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滑坡的灾害

发布时间:2020-06-30 14:02:52

1、滑坡灾害

滑坡是指构成斜坡的岩土体在重力作用下失稳,沿着坡体内部的软弱结构面(带)发生剪切而产生整体性向下滑动的现象,欲称地滑、垮山等。

我国2000多年前就有山崩堵江、“地移掩村”的详细记载。显然,“地移”是指缓慢滑动的滑坡,而山崩则包括崩塌性滑坡在内。近百年来,有关滑坡危害的记载更多。

由滑坡造成的灾害,包括人员伤亡、财产损失、工程构筑物和生态环境的破坏,以及资源损失等,称为滑坡灾害。

2.2.1 典型滑坡的基本特征

一个典型滑坡由滑坡体、滑动面、滑坡床、滑坡后壁、侧壁等14个要素组成(图2-1)。

1)滑坡体(滑体)

指滑动面以上产生移动的那部分岩土体,简称为滑体。

2)滑动面(滑面、滑移面)

滑坡体沿其滑动的面。有的滑动面平整、光滑,称为滑动镜面或滑坡镜面;有时滑面还显示出相对滑动的擦痕和擦沟,按照擦痕或擦沟的方向可以判断滑坡体的滑动方向。有的滑坡无典型的滑动面,而是在滑体与滑床之间有一层经剪切作用而扰动的带,称为滑动带(滑带)。

3)剪出口

滑动面前端与原坡面(地表)的交线称为滑动面剪出口。

4)滑坡床(滑床)

指滑动面以下的稳定岩、土体。

5)滑坡后壁

由于滑坡体向下滑动,在滑坡体后界一带露出的外围不动岩土体称为滑动后壁。露头高度数厘米到上百米不等,呈陡壁状,坡度大多在60°~80°之间。

6)滑坡洼地

由于滑体的高程下降和水平方向的位移,在滑坡体与滑坡后壁之间被拉开、或有一次一级的块体沉陷而成为封闭洼地。在大型或巨型滑坡洼地在滑动方向下的宽度可达数十米,甚至上百米。在滑坡洼地,由于地下水常沿滑坡裂缝上升而不断积水,形成沼泽地,甚至积水成湖,称为滑坡湖。

7)滑坡台地

滑坡体滑动后,滑坡体表面坡度变缓呈台地状,称为滑坡台地。

8)滑坡台坎

由于滑动速度的差异,滑坡体在滑动方向上常解体为几段,每段滑坡块体的前缘都能成为一级台坎,称为滑坡台坎。

9)滑坡前部

滑坡舌:滑坡体前端“凸”出呈舌状的形态。

滑坡趾:当滑坡体从坡脚外或坡体前面的平坦地面上剪出,且滑动距离不大时,滑坡体前端的隆起地形称为滑坡趾。滑坡趾对于滑坡体的平衡条件犹如人体脚趾对于人体站立时能保持稳定的作用一样重要。

滑坡鼓丘:位于滑动体前部由滑体受阻挤压而成的。

10)滑坡顶点

滑坡主轴通过滑坡后壁上缘的交点。多数情况下是滑坡后壁的最高点。在小比例尺区域调查填图时,他的位置代表了滑坡发生时的原始位置。

11)滑垫面

指滑坡体滑出剪出口后继续滑动和停积的原始地面,它对滑坡体的运动特征有着直接的影响。

12)滑坡侧壁

滑体下滑后两侧暴露出的陡壁。

13)滑坡周界

滑坡床与地面的交线称为滑坡周界,由滑坡后缘、两侧缘和前缘剪出口组成。与滑坡堆积体周界有明显的差别,实际工作中不能混淆。

14)主滑方向

滑动体主要部分或滑动体中间条带向前滑移所指的方向为主滑方向。

图2-1 滑坡要素图

2.2.2 滑坡类型

滑坡分类的方法很多,现将与油气管道有关的几种分类方法归纳于表2-1。

表2-1 管道滑坡常见分类简表

2.2.3 滑坡形成条件

滑坡的发生与地质、地貌、气候、水文以及人类活动等许多环境因素密切相关,一些因素在滑坡的发育中起决定性作用,是滑坡发生的基本条件,具备了这些条件,斜坡即具备了发生滑坡的可能性。滑坡发生的基本条件可归纳为4个方面:

2.2.3.1 滑坡形成的地形条件

凡是有斜坡的地方就有发生滑坡的可能。滑坡发生的最佳有利地形坡度是20°~35°;10°~20°、35°~45°的斜坡也有滑坡发生,不过数量较少;45°以上的急陡坡是崩塌发生的最佳坡形。发生滑坡的必要空间条件是前方要有足够的临空面。使滑移控制面得以暴露或剪出的临空面,称为有效临空面。

2.2.3.2 滑坡形成的岩土条件

有些岩层是很易发生滑坡和经常发生滑坡的,这些岩层分布区内滑坡往往成群出现;与此相应,一个滑坡广布的区域内,一定可以发现滑坡的发生与某些岩层密切相关,滑坡多分布于这些岩层的界线之内。

通常把这类岩层称为“易滑岩组”。事实上这些岩层不仅本身容易发生滑坡,而且它们的风化碎屑产物也极易滑动,甚至覆盖在它们之上的外来堆积层也容易沿着这些基层面或风化碎屑产物顶面而滑动。

管道沿线的易滑岩组有黄土、坡残积碎石土、泥岩及砂页岩地层、煤系地层、板岩及千枚岩地层等。

2.2.3.3 滑坡发育的地质构造条件

对滑坡的形成有重要作用的地质构造条件是断裂构造,深大断裂带通过的区域,滑坡常密集分布。受断裂带强作用的斜坡,岩层节理裂隙十分发育,为滑坡后壁、侧壁和滑动面的形成提供了条件。能被滑坡发育过程中利用的软弱结构面称为优势结构面。

可以发展成为滑动面、滑坡后壁、侧壁的软弱结构面主要有:松散堆积层与基岩的界面、不同岩性的岩层的分界面、岩层的层理面、岩层内部的节理裂隙面等。

2.2.3.4 滑坡发生的诱发因素

若一个区域、一个斜坡已完全具备滑坡形成的基本条件(内部条件),什么时间发生,诱发因素(外部条件)将起重要作用。外部条件很多,可归并为水作用、振动、加载和削弱坡脚等4类(图2-2)。

图2-2 滑坡形成条件图示

2.2.4 我国滑坡分布

我国幅员辽阔,自然条件复杂,滑坡在地理上分布有以下特征[7]:

(1)绝大多数滑坡分布于西南、中南和东南地区,大体在北纬38°以内,东经102°以东,而西部和北部分布相对较少。

(2)由于地质环境和自然条件的区域性地带性特点,决定了滑坡分布具有区域集中的特点。在许多地区,滑坡往往不是单独出现,而是呈带状和群体出现。

(3)滑坡分布区的气候常是潮湿多雨。滑坡分布区内降水量在1000mm以上,只有西北地区平均降水量小于1000mm。个别地区,如甘肃临夏定西地区,年平均降水量只有500mm左右。但是,滑坡多发生年份的降水量总是明显超过当地的多年平均降水量。

(4)区域地壳强烈活动的山谷地区滑坡常呈带状分布。

2.2.5 滑坡对管道的作用与危害

管道通过滑坡区有5种方式。

(1)管道垂直滑坡主滑方向,敷设在滑坡体上(图2-3),管道要承受滑坡下滑力P的作用,若P大于管道的强度,管道会因此而损毁。

图2-3 管道垂直主滑方向敷设在滑体上

(2)管道垂直滑坡主滑方向,敷设在滑坡前缘滑动面剪出口下方(图2-4),此种敷设方式,管道不受滑坡下滑作用,下滑的松散土、石堆在管道顶上,对管道不会构成大的危害。

图2-4 管道垂直滑坡主滑方向敷设在滑坡前缘

(3)管道垂直滑坡主滑方向敷设在滑坡后缘(图2-5),如果滑坡是稳定的,今后没有滑动的可能,此种敷设管道是安全的。如果滑坡今后有滑动的可能,管道所在的陡坡就有可能被牵引滑动而损坏。

(4)管道平行滑坡主滑方向通过滑坡区(图2-6),此种状态滑体向下滑动与静止不动管道间产生剪切作用,会有两种结果发生:①管道的刚度很大,大于滑体的下滑力,滑体的向下滑动会损伤管道保护层,甚至像剥蛇皮一样脱掉。②管道的刚度小于滑体的下滑力,有可能将管道向下拉伸变形到拉断。

图2-5 管道垂直主滑方向敷设在滑体上

(5)管道斜交滑坡主滑方向敷设,此种状态,管道将受到滑坡上述(1)、(4)两种方式的综合作用,若滑坡发生滑动,管道也是很危险的。

图2-6 管道平行滑坡主滑方向通过滑坡区

综上分析,管道通过滑坡区,上述5种方式,只有第二种敷设方式管道较安全。

2、滑坡灾害危险性的识别

滑坡灾害危险性识别的总体目标是,确定潜在威胁作用的物理性质(是阶段性还是持续性?是局部性还是区域性?)、运动类型、运动速度、运移距离和活动范围、威胁对象和可能造成的影响。危险性识别是风险管理的重要的基础步骤之一。灾害识别不仅需要了解威胁的物理性质,还要了解一定地点灾害可能发生的频率。

滑坡危险性识别调查通常包括两种尺度:场地尺度的单体滑坡和区域尺度的滑坡群体。对于前者,调查方法包括野外填图、土壤采样和试验、滑坡稳定性模拟;相比之下,后者缺少较为精确的方法,更多使用的是指示性方法,传统上使用滑坡的编目填图,新方法包括统计分析和基于过程的数学模型方法。采用什么样的方法取决于数据库精度和方法本身的应用条件。滑坡危险性最终要显示出空间分布,以推演的滑坡敏感性来表示。Turner和Schuster(1996)给出了不同评估类型的概述。

表1-3 各学科对滑坡灾害各险性评估的贡献

图1-3 INALIRIMD项目地质研究流程

在滑坡灾害危险性识别中,地质地貌方法起到关键作用。滑坡是一种地貌作用过程,它们的发生与其所处的地貌形态、物质、构造、水文、气象和植被条件紧密相关。通过深入研究已存在的滑坡与这些因素的关系,可以揭示出坡体由稳定状态向不稳定状态过渡的模式和临界条件,评估坡体未来稳定性程度以及滑坡的可能行为。使用地貌填图方法研究滑坡的关键是,通过一些地貌特征(如坡体形状、线性构造、沉积形态和结构等)识别出历史滑坡速度、年代、类型、范围和当今活动的证据(Crozier,1984)。过去滑坡条件可能因气象条件的变化、岩土工程和土地利用活动而发生了很大改变,而且,滑坡灾害事件本身也会改变其环境条件,所有这些变化对未来滑坡灾害的发生都会产生很大影响。因此,综合的地貌和岩土评估研究是制定可持续滑坡灾害管理方案所必不可少的。例如,Moore和McInnes(2002)在英格兰约克郡北部的海岸带不稳定的崖滩评估中,就使用了地貌方法,研究山坡系统与冲积海岸沉积系统之间的关系,获得了有关滑坡规模和频率、滑坡与海岸侵蚀和海岸线移动之间的关系、山坡滑动与海岸沉积物供给之间的关系以及其他与坡体稳定性保护有关的重要信息,这些信息对于制订海边山坡上的度假休闲资产的安全保护措施起到了关键作用。

在欧盟的IMIRILAND项目的架构中,对大型滑坡的危险性评估采用地质/地貌综合方法,考虑了潜在移动块体的形状:体积、面积、深度等,地貌条件,地质构造条件等,将中等尺度数据、宏观数据、区域模型和遥感数据互相联系起来(图3-1)。

滑坡危险度是坡体固有的稳定性程度(以斜坡安全系数表示)以及导致坡体滑动的孕灾环境因素状态的函数。识别孕灾环境因素是滑坡危险性评估的基础。这些因素可能是动态性因素(如坡体中孔隙水压力,而它又与降水入渗速度、植被覆盖密度、气象条件以及土地利用活动密切相关),还可能是被动性因素(如岩石构造、坡体陡度),还可能是触发因素(如地震)等。

(1)因子(参数)编图(factor mapping)。在区域稳定性评估的初始阶段采用该手段,用于识别滑坡孕灾因子(如岩石类型、坡度等)的空间分布状况,在滑坡存在地区,在随后的危险性评估中,孕灾因子编图可用于确定它们对于滑坡产生的相对重要性。Hansen(1984)、Moon等(1991)和Gee(1992)对该方法进行了详细的讨论。

(2)先例方法(precedence approach)。通过建立发生的滑坡特征与其环境条件(地貌、坡度、岩性、构造、气象、水文、植被、土地利用等)之间的关系,推测滑坡未来发生的临界条件及其可能的空间分布。在评估中应考虑历史滑坡的条件发生变化的情况,因为这些变化将会影响坡体的稳定性。

(3)安全系数法(factor of safety-FoS)。FoS是活化的剪切强度与剪切压力之比。滑坡失稳状态系数为1,系数越大(大于1)越稳定,其易损性越小。适用于场地尺度的滑坡分析。使用有限元方法进行的限制性压力均衡分析,可以较精确地确定坡体的稳定状态,为滑坡体治理提供关键信息。将限制性均衡分析与滑坡触发因子(孔隙水压力)结合起来,可以确定导致坡体失稳的临界孔隙水压力的可能性。

(4)物理模拟模型(physically based simulation models,CHASMTM)。该模型将坡体中非饱和水流和地下水流作为因子,用于确定整个坡体中孔隙水压力,适用于场地尺度滑坡的研究(Anderson等,1988)。

(5)确定性物理实验室模拟(Deterministic physical lab modelling)。许多研究试图在实验室中再造滑坡体野外环境,通过控制滑坡体行为,确定滑坡发生条件。这种方法已成功地应用于泥石流研究中(Tognaccca等,2000)。但这种方法因很难按比例再现野外滑坡环境,也很难反映地貌环境的动态变化。

3、我国滑坡灾害的概况

滑坡是我国地质灾害的主要种类之一。它具有分布广泛、规模巨大、分布不均、危害严重四个方面的特点。

1.分布广泛

受气候、地形地貌和人类活动等因素的影响,滑坡发生频数的大小在区域上有一定的统计规律性。我国东起辽宁、山东、浙江、福建,西至西藏、新疆,北自内蒙古、黑龙江,南到广东、海南,至少有28个省(市、区)不同程度地遭受过滑坡灾害的侵扰。总面积达173.52×104km2,占国土面积的18.1%。根据发生频数,全国可分为15个多发区:①横断山区;②黄土高原区;③川北陕南地区;④川西北龙门山地区;⑤金沙江中下游地区;⑥川滇交界地区;⑦汉江安康-白河地区;⑧川东大巴山地区;⑨长江三峡地区;⑩黔西六盘水地区;瑏瑡湘西地区;瑏瑢赣西北地区;瑏A赣东北上饶地区;瑏A北京北郊怀柔-密云地区;瑏瑥辽东山岫岩-凤城地区(分论第二章图2-2)。

2.规模巨大

据统计,截止到2004年,我国滑坡已超过2.5万处,其中巨型滑坡有2833处,大型滑坡6448处,中型滑坡17500处。巨型、大型滑坡所占比例高达37%,足见其规模之大。巨型、大型滑坡的发生次数最多者为陕西省,达5002处,占全国的54%,次之为甘肃省,达1989处,占全国的22%,再其次为贵州和四川,分别占8%和4%。如云南富源县老厂大格煤田的滑坡,该滑坡面积约8km2,位移方量达1×109m3。

3.分布不均

在我国,滑坡最严重的地区为第二台阶的西南、西北各省区。这一地区长期处于地壳上升隆起过程中,地震活动频繁,地形切割剧烈,地质构造复杂,岩土体支离破碎,为滑坡的形成创造了有利的地质条件。

从总体上讲,滑坡主要发生在我国的山区。其中西北、西南地区为滑坡的高发区。目前,全国有20个省(市、区)的300多个县、350万人口、100多万间住房、300多万亩良田、1000多座大小矿山、1500多个区乡小镇遭受着滑坡灾害的袭击或直接威胁,其中四川、云南、陕西、甘肃、宁夏、青海、山西、贵州、西藏、湖北8省2区只占全国国土面积的40%,而滑坡灾害却占全国的85%。

4.危害严重

在人口稠密的城市,滑坡造成的损失较大,危及建筑物安全,道路中断,甚至造成人员伤亡。如,1718年6月19日甘肃通渭城北笔架山的一次滑坡,压死4000余人,甘谷北山滑坡掩埋永宁全镇及礼辛留村的一部分,死伤3万余人。1990年8月11日天水市一锻压厂滑坡,压埋了6个车间,24座建筑,造成了大量人员伤亡。再如,2004年9月5日,四川省宣汉县天台乡发生了震惊中外的特大型滑坡,滑坡摧毁了一个自然村并严重堵塞河道,形成库容58×106m3的一座滑坡堰塞湖,淹没上游的五宝镇及沿河8个村庄,致使19360人失去家园,造成直接经济损失约2亿元,滑坡面积达1.2km2,总体积25×106m3。

据统计,1949~1990年的42年中,因滑坡崩塌致死3635人,死亡人数超过百人的省份为四川、云南、贵州、陕西、甘肃、青海、湖北7省。其死亡总数占全国的95.8%。中国地质环境信息网的数据显示,2008年我国共发生滑坡灾害13450起,连同崩塌、泥石流地质灾害,共造成1598人伤亡,其中死亡656人,失踪101人,直接经济损失32.7亿元。

由于经济发展和人口的不断增多,滑坡的危害也更为明显,西部滑坡较东部大,造成危害的大都是数十万至数千万的滑坡(较大-特大型)。东部地区一般滑坡规模不大,为数千立方米(中-小型),但因人口稠密,危害也不小。

4、 滑坡灾害发生与降雨的关系

3.1.3.1 降雨量观测数据

本文研究使用的降雨量资料为浙江省水文勘测局(2002)提供的1990年至2001年期间雨量观测站点记录的日降雨量观测数据。雨量观测站点的分布情况见图3.3,总计有1257个观测站,基本覆盖了浙江全部陆地区域。按照气象部门的分类,暴雨分三等,日降雨量在50mm至99.9mm的为暴雨,日降雨量在100mm至249.9mm的为大暴雨,日降雨量在250mm以上的为特大暴雨。根据1990年至2001年期间的日降雨量观测数据,获得的浙江省暴雨、大暴雨和特大暴雨的年平均日数分布如图3.4~图3.6所示。①浙江省突发性地质灾害气象预报(警)系统2003年试运行工作总结,浙江省国土资源厅。

图3.3 浙江省降雨观测站点分布图

图中圆点代表雨量观测点,三角形代表水文观测点。资料由浙江省水文勘测局(2002)提供

图3.4 浙江省暴雨以上(>50mm)年平均日数(1990~2001年)图例右边的数字表示目数

图3.5 浙江省大暴雨以上(>100mm)年平均日数(1990~2001年)图例右边的数字表示日数

图3.6 浙江省特大暴雨(>250mm)年平均日数(1990~2001年之间)图例右边的数字表示日数

3.1.3.2 滑坡(泥石流)资料的处理

如前所述,截至2002年3月,浙江全省有记载的滑坡、泥石流、崩塌灾害点总计有2918处,其中86.3%属于滑坡(78.3%)和泥石流(8.0%),但对于大多数滑坡和泥石流灾害点都没有发生日期和地点记载。有具体发生日期和地点记载的滑坡、泥石流灾害共有814处,时间跨度为1969年至2002年3月。图3.7表明,在814处滑坡、泥石流灾害点中,由降雨诱发的占85.5%,有9%左右的滑坡在调查报告中未记录诱发原因,因此估计由降雨诱发的滑坡(泥石流)灾害点应超过90%。由于目前获得的降雨量观测数据时间分布为1990年至2001年之间,所以我们对全省滑坡、泥石流灾害处理时也选择这一时间段,总计为609处。在609处滑坡、泥石流灾害点中,泥石流49处,仅占8%,因此,在下文的论述中,不再区分滑坡和泥石流灾害,而统称滑坡灾害。由于滑坡灾害的发生点并不一定发生在雨量观测站点处,对于这种情况,根据雨量观测站的数据分布来进行搜索,以距离灾害发生点最近的观测站的雨量数据来替代灾害发生时该处的降雨量。

图3.7 浙江省滑坡(泥石流)灾害诱发因素分布

3.1.3.3 滑坡灾害与降雨量之间的关系

如前所述,在目前已有的资料中,能够被用来分析滑坡灾害发生与降雨量关系的数据点总计为609处,但是这些资料仅仅记载了滑坡灾害发生的日期,缺少在一天中具体发生时间的记录。这种情况对研究诱发滑坡的临界降雨量造成了严重的困难,因为不能通过对各次滑坡发生前最大10min、1h、6h降雨量进行统计分析来确定诱发滑坡的临界降雨强度值。然而,事实上,例如在1小时内降雨20mm与在1天内降雨20mm,对产生滑坡的影响可能是截然不同的。另一方面,由于缺乏有关土壤背景含水量的观测数据,也难以对降雨时期导致土壤达到水饱和的临界降雨量进行深入研究。因此,在考察滑坡灾害发生与降雨量的关系时,只能通过对滑坡发生当日降雨量及前期降雨量与滑坡之间关系的分析,研究诱发滑坡的临界日降雨量和前期累计降雨量。下面从两个方面对此进行讨论。

(1)根据雨量观测站记录的降雨量数据,以降雨量r作为观测尺度,把降雨量大于r时发生的滑坡灾害累积数n占所研究的滑坡灾害总数m(=609)的比例记为p,则p=n/m。改变r,可以得到一列不同的po将r和p投在双对数坐标图上,得到的结果如图3.8所示。r和p之间按以下关系

浙江省国土资源遥感调查与综合研究

在两个区间范围内呈很好的直线分布。这里k是比例常数,D是斜率(分维数)。图3.8(a)~(d)显示在不同降雨量区间发生的滑坡的分布具有不同的D值,表明因降雨诱发的滑坡分布具多重分形特征。

对于当日降雨量与滑坡发生的关系,从图3.8(a)可知,就统计的609处滑坡灾害来说,在当日降雨量为20~160mm区间内发生的滑坡占总数的90%左右,而当日降雨量超过160mm后,随着降雨量的继续增大,滑坡数增加很少,即在160mm附近发生的滑坡约占10%。图3.8(b)~图3.8(d)分别表示了滑坡发生前5天、10天和15天内的累计降雨量与滑坡发生的关系。如图3.8(b)和图3.8(c)所示,当前5天和前10天累计降雨量超过30mm时,滑坡就开始发生,在累计降雨量30~330mm区间发生的滑坡数占40%,但是在累计降雨量超过330mm以后,随着降雨量的增大滑坡数增加很少,说明60%左右的滑坡是在330mm附近发生的。而对前15天累计降雨量与滑坡关系的统计结果显示,在累计降雨量达到45mm时开始发生滑坡,其中在45~380mm区间内发生的滑坡占总数的32%左右,在累计降雨量达到380mm左右时发生的滑坡约占68%(见图3.8(d)),但随着降雨量的进一步增大滑坡数增加很少。

图3.8 滑坡灾害发生当天降雨量,前5天、前10天、前15天的累积降雨量与滑坡分布关系 纵坐标为大于某个雨量值以上发生的滑坡在滑坡总数中百分比

此外,在各种人类活动中,如因造房、筑路等引起切坡,植被毁坏等情况发生时,即使比较低的降雨量也可能诱发滑坡。对1990~2001年期间有明确日期记载和切坡、植被毁坏等诱发因素描述的70个滑坡灾害点,按式(3.1)统计的滑坡灾害发生当日降雨量与灾害发生数的关系,结果如图3.9所示,滑坡数—降雨量分布仍存在两个区间。但是由于切坡、植被毁坏等人为因素的影响,触发灾害的当日降雨量降低,35%左右的滑坡发生在10~80mm区间,在日降雨量大于80mm时发生的滑坡约占65%。

图3.9 滑坡发生当天降雨量与滑坡分布关系 纵坐标为大于某个雨量值以上发生的滑坡在滑坡总数中的百分比

(2)为更好地分析降雨量分布和滑坡灾害发生之间在空间上的关系,我们把1990年至2001年发生的609处滑坡灾害点中,在滑坡发生当大及前15天内有降雨记录的575处滑坡与降雨量之间形成一个空间分布图(见图3.10至图3.12),该图中的雨量分布是采用重力场模拟的方法对雨量观测站记录的降雨量数据进行插值处理后获得的结果,并将已知滑坡灾害点投在图上。这种方法可以很好地模拟出滑坡灾害发生时的降雨量分布与灾害分布的空间关系。图3.10(图3.11是图3.10的一个局部放大图)和图3.12分别表示浙江省1990~2001年滑坡灾害点发生当日降雨量和前15日累计降雨量及降雨影响范围与灾害点分布的空间关系,清楚地显示了滑坡灾害点与降雨量分布范围之间存在着十分明显的联系。对图3.10和3.12统计的结果(表3.1)表明,在575处滑坡点中,有357个落在当日降雨量大于50mm范围内,占62.1%;若以滑坡发生前15天持续降雨量100mm为界限值,共有429个滑坡点落于此范围中,占所统计的滑坡灾害总数的74.6%。

图3.10 浙江省1990~2001年滑坡灾害发生当日降雨量及降雨影响范围与灾害点分布对比 图中空心圆点为滑坡灾害点;图中方框部分是温州地区,其放大图见图3.11

图3.11 温州地区1990~2001年滑坡灾害发生当日降雨量及降雨影响范围与灾害点分布对比 图中空心圆点为滑坡灾害点

图3.12 浙江省1990~2001年滑坡灾害发生前15天降雨量及降雨影响范围与灾害点分布对比 图中空心圆点为滑坡灾害点

表3.1 根据图3.10和3.12获得的降雨量与滑坡发生数的统计结果

注:滑坡总数为575个。

5、滑坡灾害风险评估

一、滑坡灾害危险性评估

(一)评估方法

Bonham提出了基于统计学的Bayesian方法的数据驱动权重模型(weights of evidencemodeling),并将其应用到找矿领域。Van Westen进一步将模型应用到灾害危险型评估领域。数据驱动权重模拟方法的主要原理是利用滑坡历史分布数据,建立滑坡分布与各影响因子之间的统计关系,即根据在各影响因子不同类别中滑坡分布的统计情况来确定各影响因子对滑坡灾害的贡献率(权重) 大小。这种采用数据进行权重确定的方法被称为数据驱动模型。与专家的知识模型相比,权重的确定更加科学和可靠,避免了专家的主观性所带来的不确定性。最后,利用另一时期的滑坡分布历史数据对评估结果进行检验和成功率预测,使评估结果更加具有可信度。这种方法的主要评估原理示意于图7-5。基于贝叶斯(Bayesian)统计方法的数据驱动权重模型较其他统计方法更加严谨,充分考虑了滑坡影响因素之间的关系,以及各影响因素与滑坡灾害的关系;并进行影响因素的独立性分析,找出最关键的影响因子。在此基础上再计算各影响因素的权重。通过实证权重统计计算得出正负权重以及各种统计参数,依次选择不同方法——后概率预测法、指数叠加法和模糊逻辑法,生成最终的滑坡敏感性图,用另一组数据进行检验,比对各种方法的预测结果的准确性。

图7-5 基于GIS的滑坡灾害敏感性评估示意图

(二)滑坡危险性评估准则与数据准备

滑坡的发生与所在的地质环境条件、外部气象条件和人类活动的强度密切相关。根据当地条件和数据可得性确定以下滑坡评估因素:

存在适宜的地质岩性条件。例如,软弱岩石的存在;

存在适宜的土地利用强度。土地利用强度越大,越容易产生滑坡;

存在适宜的坡度条件。坡度越陡越容易产生滑坡;

存在适宜的降水条件。持续时间越长的暴雨越容易产生滑坡;

存在适宜的地壳活动强度。断裂活动越强,越容易产生滑坡。

本次研究所采用的GIS平台主要是荷兰国际地区测量与观测学院(ITC)开发的ILWIS软件。该软件集GIS空间分析、地质统计学、遥感影像处理等模块为一体,具有强大的空间分析、地质统计和影像处理功能。利用ILWIS软件生成以下5个滑坡影响因子图,并根据滑坡调查数据,生成两组滑坡分布图:

坡度图:从衢州地区1∶5万DEM地形图中生成坡度图,然后按照表7-12重新进行分类和赋值生成坡度图(Sub_1)。

降雨量图:通过数字化衢州地区1∶5万降雨量图获得降雨量图,然后按表7-13重新进行分类和赋值生成降雨量图(Sub_2)。

岩性图:从衢州地区1∶10万地质图提取,按照表7-14进行分类和赋值,生成岩性图(Sub_3)。

土地利用强度图:从衢州地区1∶5万土地利用图,按照表7-15重新进行分类和赋值,生成土地利用强度图(Sub_4)

断层图:从衢州地区1∶10万地质图提取断层线,以此利用ILWIS软件中的“Buffer”功能来按表7-16生成断裂距离图(Sub_5)。

崩滑流灾害分布图:将滑坡调查数据分为两组:用危害程度“较大级”和“重大级”(21个点)作为计算图件(Threat_L),用危害程度“一般级”(共29个点)(Threat_S)进行验证。

表7-12 坡度分类和赋值

表7-13 降雨量分类和赋值

表7-14 地质岩性分类及赋值

表7-15 土地利用分类及赋值

表7-16 断层缓冲分区和赋值

(三)计算流程

计算流程见图7-6。

图7-6 滑坡敏感性图计算流程

(四)实证权重后概率预测法

第一步:生成多边形属性特征图(图7-7,见彩页)

根据表7-15~表7-16,按下列命令在ILWIS GIS环境中,生成岩性二值图(Sub_4)和土地利用强度二值图(Sub_5):

Sub_4=iff(geology<6,"nonfav","fav")

Sub_5=iff(Dl_value<5,"nonfav","fav")

将岩性二值图(Sub_4)和土地利用强度二值图(Sub_5)分别与第一组滑坡灾害分布图(Threat_L)进行交叉运算,分别生成交叉运算表,按下列一组公式确定统计参数:Npixt ,Npixd, Npixb, Npixbd,然后计算正、负权重(Wp, Wn) 以及离差(C)和标准离差(sigC),计算结果见表7-17。

表7-17 滑坡二值模式的权重和统计参数

Npixt=研究区的总像元素数目

Npixd=存在滑坡点的像元数数目

Npixb=各滑坡影响因子二值图中“存在”类型的像元数数目

Npixbd=在各滑坡影响因子二值图“存在”类型中有滑坡分布的像元数数目

Wp=ln(((Npixbd*(Npixt-Npixd))/((Npixb-Npixbd)*Npixd)))

Wn=ln(((Npixd-Npixbd)*(Npixt-Npixd))/((Npixt-Npixd-(Npixb-Npixbd))*Npixd))

stdWp=sqrt((1/Npixbd)+(1/(Npixb-Npixbd)))

stdWn=sqrt((1/(Npixd-Npixbd))+(1/(Npixt-Npixd-(Npixb-Npixbd))))

C=Wp-Wn

sigC=C/(sqrt(stdWp^2+stdWn^2))

第二步:生成线性属性特征图(图7-7)

根据表7-12~表7-14,生成坡度图(:Sub_1)、降雨量图(Sub_2)和断层缓冲图(Sub_3),将生成的坡度图(:Sub_1)、降雨量图(Sub_2)和断层缓冲图(Sub_3)分别与第一组滑坡灾害分布图(Threat_L)进行交叉运算,分别生成交叉运算表,按下列一组公式确定统计参数:Npixt ,Npixd, Npixp, Npixpd,然后计算正、负权重(Wp,Wn) 以及离差(C)和标准离差(sigC),计算结果见表7-17。

Npixt、Npixd 代表的意义与上面一样。

Npixp=累积分类中像元素数目

Npixpd=累积分类中存在滑坡点的数目

Wp= ln(((Npixpd*(Npixt-Npixd))/((Npixp-Npixpd)*Npixd)))

Wn=ln(((Npixd-Npixpd)*(Npixt-Npixd))/((Npixt-Npixd-(Npixp-Npixpd))*Npixd))

stdWp = sqrt((1/Npixpd)+(1/(Npixp-Npixpd)))

stdWn = sqrt((1/(Npixd-Npixpd))+(1/(Npixt-Npixd-(Npixp-Npixpd))))

根据表7-17中的W+、C值和SigC来看,降雨量和坡度因素的影响最大,表明它们对衢江地区的滑坡产生具有重要影响。土地利用的影响最小。

第三步:条件独立性检验

首先按以下公式生成5个二值预测模式图(W_1、W_2、W_3、W_4、W_5)(图7-8,见彩页):

W_1=iff(Slope_1<80,0.5114,-1.5693)

W_2=iff(Waterfall_2<200,0.9816,-1.9373)

W_3=iff(Sub_3="fav",-0.7296,0.1973)

W_4=iff(Sub_4="fav",-0.442,0.2515)

W_5=iff(fault_1<21,0.0869,-0.4051)

然后进行两两条件独立性检验。对上述生成的5个二值预测模式图(W_1~W_5),通过两两条件交叉运算,得出Chi平方值,其计算结果见表7-18。从表中可以看出,所有值都低于3.84(95%的置信度水平), 这表明所有因素彼此都是具有明显的统计独立性。

表7-18 用于独立性检验的两两比较Chi平方值

第四步:生成滑坡后概率预测图

按以下公式生成滑坡后概率预测图(图7-9,见彩页):

pstprb1=exp(ln(21/7047/(1-21/7047))+W_1+W_2+W_3+W_4+W_5)/

(1+exp(ln(21/7047/(1-21/7047))+W_1+W_2+W_3+W_4+W_5))

按下列公式对上面滑坡后概率预测图(pstprb1)创建预测二值图(postmap_1):

Postmap_1 =iff(pstprb1>(21/7047), "favorable", "nonfavorable")

从二值图(Postmap_1)的统计图表中可知,滑坡易发地区(“favorable”)的单元数为3831个,占研究区单元总数的54.36%。将第二组滑坡灾害点图(共有29个危害程度一般滑坡点)迭置在二值图(图7-9,见彩页 Postmap_1)上,有23个点落入滑坡易发地区(“favorable”)内,这表明预测成功率达到79.31%(图中黑点为用于验证的29个的点)。

(五)实证权重指数叠加法

第一步:生成指数叠加二值图

根据表7-17,通过差值法计算权重和分数,其结果见表7-19。

表7-19 指数叠加法和模糊逻辑法的权重和分数

按以下公式生成指数叠加二值图(Index_1, Index_2, Index_3, Index_4,Index_5)

Index1= iff(Slope_1<80,7.21,2.79)

Index2= iff(Waterfall_2<200,9.90,0.10)

Index3= iff(Sub_3="fav",0.10,9.90)

Index4= iff(Sub_4="fav",1.75,8.25)

Index5= iff(fault_1<21,4.78,5.22)

第二步:生成滑坡敏感性图

按下列公式生成滑坡敏感性图(Index_map):

Index_map=(Index1*2.0801+Index2*2.9181+Index3*(-1.4850)+Index4*1.4342

+Index5*0.602)/( 2.0801+2.9181-1.4850+1.4342+0.602)

将生成的滑坡敏感性图(Index_map)重新进行分类(三类:适宜、一般适宜、不适宜),得到最终滑坡敏感性图

从最终滑坡敏感性图的统计图表可知,滑坡易发地区(“favorable”)的单元数为17856个,占研究区单元总数的33%。将第二组滑坡灾害点图(共有29个滑坡点)迭置在最终滑坡敏感性图(图7-10,见彩页),有16个点落入滑坡易发地区(“favorable”)内,这表明预测成功率达到55.17%。

(六)方法比较

尽管使用不同的方法得出的结果有很大的差异,但总体趋势是相同的。实证权重后概率预测法与指数叠加法相比,前者比后者集中度大,即“适宜”地区大一些(分别是54.36%和35.95%),但前者的预测成功率比后者大一些(79.31%和55.17%)。因此,实证权重后概率预测法比指数叠加法更保守些(表7-20)。

表7-20 不同方法预测成功率比较

(七)小结

实证权重法权重的获得是客观的,不是根据专家的主观判断,而是根据实际滑坡灾害调查数据与滑坡影响因素的统计关系确定的。

根据表7-17中的W+、C值和SigC来看,降雨量和坡度因素的影响最大,表明它们对衢江地区的滑坡产生具有重要影响。土地利用的影响最小。

通过两两比较相关性检验表明,所选定的5个滑坡影响因子具有条件独立性。

尽管使用不同的方法得出的结果有很大的差异,但总体趋势是相同的。实证权重后概率预测法与指数叠加法相比,前者比后者的“适宜”地区大一些(分别是54.36%和35.95%),但前者的预测成功率比后者大一些(79.31%和55.17%)。而模糊逻辑5种方法结果都不理想。总的来看,实证权重后概率预测法与指数叠加法结果比较好。

滑坡敏感性评估是滑坡灾害风险评估与管理的重要组成部分。只有在充分认识滑坡灾害敏感性的基础上,考虑承灾体的易损性,才能客观地评估滑坡灾害的风险,从而制定出减轻滑坡灾害的行之有效的措施。我国是滑坡灾害的多发国家,如何认识滑坡灾害的敏感性,在国民经济建设中合理开发利用土地,将滑坡灾害损失降低到最小限度,是摆在我们面前的紧迫任务。因此,开展滑坡灾害敏感性评估方面的研究具有重要的现实意义。3S技术在这一领域有着十分广阔的应用前景。不断发展的GIS 平台具有强大的遥感影像的处理功能和空间分析功能,为科学分析和预测滑坡灾害提供了技术平台。概括起来,滑坡灾害评估的空间分析方法主要有两种,一是基于专家经验的知识驱动型方法;二是基于统计学的数据驱动型方法。显然,前者具有主观性和不确定性;而后者则更加科学、可靠。基于统计学的数据驱动型方法在滑坡灾害评估领域中的应用还属于探索阶段,如何利用强大GIS 技术平台,开发出更符合实际的滑坡灾害空间分析的统计算法是今后的发展方向。

二、承灾体易损性评估

承灾体易损性包括物质易损性和人口易损性。承灾体易损性不仅取决于承灾体本身的承灾能力,还取决于当地社会抵御滑坡灾害的能力,这包括减灾措施、灾害预报、灾害应急准备和社会经济发展水平。因此,易损性是承灾体脆弱性和防灾水平共同作用的结果。

(一)易损性评估数据准备与评估准则

滑坡发生所造成的危害取决于人的生命和财产抵御滑坡灾害的能力,即易损性大小。主要与人口和财产(基础设施、建筑物和土地资产)的分布位置及密度密切相关。根据当地条件和数据可得性确定滑坡灾害易损性评估因素包括:人口分布密度、房屋建筑物财产价值(万元)、通讯基站投资(万元)、公路(千米)、耕地资产(万元)、园地资产(万元)、林地资产(万元)。

采用荷兰国际地区测量与观测学院(ITC)开发的ILWIS软件GIS平台,利用ILWIS软件按表7-21生成以下7个滑坡易损性图(图7-11~图7-17,见彩页):①人口分布密度图;②房屋建筑物财产价值图;③通讯基站投资图;④道路交通图;⑤耕地资产图;⑥园地资产图;⑦林地资产图。

表7-21 衢州地区滑坡灾害承灾体易损性评分标准

(二)易损性评估方法(因子权重评估方法)

采用主成分分析与因子分析方法确定权重。具体计算过程如下:

(1)单变量描述性统计量,见表7-22。

表7-22 单变量描述性统计表

(2)相关系数矩阵见,表7-23。

表7-23 相关系数矩阵

(3)KMO与Bartlett 的球形检定,见表7-24。

显示KMO抽样适当性参数与Bartlett的球形检定。

表7-24 KMO与Bartlett 的球形检定

KMO是Kaiser-Meyer-Olkin的取样适当性量数,当KMO值愈大时,表示变量间的共同因子愈多,愈适合进行因子分析,根据专家 Kaiser(1974)观点,如果KMO的值小于 0.5 时,较不宜进行因子分析。此处的KMO值为0.520,表示适合因子分析。此外,从Bartlett的球形检验的值为158.400,自由度为15,达到显著,代表样本的相关矩阵间有共同因子存在,适合进行因子分析。

(4)共同性。显示因子间的共同性结果,或者说显示各因子解释掉方差的比例。共同度从0到1,0为因子不解释任何方差,1为所有方差均被因子解释掉。一个因子越大地解释掉变量的方差,说明因子包含原有变量信息的量越多,见表7-25。

表7-25 因子间的共同性结果

(5)未转轴前的结果,见表7-26。

表7-26 主成分分析结果

前5个主成分的方差累计贡献率已超过85%,因此,取前5个主成分为公因子。

其主因子荷载矩阵A,见表7-27。

表7-27 主因子荷载矩阵

(6)转轴后的结果,见表7-28~表7-32。

表7-28 方差极大旋转因子荷载矩阵A*

表7-29 正交旋转变换矩阵

表7-30 方差极大旋转因子荷载矩阵A*的特征值及其对应的方差贡献率

表7-31 因子得分的系数矩阵

表7-32 财产评估因子权重分配系列

(三)承灾体易损性评估结果

对这6个评估指标对应的评分图按各个因子的权重值进行图层间的叠加运算,按以下公式得到各单元的滑坡易损性指数,即易损性指数为各评估指标评分的加权和评估结果(图7-18,见彩页):Di=∑(Wi×Ri)。式中Di为滑坡易损性指数,Wi为评估参数i的权重因子,Ri为评估指标的评分值。

具体来讲,按照上节计算出的财产评估因子的权重结果(Wi),使用ILLWIS软件按下式进行叠加运算:

财产易损性=0.156×建筑物资产+0.164×耕地资产+0.163×园地资产+0.167×林地资产+0.171×道路资产+0.179×通讯基站投资

财产易损性计算结果如图7-18所示。然后将财产易损性图与人口易损性图(即人口分布密度图7-19,见彩页)按等权重进行叠加运算并按5个等级(0,0.1~2.9,3.0~5.7,5.8~8.6,8.7~11.5)重新进行分类,结果如图7-20和图7-21(见彩页)所示。

三、滑坡风险性评估

(一)滑坡风险性评估计算

滑坡风险性是滑坡危险性和承灾体易损性共同作用的结果。滑坡风险评估计算按下式计算:

风险度(Risk)=危险度(Hazard)×易损度(Vulnerability)

具体计算按以下步骤:

(1)将前面用实证权重后概率法和指数叠加法计算出来的滑坡危险性两张图按5个等级进行重新分类,结果如图7-22和图7-23(见彩页)所示。

(2)按滑坡风险评估交叉矩阵(表7-33)将滑坡易损性(图7-21,见彩页)与滑坡危险性(图7-22和图7-23,见彩页)分别进行交叉运算,结果见图7-24和图7-25(见彩页)所示。

表7-33 滑坡风险评估交叉矩阵表(V=VI×VS)

(二)滑坡风险性评估结果分析

从滑坡风险性实证权重概率图的统计图表(表7-34)可以看出,滑坡风险较高地区(IV和V级)所占面积为59.5km2,占研究面积的3.4%,滑坡风险中等地区(III级)所占面积为532km2,占研究面积的30.2%;滑坡风险较小(II和I级)地区所占面积为1170.25km2,占研究面积的66.4%。

表7-34 滑坡风险性实证权重概率图的统计图表

从滑坡风险性实证权重指数叠加图的统计图表(表7-35)可以看出,滑坡风险较高地区(IV和V级)所占面积为126.75km2,占研究面积的7.2%,滑坡风险中等地区(III级)所占面积为691.5km2,占研究面积的39.9%;滑坡风险较小(II和I级)地区所占面积为916.75km2,占研究面积的52.9%。

表7-35 从滑坡风险性实证权重指数叠加图的统计图表

两种方法得出的结果有所差异,但总体趋势基本相同。根据滑坡风险性较高地区(IV和V级)所占面积的集中度和预测成功率,实证权重指数叠加法较实证权重后概率法保守些,滑坡风险性高的地区划定的范围较大,见表7-36,图7-26和图7-27(见彩页)。

表7-36 两种方法比较

(三)小结

本次研究在滑坡危险性评估中采用了两种实证权重统计方法,并在滑坡易损性评估中采用了主成分-因子分析统计方法,确定了财产评估因子的权重,最后通过交叉运算得到了衢州地区滑坡风险性。克服了以往专家指数评定方法权重确定的主观性的缺点,通过实际案例分析,主要得出以下结论:

两种方法得出的结果有所差异,但总体趋势基本相同。根据滑坡风险性较高地区(IV和V级)所占面积的集中度和预测成功率,实证权重指数叠加法较实证权重后概率法保守些,滑坡风险性高的地区划定的范围较大。

研究区滑坡风险性较高地区(IV和V级),主要分布在西北部和东南部地区,在这些地区滑坡危险性主要受降雨量和坡度因素的影响,滑坡易损性主要是人口分布影响较大,居民点和道路及通讯基站的分布也主要集中在这些地区。东南部林地资产较大,这些影响因素的综合作用,导致这些地区滑坡风险性较高。

实证权重法权重的获得是客观的,不是根据专家的主观判断,而是根据实际发生的滑坡灾害数据与影响滑坡危险性的各评估指标的统计关系而确定的。但在本次滑坡危险性案例研究中,因为响应因子-滑坡灾害点少(50个),不能完全揭示出响应因子与预测因子之间的统计关系。如果能够获得足够多训练点数据,会得到更加精确的结果。另外,实证权重要求,必须对预测因子进行分类且对响应因子按一定阈值进行划分才能应用该方法,因此,阈值的确定至关重要,选定不同的阈值将会产生不同的评估结果。因此,更需要大量的实际观测数据,建立响应因子与预测因子之间的统计关系,从而更加科学地确定阈值。

在实证权重评估方法中,进行了两两比较条件独立性检验,结果表明,所选定的滑坡危险性5个评估指标都具有条件独立性,说明所选定的评估指标是合理的。

6、滑坡灾害评价是什么?

对于某个地区而言,有许多不同手段可以用来进行滑坡危险性评价,但是,在进行最后阶段的精确评价时,即使有时很难找到滑坡专家,建议也一定向滑坡专家咨询。在这里,主要讨论两类滑坡危险性评价方法:直接观测法和使用技术工具法。

●本地专家和(或)市政官员及土地所有者(使用者)的现场调查

以下的简明指南有助于个人对滑坡危险性进行观察和评价。同时必须注意的是同样的特征可能由滑坡以外的因素,如膨胀土等引起。

显示滑坡运动的一些特征在以往曾经是干燥的边坡上或其底部出现泉水、渗水、潮湿的和饱和状态的地面地裂缝——出现在边坡顶部附近雪地、冰、土体或岩体中的裂缝(图2.1);边坡附近的便道被拉离建筑物,房屋基础下面的土移动(图2.2);原先呈直线状的围墙、篱笆等被错开;地面、铺装道路、便道上不自然的隆起或下陷;倾倒的电线杆、树木、挡土墙、篱笆;混凝土地面和基础的过度倾斜或开裂(图2.3);水管或其他地下设施的开裂;溪流水位的快速升降,有时伴随着浊度(水中土的含量)增加;不能自由开启的门窗和门窗与墙之间出现的透缝,表明门窗框发生了变形;房屋或树丛中发出的吱吱嘎嘎的响声;公路或便道上出现的塌陷。

给管理机构的建议:

由管理机构提供有关滑坡发生的记录是一件非常重要的事情,最好以纸质书写的方式,配上照片和(或)图件。对于世界上那些还没有相应的法规或规定必须向房地产主公开滑坡灾害危险性的地区,应该由各级地方组织建立滑坡灾害信息的权威机构。这些机构并不需要很复杂或耗资巨大,只要求它们具有随时更新滑坡灾害信息的功能。虽然有些信息可能在政治上很敏感,譬如土地所有者的权力,但无论如何,以某种方式向公众公开滑坡信息,是极为重要的。

●滑坡灾害评价的技术手段——填图、遥感和观测

理解过去是预测未来的关键(将古论今),是地质学上的一条指导性原则。在评价滑坡危险性方面,这意味着导致了过去和现在的滑坡等破坏现象的地质条件、地貌条件、水文条件,还将会导致将来的滑坡发生。根据这一假设条件,人们可以推测将来可能发生的滑坡的类型、频度、范围以及后果。但是对某一特定地区,过去没有滑坡事件并不能保证将来一定不会发生滑坡。一些人为诱发因素,譬如人为改变自然地形条件或水文条件,可以产生新的或加剧该地区的边坡破坏可能性。

为了预测某地区的滑坡危险性,在可能的条件下,应该首先确定导致边坡失稳的条件和过程,然后估计这些条件对潜在边坡破坏的相对影响力。基于短期和长期的气象条件所作的地质分析有助于得到关于滑坡发生可能性增长的有用结论。现有的技术水平,已经可以在滑坡发生的气象条件或临界值达到时,通过对地表的变形观测,确定最容易发生滑坡的地区,并发布几小时到几天内的相关预警或警报。

地图分析

地图分析常常作为滑坡调查的第一步。必要的地图包括基岩地质和地表地质图、地形图、土壤分布图,最好还有地貌图。使用地质学关于物质和过程的知识,任何受过培训的人都可以从这些地图中得到有关滑坡危险性的一般想法。在本报告末尾的附录B中,包含一些在滑坡分析中用到的不同类型地图的章节。

航空照片解译

航空照片的解译是确定滑坡的一项既快又有价值的技术,因为它能给受过培训的人员提供关于某地区的三维影像。不仅包括人类活动,而且包括地质信息。另外,虽然对某些地区来说航空照片解译非常昂贵,但多种类型航空照片(卫星、红外、雷达等)的存在,使航空照片的解译变得丰富多彩。

野外调查许多微妙的边坡运动信号并不能从地图或照片上进行确定。当某个地区被浓密的森林覆盖或完全被城市化后,即使是那些主要的滑坡特征也会变得不明显。加上对于一个活动性的滑坡来说,滑坡特征还随着时间的变化而变化。因此,野外现场调查,是确认滑坡特征的不可或缺的手段,也是最终评价危险边坡的潜在不稳定性的必要手段。通过现场填图,并结合岩土试验,可以了解那些过去发生过滑坡的地区,由此来推断将来滑坡发生的可能性。通过填图和室内试验,可以确定容易产生滑坡的粘土或其他高危险性土层,并可圈定出它们存在的范围和规模。

钻孔

对大多数滑坡场地而言,都需要利用钻孔来确定滑坡体的物质类型、滑动面的深度,并由此得知滑坡体厚度及几何形状、地下水位,以及滑坡物质的扰动程度。钻孔还能提供测定滑坡年龄,提供得到滑坡体物质力学性质的试验样品。最后,钻孔还被用来安装一些观测仪器并作为水文观测井之用。必须注意,对那些没有发生过但存在滑坡危险性的地区,钻孔也用来提供地层、地质、地下水位的信息,并用来安装观测仪器。

安装仪器

采用如倾斜仪、伸缩计、应变计、孔隙水压力计(见关于这些仪器定义的词汇表)等复杂电子技术,和采用建立木桩控制点等简单技术可以确定滑坡运动机制,对那些即将发生滑动的边坡进行监测和提供警报。

地球物理研究

地球物理探测技术(对岩土的导电性或电阻率的观测,或观测其在人工诱发地震作用下的反应)可以用来确定滑坡体的地下性质,如基岩埋深、地层分层、饱水带,以及地下水位。地球物理探测技术还可以用来确定滑坡体物质的结构、孔隙度、固结程度和单元体的几何形状。在大多数情况下,这种在地表面进行的探测可以用来对钻孔数据进行补充,对钻孔间的地段进行空间上的延伸或内插。在

钻孔无法实

施的情况下,地球物理探测技术还可以作为其替补。沿孔向下的物探方法(核、电、热、震)还可以用来进行详细的钻孔内观测。观测运动中的岩土体的自然声发射也常用于滑坡研究中。

声影像和声断面

湖床、河床和海床的断面可以通过侧面扫描声呐和底部地震断面等声探测技术获取。对控制网格,配以精密的导航系统,可以得到水下的三维地质现象的信息。现代的高解像度技术已经被常规地用于近海大陆架地区绘制近海工程地质灾害图。

计算机辅助滑坡地形分析

近年来,滑坡的计算机模型被用来确定滑坡体的体积,以及地表和断面随时间的变化过程。这些信息在估算滑坡对溪流堵塞危险性、清除滑坡堆积物的费用、滑坡的运动方式和运动机制方面大有用处。一些使用地形数字高程模型(DEM)评价某地区滑坡/泥石流事件易发性的方法正在不断开发。计算机也广泛应用于复杂边坡的稳定性分析中。可以在个人电脑上运行的与此有关的软件也很容易找到。

附件B中有更多的关于不同类型图件的资料和照片。

7、怎么判断滑坡地质灾害.从哪些方面考虑其特征

识别滑坡
掌握滑坡的基本特征
1、必须有一定的滑坡边界和滑坡床( 即滑动面、带) 以下的岩土体."
2、 必须要改变原有山体斜坡( 或边坡) 的地形地貌,形成独特的“ 滑坡地貌”."
3、 必须要破坏组成山体斜坡的岩土体的构造及其原始水文地质条件.形成有别于"
4、其外围坡体内部的岩土体结构和构造,并改变地下水的渗流通道和排泄条件.
识别滑坡的标志
1、地形地物"
在山体斜坡地带,滑坡区常形成圈椅状地形和槽谷状地形,或造成斜坡上出现异常
的台坎及斜坡坡脚“ 侵占” 河床、耕地、房屋场地、道路边缘等现象.
在滑坡体上,常有鼻状凸丘或多级平台.平台的高程和特征与外围河流阶地不同.
在滑坡体外两侧,常形成沟谷,常有双沟同源现象.可见到线形地物( 如道路、耕
地边界等) 被错断位移的现象.
在滑坡体上,常有积水洼地、地面裂缝、“ 醉汉林”、“ 马刀树” 和房屋开裂、倾斜、
沉陷、隆起、冒水等现象.
2、岩土体结构构造"
滑坡体范围内的岩土体常有扰乱、松动、挤压揉皱、受水浸润、擦痕等现象.基岩
的层位、产状和断层特征与外围不一致,常见有被泥土、石屑充填或未被充填的张性裂
缝,张扭性裂缝( 两侧边缘) 及压性裂缝.土体趋向松散,其层序正常或倒置,倾向异
常,普遍出现小型坍滑现象.
3、 水文地质"
滑坡区内含水层的原有状况( 含水层位、水位、泉水流量等) 常被破坏,致使滑坡
体特别是滑坡群成为复杂的水文地质综合体.在具有隔水作用的滑动面( 带) 的前缘
( 出露点) 常有成排、成群的泉水溢出.在滑体后缘的断壁上,常有泉水出露或渗水现
象.有时,在滑坡体两侧或前缘,会形成特殊的“ 泥球” 现象.
4、 滑坡边界及滑坡床"
滑坡后缘断壁上带有顺层擦痕.滑坡前缘土体常被挤出或呈舌状凸起,常伴有揉
皱、褶曲或断裂( 非构造) 现象 在滑动的岩土体周边两侧,常有沟或裂面( 或张扭性"
羽状裂缝带),甚至线状地物被剪断等现象.
滑坡床常具塑性变形带.带内多由粘粒物质或粘粒夹磨光角砾组成.滑动面一般很
光滑.其上擦痕方向与滑动方向一致.应注意滑坡擦痕的这种单层性特征( 即只有表面
一层才具有),据此可与构造成因的叠成性擦痕相区别.
上述的滑坡外貌及其内部结构构造标志应是滑坡作用的统一产物.其外貌常可反映
实质.然而,经过长期的剥蚀破坏后,滑坡外貌特征常遭到改变乃至消失.有时还伴有
其它成因的假象,给调查研究工作造成了困难.

8、滑坡和泥石流灾害有哪些特点

简单说,滑坡是山体在滑动,速度可快可慢,大部分滑坡的滑动是一个渐变的过程,当有滑动迹象的时候,甚至已经发生滑坡但滑动速度不快的时候,都很容易躲避的。
泥石流是很多水把沟里面的石头和泥土等一起冲出来,在沟道所在的区域内发生大量来水时(暴雨、融雪、水库或堰塞湖溃坝等等)才会发生,发生的时候,来势猛,其大小受来水和沟内松散物质的影响。泥石流沟也是一个长期的发展过程,从最初开始发生泥石流的时候,其灾害规模一般不大,然后再逐渐壮大,最后,泥石流沟的致灾能力衰退,其能发生的泥石流规模变小。
下面摘自网络,有什么不懂,可以追问,我是四川从事地质灾害防治工作的专业人士哈:
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。
泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑,地形险峻的地区,因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等,造成巨大损失。

9、滑坡灾害评价

对于某个地区而言,有许多不同手段可以用来进行滑坡危险性评价,但是,在进行最后阶段的精确评价时,即使有时很难找到滑坡专家,建议也一定向滑坡专家咨询。在这里,主要讨论两类滑坡危险性评价方法:直接观测法和使用技术工具法。

●本地专家和(或)市政官员及土地所有者(使用者)的现场调查

以下的简明指南有助于个人对滑坡危险性进行观察和评价。同时必须注意的是同样的特征可能由滑坡以外的因素,如膨胀土等引起。

显示滑坡运动的一些特征

在以往曾经是干燥的边坡上或其底部出现泉水、渗水、潮湿的和饱和状态的地面

地裂缝——出现在边坡顶部附近雪地、冰、土体或岩体中的裂缝(图2.1);

边坡附近的便道被拉离建筑物,房屋基础下面的土移动(图2.2);

原先呈直线状的围墙、篱笆等被错开;

地面、铺装道路、便道上不自然的隆起或下陷;

倾倒的电线杆、树木、挡土墙、篱笆;

混凝土地面和基础的过度倾斜或开裂(图2.3);

水管或其他地下设施的开裂;

溪流水位的快速升降,有时伴随着浊度(水中土的含量)增加;

不能自由开启的门窗和门窗与墙之间出现的透缝,表明门窗框发生了变形;

房屋或树丛中发出的吱吱嘎嘎的响声;

公路或便道上出现的塌陷。

给管理机构的建议:

由管理机构提供有关滑坡发生的记录是一件非常重要的事情,最好以纸质书写的方式,配上照片和(或)图件。对于世界上那些还没有相应的法规或规定必须向房地产主公开滑坡灾害危险性的地区,应该由各级地方组织建立滑坡灾害信息的权威机构。这些机构并不需要很复杂或耗资巨大,只要求它们具有随时更新滑坡灾害信息的功能。虽然有些信息可能在政治上很敏感,譬如土地所有者的权力,但无论如何,以某种方式向公众公开滑坡信息,是极为重要的。

图2.1 地面裂缝(Ground cracks)(照片版权:犹他州地质调查局)

图2.2 便道被从房屋处拉开(Sidewalk pulling away from house)(照片版权:犹他州地质调查局)

图2.3 建筑物基础上的裂缝()(照片版权:犹他州地质调查局)

●滑坡灾害评价的技术手段——填图、遥感和观测

理解过去是预测未来的关键(将古论今),是地质学上的一条指导性原则。在评价滑坡危险性方面,这意味着导致了过去和现在的滑坡等破坏现象的地质条件、地貌条件、水文条件,还将会导致将来的滑坡发生。根据这一假设条件,人们可以推测将来可能发生的滑坡的类型、频度、范围以及后果。但是对某一特定地区,过去没有滑坡事件并不能保证将来一定不会发生滑坡。一些人为诱发因素,譬如人为改变自然地形条件或水文条件,可以产生新的或加剧该地区的边坡破坏可能性。

为了预测某地区的滑坡危险性,在可能的条件下,应该首先确定导致边坡失稳的条件和过程,然后估计这些条件对潜在边坡破坏的相对影响力。基于短期和长期的气象条件所作的地质分析有助于得到关于滑坡发生可能性增长的有用结论。现有的技术水平,已经可以在滑坡发生的气象条件或临界值达到时,通过对地表的变形观测,确定最容易发生滑坡的地区,并发布几小时到几天内的相关预警或警报。

地图分析

地图分析常常作为滑坡调查的第一步。必要的地图包括基岩地质和地表地质图、地形图、土壤分布图,最好还有地貌图。使用地质学关于物质和过程的知识,任何受过培训的人都可以从这些地图中得到有关滑坡危险性的一般想法。在本报告末尾的附录B中,包含一些在滑坡分析中用到的不同类型地图的章节。

航空照片解译

航空照片的解译是确定滑坡的一项既快又有价值的技术,因为它能给受过培训的人员提供关于某地区的三维影像。不仅包括人类活动,而且包括地质信息。另外,虽然对某些地区来说航空照片解译非常昂贵,但多种类型航空照片(卫星、红外、雷达等)的存在,使航空照片的解译变得丰富多彩。

野外调查

许多微妙的边坡运动信号并不能从地图或照片上进行确定。当某个地区被浓密的森林覆盖或完全被城市化后,即使是那些主要的滑坡特征也会变得不明显。加上对于一个活动性的滑坡来说,滑坡特征还随着时间的变化而变化。因此,野外现场调查,是确认滑坡特征的不可或缺的手段,也是最终评价危险边坡的潜在不稳定性的必要手段。通过现场填图,并结合岩土试验,可以了解那些过去发生过滑坡的地区,由此来推断将来滑坡发生的可能性。通过填图和室内试验,可以确定容易产生滑坡的粘土或其他高危险性土层,并可圈定出它们存在的范围和规模。

钻孔

对大多数滑坡场地而言,都需要利用钻孔来确定滑坡体的物质类型、滑动面的深度,并由此得知滑坡体厚度及几何形状、地下水位,以及滑坡物质的扰动程度。钻孔还能提供测定滑坡年龄,提供得到滑坡体物质力学性质的试验样品。最后,钻孔还被用来安装一些观测仪器并作为水文观测井之用。必须注意,对那些没有发生过但存在滑坡危险性的地区,钻孔也用来提供地层、地质、地下水位的信息,并用来安装观测仪器。

安装仪器

采用如倾斜仪、伸缩计、应变计、孔隙水压力计(见关于这些仪器定义的词汇表)等复杂电子技术,和采用建立木桩控制点等简单技术可以确定滑坡运动机制,对那些即将发生滑动的边坡进行监测和提供警报。

地球物理研究

地球物理探测技术(对岩土的导电性或电阻率的观测,或观测其在人工诱发地震作用下的反应)可以用来确定滑坡体的地下性质,如基岩埋深、地层分层、饱水带,以及地下水位。地球物理探测技术还可以用来确定滑坡体物质的结构、孔隙度、固结程度和单元体的几何形状。在大多数情况下,这种在地表面进行的探测可以用来对钻孔数据进行补充,对钻孔间的地段进行空间上的延伸或内插。在钻孔无法实施的情况下,地球物理探测技术还可以作为其替补。沿孔向下的物探方法(核、电、热、震)还可以用来进行详细的钻孔内观测。观测运动中的岩土体的自然声发射也常用于滑坡研究中。

声影像和声断面

湖床、河床和海床的断面可以通过侧面扫描声呐和底部地震断面等声探测技术获取。对控制网格,配以精密的导航系统,可以得到水下的三维地质现象的信息。现代的高解像度技术已经被常规地用于近海大陆架地区绘制近海工程地质灾害图。

计算机辅助滑坡地形分析

近年来,滑坡的计算机模型被用来确定滑坡体的体积,以及地表和断面随时间的变化过程。这些信息在估算滑坡对溪流堵塞危险性、清除滑坡堆积物的费用、滑坡的运动方式和运动机制方面大有用处。一些使用地形数字高程模型(DEM)评价某地区滑坡/泥石流事件易发性的方法正在不断开发。计算机也广泛应用于复杂边坡的稳定性分析中。可以在个人电脑上运行的与此有关的软件也很容易找到。

附件B中有更多的关于不同类型图件的资料和照片。

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