入大,成就显著。如日本地附山滑坡治理工程,耗资达150亿日元(约15亿人民币),可算得上地质灾害防治工程的博物馆。
国外对崩塌和滑坡灾害治理的常见技术工程包括:①冲刷防护工程:防冲坝、沉积坝、护岸、防波坝、丁坝;②减重和反压工程;③地面排水工程:地面排水沟、防渗工程;④地下排水工程:地下排水沟、泄水洞、水平钻孔、集水井和虹吸排水工程;⑤地下截水工程:隔渗芯墙截水,灌浆截水,化学固化法截水;⑥支挡工程:挡土墙、格栅墙、抗滑桩、岩石锚杆;⑦排气工程:用于治理温泉地区的滑坡;⑧生物护坡技术和轻型网状防护系统结合用于崩塌和小型滑坡灾害的治理。
由于水是形成滑坡的重要诱发因素,地面排水工程和地下排水工程总是被首先考虑的治理技术,也是在大型滑坡防治中首选采用的治理技术。美国、日本、新西兰等国在滑坡治理中广泛应用地下排水工程技术,采用水平钻孔排水和排水井、排水隧洞联合排水技术治理滑坡。法国采用虹吸排水技术治理100多处降雨诱发的粘土滑坡。它是一个密封的聚氯乙烯管系统。该技术的最大优点是可以自流排水,降低滑坡的地下水位。
在支挡工程技术应用方面,研究应用大截面抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索、小型钢架桩加锚索、微型桩群等多种支挡结构,并在锚索防腐技术、通用的计算方法、设计软件和技术标准方面取得明显进展。减重和反压工程是经济有效的防治滑坡的工程措施。英国Huchinson提出的“中性线”方法为减重和反压计算提供了理论依据。
近年来,发达国家在地质灾害防治工程实践中,在崩塌和小型滑坡灾害治理中应用轻型网状防护系统与生物护坡系统的配合技术,使防治工程进一步向轻型化和美观化方向发展。如SNS柔性支护系统和生物护坡系统,在欧洲许多国家应用比较普遍。
10.1.4 国际地质灾害防治科技研究发展趋势分析
地质灾害防治科技未来总体发展趋势是:重视地质灾害早期预测、预警能力建设,提高地质灾害领域防灾减灾科技水平和能力,建立3S(即:RS——遥感,GPS——全球定位系统和GIS——地理信息系统)技术平台,发展和建立区域地质灾害动态实时监测网站和预测预警信息系统,建立地质灾害信息系统平台和共享通道,提高地质灾害减灾防灾技术的支撑能力。
对地质灾害形成机理的深入研究一直是国际地质灾害研究的难点,而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一,重点是研究诱发泥石流、浅层滑坡的临界降雨量随区域和气候变化而变化,揭示降雨与滑坡的各种关系,预测可能的滑坡状态。
应用GIS技术开展地质灾害的区域特征分析和灾情空间制图正成为热点。通过计算机高技术手段(GIS,GPS,RS等)将灾情分析与危险性评价、风险性预测有机结合起来,形成实时预警决策体系将成为灾害地质研究的一个重要趋势。
在各种监测技术方面,发达国家在加强各类地质灾害实时监测台站建设的同时,均十分重视高新技术的应用,高科技空间对地观测技术在地质灾害方面的应用研究也是发达国家的重要研究方向。各种更为先进的遥感探测系统的应用逐步深入,美国、法国、意大利和日本等国都将GPS、干涉雷达遥感在滑坡、地面沉降等动态调查和监测中的应用作为重点研究方向。
近年来,发达国家在地质灾害治理工程技术方面具有如下特点和发展趋势。
在防治理论上:重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究;注重防治工程与生态环境保护和土地利用结合;形成模块化的设计软件和方法,研究开发新的治理技术方法。
在灾害信息处理方面:各种高速的数值预报已逐步实现;高速、智能化、综合化的通信网络技术、分布式数据库技术和海量数据操作技术的发展,又使灾害通信、计算机网络和信息开发处理融为一体,形成了综合的灾害信息网络系统,使各种分散的灾害信息真正做到资源共享;人工智能、多媒体和三维模拟技术的发展,推动了灾害信息产品的应用和再加工。
看你写的是什么期刊的文章,每个都是不一样的
目前救援已经结束,转移了23名群众,除了三个遇难者,其他人相安无事。
多看,发现有几乎找不到答案的就是方向或课题或题目。问题多的是!多多学习啊哈天天向上
当然可以写一篇小论文发表在一般期刊上。但是在构思写作时,必须避免写成勘察报告,应该在滑坡发生的机理或危险性等某方面作一些必要的分析和探讨。有勘察资料和区域地质资料,对潜在滑坡体进行稳定性分析,在资料方面还要做的就是收集一些近期的有关方面的好论文;如果进行危险性评价,还要收集地质灾害危险性评估规范,估算滑坡体的体积和滑落体的分布范围,收集滑落体影响(危害)到的工程、房屋和受危害的人数,估算直接经济损失,确定潜在滑坡的危险性等级。