滑坡编目的空间数据分析及实例应用

结合滑坡环境因素处理的一些重点问题,对滑坡编目典型空间数据集进行了分析.在滑坡编目空间数据集分析基础上,利用GRASS GIS软件对汶川5.12地震映秀极震区地震滑坡作了编目,获得了编目区内的滑坡类型、分布、几何特征信息及滑坡概率密度与滑坡面积之间的关系.该滑坡编目实例表明利用各类空间数据集和3S技术可快速进行区域性滑坡编目.     

“5.12汶川地震”映秀极震区地震滑坡编目分析

2008年汶川5.12地震触发了大量滑坡,这些滑坡所造成的损失甚至超过地震本身。系统的滑坡编目是进行滑坡研究的基础技术手段,能为滑坡量化研究提供有效数据。映秀极震区是地震滑坡分布较为集中的区域。基于高精度卫星和航拍影像遥感和现场调查,获得映秀极震区约109.3km 2范围内共1948处地震滑坡的位置、类型及其基本几何特征,并利用GIS软件建立了地震滑坡编目数据库。在此基础上,将地震滑坡编目数据同坡向、坡角、距山脊距离、地质单元与岩性、震中距、距发震断裂距离等环境因子进行叠置分析。分析结果表明：编目区内地震滑坡多分布在坡角为30°～50°的区域,其密度与坡度有较强的正相关性;山脊附近区域的地震滑坡密度较大,说明这些区域对地震波的放大效应是造成坡体破坏的重要原因;彭灌杂岩体区的地震滑坡发育程度比沉积岩区高;震中距、距发震断裂距离与地震滑坡密度呈单指数负相关关系,与已有研究成果具有较好吻合度,且发震断裂上盘地震滑坡发育程度高于下盘。     

汶川地震滑坡详细编录及其与全球其他地震滑坡事件对比

 汶川地震滑坡编录结果表明,2008年5月12日汶川地震触发了197481处滑坡,面积约为1160km²,大致分布在一个面积约1.1x10⁵km²的区域内,是当前汶川地震滑坡最全面详细的编录成果,也是有记录以来单次地震事件触发滑坡数量最多的记录。其中196007处滑坡(占滑坡总数量的99.25%),面积为1150.622km²(占总滑坡面积的99.19%),分布在一个面积为44031km²、以映秀—北川地表破裂为近似中心的近椭圆形区域内。分析这196007处滑坡面积与滑坡数量的幂律关系,结果表明,面积在1x10⁴—1x10⁶m2之间的滑坡,滑坡面积与滑坡数量累加之间的幂律关系式可表示为lgN(A)=-2.0745A+13,判定系数R²=0.9931,表明该滑坡面积区间内滑坡面积与滑坡数量之间具有良好的幂律关系。对比结果表明,汶川地震滑坡影响区面积略高于全球其他地震事件滑坡影响区面积的上包络线。汶川地震滑坡编录成果为后续汶川地震滑坡相关科学研究提供了重要的基础数据。     

基于正交试验的岩质边坡动力稳定性分析

在通过实地调研5.12大地震后汶川震区附近道路沿线的边坡失稳与地形地貌关系的基础上,总结地震引起的边坡失稳在该区域分布以沿河流水系呈线状分布;地震引发的滑坡多集中在坡度20°～50°范围的边坡上,开始滑动的位置大多发育在边坡的中上部。采用FLAC3D方法建立四川震区理县至小金公路工程中豹子嘴岩质边坡三维数值模型,以永久位移作为评价指标,在对四川5.12汶川MS8.0大地震中理县地震台实测地震波校正的基础上,对该岩质边坡在地震荷载作用下的动力稳定性进行数值模拟。计算结果表明:该岩质边坡在地震荷载作用下并未出现明显的拉应力区,主要以压-剪破坏模式为主。同时,采用正交试验设计方法,对该段边坡动力稳定性进行敏感性分析,敏感性由大到小的顺序为:坡比,水平地震加速度,竖直地震加速度,摩擦角,黏聚力。     

震后滑坡地表时空演化过程与规律——以汶川地震滑坡银洞子滑坡为例

为揭示地震效应下震区松散滑坡堆积体地表演化过程的时间变异和空间分布规律,本文以5·12汶川地震极震区—白沙河流域的银洞子滑坡为例,通过野外取样调查、无人机航拍以及多时相卫星遥感影像差分,分析了该滑坡堆积体在震后10年的空间及地表演化过程。结果表明：滑坡活动频率呈震荡式衰减,震后5年内为滑坡极度活跃期;滑坡失稳地表过程首先是降雨条件下表层较松散的土体随地表径流发生运移,随后地表侵蚀作用下逐渐形成坡面侵蚀拉槽,最后发展为以堆积体前缘的牵引式浅层滑坡为主。通过定量分析堆积体失稳区土体级配组成,发现粗颗粒（≥2mm）百分含量增加,具有明显的粗化现象。最后结合灾害事件的触发降雨量初步提出了触发日降雨量演化模型。四次典型滑坡事件特征与研究区震后10年地表时空演化过程基本一致。本研究旨在为汶川震区震后地质灾害的长期防控提供参考和基础。     

汶川震区陕西省宁强县滑坡灾害危险性分析与评价

在分析汶川震区陕西省宁强县滑坡灾害特征和危险性影响因素的基础上,利用开发的县域滑坡灾害风险管理GIS系统,选取斜坡坡度、地层岩性、地震动峰值加速度等8个因素进行滑坡灾害危险性分析。根据研究区13 477个网格单元信息量计算结果,将宁强县滑坡灾害危险性分为极高、高、中、低和极低5个危险等级。研究得出极高危险和高危险区主要集中在勉阳深大断裂带及其次级断裂区,约占研究区总面积的16%,滑坡点密度为20.5/100 km2.中等危险区分布于境内工程地质岩性较为软弱的区域,约占研究区总面积的42%,滑坡灾害点密度为6.3/100 km2.低危险区和极低危险区位于区内人口稀少的高远山区,约占研究区总面积的42%,滑坡灾害点密度为0.64/k100 m2.     

汶川地震触发崩滑与Arias强度关系研究

利用汶川地震获得的强震记录及诱发的大量崩滑数据,对地震触发滑坡和Arias强度的关系进行了研究,得到汶川地震在龙门山震区Arias强度可以触发崩滑的水平向下限值约为0.4m/s,上限值可以定为4m/s,研究区不同出露地层可以触发崩滑的Arias强度变化范围不同,平均下限不超过1.0m/s.对部署于龙门山断裂带的强震数据拟合,得到汶川地震龙门山震区Arias强度的衰减关系.利用衰减关系对地震触发崩滑影响区域的估计与实际情况比较吻合,表明综合了地震动记录的振幅、持时和频率信息的Arias强度参数与地震地表破坏程度关系更为密切.可以将Arias强度参数应用于震后地震触发崩滑等地质灾害影响区域的评估工作,评估结果较以烈度作为评估因子的结果更为集中,比较适合于震后应急期间灾害快速评估,可为应急救援决策和方案的制定提供参考信息.     

汶川地震后文家沟地表侵蚀及地貌演化约束研究

结合野外资料,利用GIS技术,提取了绵远河流域的坡度、地形起伏度等地貌参数,对绵远河流域的构造地貌进行了分析;以汶川地震重灾区绵远河流域的文家沟滑坡、泥石流为例,对该区汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程进行研究。研究表明,文家沟地处汶川地震震中区,映秀-北川断裂带(主断裂带)在其北西侧约3.6 km的地方切过,为引发滑坡提供了构造条件;地震之前,文家沟近百年内未发生过滑坡、崩塌;地震之后,触发了体积约为2 750×104m3的初始滑坡体,最终滑坡体堆积物多达5 000×104m3,是汶川地震中的第二大滑坡;从2008年9月至2010年10月,文家沟先后发生了5次规模较大的泥石流灾害,累积泥石流量达557×104m3,表明约有11%的震后滑坡转化为泥石流;汶川地震造成了文家沟约1 952.5×104m3的同震抬升量,而震后滑坡体堆积量约为5 000×104m3,说明震后的滑坡量远大于同震抬升量,山体平均海拔被降低。     

基于多变量统计分析的大型滑坡敏感性评价:以汶川地震影响的陇南地区为例

以"5.12"汶川地震影响较严重的甘肃东部的陇南震区为研究区,分析地震前后影响历史大型深层滑坡的空间要素,以专家经验分析确定的成因要素作为滑坡敏感性评价的初选方案。为了避免专家经验的客观性和要素相互重叠对滑坡敏感性评价的影响,执行主成分(PCA)多变量分析法以确定新的评价方案。2个方案分别通过逻辑回归模型(LR)执行,并绘制滑坡危险等级地图。采用成功率曲线和累积面积曲线对2种评价结果的有效性和性能进行检验和对比。检验结果表明:采用新方案所得的滑坡敏感性地图具有更好的性能和更高的精度,因此,新方案下由LR绘制的滑坡危险等级地图可作为指导研究区震后重建、基础设施建设和土地规划的依据。     

汶川地震诱发滑坡灾害的数量与面积

2008年5月12日14时28分,以四川省汶川县为震中的地区发生了Ms 8.0级大地震,地震造成了巨大的人员伤亡与财产损失,还诱发了数以万计的滑坡灾害.本研究基于震后航空像片与多源卫星遥感影像,辅以实地调查方法,在GIS平台支持下,对汶川地震诱发的滑坡灾害进行了解译调查工作.截至本文完成,在约48 678 km2的滑坡影响区域内,圈定了48 007个地震诱发滑坡灾害,覆盖面积约711.8 km2,这一数据远高于目前已经发表的结果.解译调查结果表明,汶川地震诱发滑坡类型多样,多沿发震断裂密集分布,形成多处地震堰塞湖.考虑到少部分地区遥感影像质量差且人员无法到达,估计汶川地震实际诱发滑坡数量超过50 000个,覆盖面积约达750 km2.全面客观地统计汶川地震诱发滑坡的数量与面积,对进一步研究地震滑坡空间分布、机理、评价预测,以及反推地震特征有着十分重要的意义.     

海原地震Ⅸ度带内滑坡与地质地貌因素之间的相关关系

1920年海原地震是我国历史上最大的地震之一,在极震区诱发了数千个大规模形态多样的黄土滑坡,对Ⅸ度烈度带内滑坡灾害密集的静宁县境内做了详细的调查,获取大量数据,并进行统计分析,找出此次地震诱发的滑坡与区域地质地貌因素之间存在的相关关系．     

地震诱发滑坡形成机理与动态模型研究

根据福建某山区公路边坡滑坡情况,应用基于离散单元理论的颗粒流数值模拟程序,运用典型地震波,建立波在连续介质与离散介质中的传播等效关系,模拟地震作用下边坡离散介质的动力边界条件.通过分析地震过程中边坡内部颗粒的位移、速度、应力以及边坡细观组构变化,如孔隙率、接触数、滑动比时程分布情况,探求地震诱发滑坡的形成机理.     

相关向量机在地震滑坡敏感性分析中的应用

 地震滑坡敏感性分析是地震次生灾害研究的重点内容之一。数据量大且致灾因素复杂是研究地震滑坡问题的难点。在对已有敏感性分析模型研究的基础上,以芦山地震为例,选取地面高程、坡度、坡向、地层、斜坡形态、斜坡结构、距断层平均距离、距水系平均距离、地震峰值加速度9个地震滑坡评价因子,建立基于遗传算法的相关向量机（GA-RVM）敏感性分析模型,生成地震滑坡敏感性区划图,统计结果显示滑坡正确率为99.74%,滑坡密度在极高敏感区达到27.4057个/km²。结果表明,相对于基于遗传算法的支持向量机,GA-RVM获得了更高的预测精度,可为进一步完成地震灾害预防提供依据。     

Prediction of slope failure due to earthquake

The earthquake-triggered landslides and slope failures are common phenomena during strong earthquakes and have drawn more attention from the world because of severe hazards they induced. These hazards usually cannot be prevented by current mitigating measures, thus, it becomes more and more important to develop a precise technique for the risk assessment of earthquake-induced failures in the mountainous area. The application of discrimination analysis method is proved to be successful and effective in the prediction of earthquake-triggered landslides and slope failures in the region of Imokawa Basin in Japan. Discriminant score can be used to assess the relative risk of slope failures, as the score increases, the possibility of slope failures occurrence increases accordingly. At the same time, the variables in the judgement formula, such as slope gradient, slope curvature and seismic peak ground acceleration, are easy to obtain. This advantage makes this method more practical and manipulable than others at present. In order to apply this method more effectively, there are still several problems to resolve.     

2008年汶川地震前的中国大陆地震滑坡研究

 总结了2008 年汶川地震前的中国大陆地区地震滑坡研究情况,可主要分为地震滑坡特征与分布规律、评价与预测2 个方面。对地震滑坡的特征与分布规律,介绍了总体特征研究结果,叙述了中国西南地区、西北地区等的地震滑坡研究,特别是一些重要震例。对地震滑坡评价与预测,按照专家知识驱动与地震滑坡真实数据驱动,将已有研究成果归纳为2 类。从地震震级与滑坡的定量对比关系、单次地震事件的滑坡分布数据和地震滑坡评价模型3 个方面分析研究中存在的问题。认为有必要对一些2008 年汶川地震之前的地震事件开展补充性滑坡研究。     

1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析

基于前人的研究和龙陵地震滑坡的调查资料,选取了地层岩性、断裂、地震烈度、震中距、地形坡度、坡向、高程、水系等8个因子作为1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子。利用GIS强大的空间分析能力,结合滑坡确定性系数(CF)的方法,对1976年龙陵地震诱发滑坡的诸影响因子进行敏感性分析,确定了该区域内各因子最利于地震滑坡发育的数值区间,为进一步区域地震滑坡稳定性评价奠定基础。     

2008年汶川地震前的中国大陆地震单体滑坡与边坡地震响应

 承接"2008 年汶川地震前的中国大陆地震滑坡研究"一文,对2008 年汶川地震前的典型单体地震滑坡或边坡地震动响应开展综述.包括:1)工程地质分析,包括真实地震滑坡分析和地震动条件下边坡分析;2)传统力学计算分析方法,包括New-mark 方法与极限平衡方法等;3)有限元分析,包括Geostudio 平台与FLAC 平台等;4)离散元分析,主要包括UDEC 等离散元程序在地震滑坡领域的应用;5)物理模型试验.     

1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析

基于前人的研究和龙陵地震滑坡的调查资料,选取了地层岩性、断裂、地震烈度、震中距、地形坡度、坡向、高程、水系等8个因子作为1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子。利用GIS强大的空间分析能力,结合滑坡确定性系数(CF)的方法,对1976年龙陵地震诱发滑坡的诸影响因子进行敏感性分析,确定了该区域内各因子最利于地震滑坡发育的数值区间,为进一步区域地震滑坡稳定性评价奠定基础。