滑坡易发性研究进展与分析论文_田雷1,胡元鑫2

滑坡易发性研究进展与分析论文_田雷1,胡元鑫2

1.中国民航工程咨询公司;2.重庆江北国际机场扩建指挥部

摘要:滑坡灾害具有社会属性,滑坡风险管理是降低损失的重要途径。而滑坡易发性评价则是滑坡风险管理的基础。现阶段滑坡易发性评价因子主要从地形地貌、坡体几何形态、地质背景信息、滑坡赋存环境信息中选取;评价模型主要为权重分析模型和统计回归模型。在3S技术支撑下,滑坡易发性的定量化评价是主要的发展趋势。

关键词:滑坡 滑坡易发性 3S 定量化评价模型

0前言

滑坡是斜坡岩土体沿着连续贯通的破坏面以一定速度向下滑动的过程与现象。当滑坡未对社会经济和人口造成损害时,仅是自然现象的一部分;当滑坡对社会经济和人口造成损害时,即成为灾害。因此,滑坡灾害具有自然和社会两重属性。

只要具备了适宜的地形地貌、岩性组合和结构、相应的地质背景及触发因素,极易发育并产生滑坡灾害。因此,基于城市建设、土地规划和防灾减灾面临的滑坡灾害问题,除了进行滑坡灾害的群策群防、规避已有显著破坏迹象的滑坡体等措施外,更为有效的是进行滑坡易发性研究和区划,指出滑坡易发性区域,变被动防护为主动规避和防护。

1滑坡易发性评价指标选取

滑坡易发性指某一区域内现有滑坡体或潜在滑坡源的类型、体积(面积)和空间分布的定性或定量评价,同时也可包括现有滑坡体的强度和速度,是滑坡危险性表征的重要方面。通常易发性高的区域更容易产生滑坡。滑坡易发性评价是滑坡风险分析的第一步骤,但并未考虑时间因素,其易发性区划包含该地区过去已发生滑坡的编目以及未来该地区可能遭受滑坡的评估。

滑坡调查通常应考虑地形、地质背景、水文地质、滑坡活动历史记录、滑体或潜在滑体的工程地质表征、滑体或潜在滑体的滑动机制和规模、破裂面剪切机理和强度、稳定性评价、变形和运移距离评估等因素。

如果不考虑滑坡的诱发或触发因素,则应剔除掉人类工程行为、降雨(或洪水、气候条件)和地震因素,因此可将滑坡易发性诸多评价因子分为地形地貌、坡体几何形态、地质背景、滑坡赋存环境及其它类别等。

2滑坡易发性指标评价模型

2.1滑坡易发性评价模型现状

为了获得滑坡易发性区划图,必须对滑坡的空间分布进行评价。但滑坡背景信息含有大量的不可预见因素,对于某些指标多为定性或半定量的判断,因此定量的滑坡易发性评价具有一定困难。现有滑坡易发性评价模型包括定性或定量、直接或间接模型等。定性模型通常用一些描述性术语对滑坡体或潜在滑坡源进行描述,带有很大的主观性;定量评价一般采用数学(概率)方法建立模型进行计算进而评价滑坡易发性。间接性模型目前常和定量分析方法结合建立定量分析模型。由于评价因子较多,在现阶段还很难找到这些评价因子之间的内在机理联系,因此用得较多的是统计回归模型和少量非线性理论模型。

2.2现有评价模型的分析

可将现有滑坡易发性常用评价模型概括为两类:一是利用各因子权重系数或专家系统进行评价;二是利用数学理论或工具建立评价模型,包括一些非线性评价模型。

第一类需要人为确定各因子的权重系数,对专业素养和实践经验有较高的要求,且其主观性较强,达不到定量化评价的目的。

第二类需要大量滑坡样本,如已有的滑坡编目成果、用于模型训练的滑坡数据等。统计模型的优点是采用客观方法描述滑坡,在已掌握数字化资料及已完成统计分析情况下具有较高的技术经济性,大量文献表明该类方法具有较好的可操作性和一定精度。但该方法也具有以下不足:①不可能具有严格意义上的背景环境相似,利用子区域信息推定整体区域的变化趋势具有一定误差,在某些关键区域仍需凭经验进行调整;②不能利用专业人员的经验对滑坡数据进行选择性使用。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此,该类方法在不同类型滑坡的针对性和适宜性方面仍待完善。

3滑坡区划研究的类型和精度

滑坡区划,是为当地土地发展规划服务的。因此,根据土地规划性质,滑坡区划也可分为区域性、局部性及特定范围(点)三种类型。滑坡编目和滑坡易发性作为滑坡区划的重要表现形式,对于不同的滑坡区划,二者在内容、详细程度和比例尺要求方面是不同的。

众所周知,对于特定范围内的滑坡体(群)或单体滑坡,可以进行较大比例尺的工程地质测绘工作,其地质调查、工程地质勘察及评价能够达到非常细致的程度,但高成本和相对低效率也随之而来。在做滑坡区划研究过程中这是决策者和技术人员不得不面临的矛盾之一。

滑坡区域易发性研究具有连续性,即研究工作的精度与上一阶段数据的精度要求密切相关。例如在没有中精度的滑坡频率估计情况下,不可能做一个合格的高精度水平的滑坡区划。随着RS技术的发展,基于航空摄影和高精度卫片的滑坡编目具有较高的精度,所需时间也较少。但航空摄影和卫星图片也存在不足,例如在森林覆盖和地表植被相当发育的地区,滑坡特征被隐藏起来,滑坡编目精度极易受到影响,通常仅能识别约60%的滑坡。所以对于滑坡区域易发性评价,RS技术辅以详实的现场调查是滑坡区划的有力保障。

4滑坡易发性研究重点与分析

41统计模型评价因子的相关性分析

不同地质单元内的滑坡体具有不同属性,也就使得滑坡易发性的评价因子具有多样性。评价因子之间的相关性会影响模型分析精度。如何选取相互独立的评价因子或弱化因子之间的相关性效应,是定量化滑坡易发性研究的重要发展趋势之一,亦为滑坡易发性准确率要求中不容忽视的一环。

4.2建立开放式滑坡编目数据库

现在基于GIS平台的滑坡灾害统计分析方法非常流行,这也使得在GIS的数据管理功能基础上进行滑坡的多学科整合分析成为可能。但利用GIS进行滑坡易发性分析的前提条件是必须具有精度较高的滑坡编目成果。滑坡发生后,所在地的地形地貌形态皆发生较大变化,这种环境因素的变化将直接影响下一次滑坡的孕育、形成和产生。滑坡环境因素的改变程度因滑坡体而异。因此,如何在环境改变后评价下次滑坡的规模和失稳概率是十分困难的。基于GIS平台建立开放式滑坡编目数据库,并于重大滑坡诱发事件后实时更新滑坡编目数据,从而对翔实的滑坡编目进行精分析及多时段的滑坡编目有助于解决此问题。

4.3开发基于稳定性分析的滑坡易发性区域评价模型及其关键参数的确定

统计分析是基于已发生滑坡进行的,并且是将所有滑坡体作为统计样本进行分析。触发因素如降雨、地震多具有空间属性,所以统计分析也较难反映出受外界因素触发条件下失稳滑坡的空间分布规律。通过某些简单的假设如基础破坏机理或均质岩土体性质,斜坡的稳定性分析可考虑岩土体的强度、应力状态、土石界面深度等参数,并与滑坡触发因素如降雨、地震等进行耦合分析。无论是岩土体的强度还是地下水分布状态,在区域范围内都极难测量和定量描述。因此建立区域级岩土体强度参数和地下水分布模型,将在滑坡易发性和灾害风险定量化分析中具里程碑意义。

5结语

滑坡易发性的定量化分析及其区划编图虽仍需要克服大量的困难,但这一工作也具有巨大的现实意义,尤其是在暴雨、地震等自然灾害触发大量滑坡后的抢险救灾、灾后重建和土地发展规划等公共决策方面。建立简单、系统性强、物理意义明确的评价模型,可为滑坡灾害的防灾减灾工作提供依据,并对于滑坡风险分析和管理理论的研究具有重要意义。

参考文献

[1]张文君.滑坡灾害遥感动态特征监测及其预测分析研究[D].成都:西南交通大学博士学位论文.2007

[2]张勇.基于GIS技术的滑坡灾害风险评价模型研究[D].南京:南京工业大学硕士学位论文.2004.

论文作者:田雷1,胡元鑫2

论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期

论文发表时间:2018/11/26

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