滑坡灾害危险性的识别

如题所述

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。

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