汶川地震区次生山地灾害监测预警体系初步构想

“5·12”汶川地震诱发了大量的崩塌、滑坡等地质灾害,崩塌滑坡堵塞主河形成堰塞湖,并为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源,在未来3～5年内泥石流灾害将成为震区的主要灾害之一,危害居民、交通、通讯和重要工程设施安全。构建系统的次生山地灾害监测预警网络和体系是震区减灾的重要措施,也是灾区恢复重建防灾体系的重要组成部分。按照规划,四川地震区将专业监测灾害点2998处以及建设6处重点城镇和区域山地灾害监测预警系统。为了保证山地灾害监测预警网络健康运行,监测预警系统须具有无线通讯、无人职守、低功耗且独立电源支持、实时性等功能,参照国内外监测内容,已由山地灾害形成背景条件、激发因素、成灾体、监测系统、综合信息处理平台、预测预报与警报发布等模块,分析了地震条件下山地灾害的形成的临界指标和适应震后环境的监测预警信息传输网络,并建立地震区山地灾害监测预警体系的初步构想。特别针对信息传输问题,提出引入无线传感器网络,绘制应用示意图。     

“4·20”芦山Ms7.0级地震次生山地灾害特征

北京时间2013年4月20日08时02分,在四川省雅安市芦山县发生7.0级大地震.大地震同时诱发大量滑坡、崩塌等同震次生山地灾害.据现场应急调查,地震次生山地灾害主要以中小规模崩塌灾害为主,根据灾害发生的地层岩性,分别归纳了砾岩地层崩塌、砂泥岩地层崩塌、灰岩直立地层崩塌、堆积层滑坡及滑坡碎屑流5个主要类型.在对典型灾害体灾害特征、破坏模式和影响因素进行初步分析的基础上,提出区域构造背景为“4·20”芦山地震次生灾害的主控因素.芦山地震次生灾害具有群发性、滞后性特点,在后地震时期降雨激发条件下可能产生严重泥石流滑坡等山地灾害.因此,后地震时期在极震区特别是集中安置区,山地灾害监测预警工作十分重要.     

云南鲁甸地震次生山地灾害分布规律与特征

2014年8月3日16时30分,云南省昭通市鲁甸县发生Ms6.5级地震,地震诱发大量崩塌、滑坡、不稳定斜坡等次生山地灾害。结合现场调查,通过遥感图像共解译次生山地灾害点235处,灾害面积约8.59 km²。基于GIS空间分析方法,利用次生山地灾害面积百分比及中心点密度2个参数,研究次生山地灾害分布规律与地震的关系;同时选取高程、坡度、坡向、岩性、距河流距离等因子统计分析了地形、岩层及河流对次生山地灾害空间分布的影响。研究区次生山地灾害面积百分比约为0.79%,中心点密度约为0.2 个?km^-2。结果表明:次生山地灾害点的排列受NE向昭通—鲁甸主断裂控制,63.83%的次生山地灾害发生在发震断裂带2~8 km范围内,距震中越远,次生山地灾害发育率越低;次生山地灾害集中分布在1 000~1 200 m高程之间和35°~45°坡度范围内,而20°~30°坡度范围内次生山地灾害中心点密度和面积百分比最大;碳酸盐岩等硬岩地层上次生山地灾害最为发育,而软岩地层中多引发高陡坡次生山地灾害;次生山地灾害整体上沿牛栏江呈线状分布,随着距河流距离的增加,其发生概率逐渐减小。     

地形条件对次生山地灾害易发性分析

岷江上游河谷地带位于汶川地震极震区,是中国乃至世界上地震次生山地灾害最为活跃的地区之一,其频繁活动与复杂的地形条件密切相关.以岷江河谷汶川段为典型研究区,在分析了地理环境和地形条件的基础上,研究了地震次生山地灾害的类型、发育特征、分布状况和主要地形影响因素,并基于次生山地灾害形成因素贡献率,引入确定性系数,利用GIS和RS技术,定量分析了高程、坡度和坡向3个主要地形因子对次生山地灾害的易发程度,确定了最利于次生山地灾害发生的地形条件.研究结果表明:1)地震次生山地灾害具有点多面广、类型多样、分布集中、规模巨大等特征,并受地形条件控制;2)利于次生山地灾害发生的高程条件为1 000～1 600 m的高程范围,高程大于1 600 m的区域,山地灾害随海拔升高而越不易发生;3)坡度大于35°的中陡坡地带,均利于次生山地灾害的发生,且随坡度增大,灾害发生的可能性也增大;4)有利于次生山地灾害发生的坡向条件依次为东南、东、南和东北4个方向,其CF分别为0.169、0.144、0.135和0.023;5)利用GIS和统计分析方法,能定量进行地震次生山地灾害易发性分析.研究方法可以为灾区次生山地灾害风险评价与区划提供依据,研究成果对灾区山地灾害防治规划、保障重大工程建设安全和减少灾害损失等具有参考意义.     

地震次生山地灾害对岷江干流都江堰－汶川段水电工程的影响

“5·12”汶川地震震级强、烈度大、波及面广、成灾重,震后诱发了大量的次生山地灾害,对山区城镇村庄、道路交通、水利水电工程和通讯基础设施等造成严重破坏。以都汶公路沿线为例,利用实地调查与遥感解译相结合的方法,研究地震诱发次生山地灾害的分布规律,通过对岷江上游重大水电工程的震害损失调查,分析崩塌滑坡、泥石流对水电工程度危害方式;在此基础上对沿线的37条泥石流沟进行危险度评价,其中属于高度危险的泥石流16条,中度危险的泥石流18条,这些泥石流造成严重的堵河危害;最后对水电工程恢复重建提出减灾措施。     

汶川地震山地灾害对环境因素的响应机制

为了研究汶川地震山地灾害灾害分布对环境因素的响应机制,通过对汶川地震灾区的调查和遥感解译,详细分析灾害分布特点,用GIS平台对4722个典型灾害点的环境因素进行分析,得出以下结论:1)地震能量释放的长短轴效应造成地震能量主要沿断裂带释放,灾害点沿中央断裂呈条带状分布,在距中央断裂20km范围内集中灾害总数的64.42%,逆冲断裂的上下盘效应使上盘灾害发育程度明显高于下盘和下盘灾害密度经历先降低后升高再降低的变化;2)灾害点在山地地区集中分布在河谷两岸,河谷岸坡对地震的放大作用使坡体上部岩土首先崩解,带动坡体下部的岩土一起运动,形成"山剥皮"特点的崩滑型灾害;3)灾害总数的99.43%集中分布在地震烈度Ⅶ度及其以上地区,地震的场地效应使灾害在易滑岩层中较为发育;4)在区域地势变化与地震断裂破裂一致的方向上有利于地震能量的传播,灾害更容易发生,规模较大的滑坡主滑方向也大多数发生在两者的并集方向.     

汶川地震后北川干溪沟山地灾害及长期发展趋势初步分析

汶川地震在干溪沟内激发了大量的崩塌、滑坡.根据航空影像数据解译,干溪沟内发育成片的崩塌滑坡91块,总面积10.42 km2,占全流域的28.95%,而暂时没有泥石流活动痕迹.干溪沟内山地灾害在坡度、坡向、高程、断裂距离、地层岩性等方面存在如下规律:1)发生崩塌滑坡的坡度主要分布在30°～50°,随着坡度的增加,发生崩塌滑坡的概率越大;2)崩塌滑坡的坡向主要分布为向南方向;3)崩塌滑坡主要分布在1 000～1 600m高程内,其中,1 000～1 400m尤其集中;4)绝大部分崩塌滑坡都分布距离北川断裂2000m或距离其他主要断裂1 000m的范围内;5)T1f+t地层是"5·12"汶川地震的易发山地灾害地层.通过初步分析,预测干溪沟泥石流长期发展趋势为:1)总体呈活动强度下降趋势,可供形成山地灾害的松散固体物质来源总量呈下降趋势,泥石流总量下降;2)活跃期-平静期交替、活跃期逐渐缩短、平静期逐渐延长;3)泥石流活动类型表现震后一段时间内为输移控制型、然后为输移控制型向松散固体物质控制型过渡,最后发展成为松散固体物质控制型;4)汶川地震后第一个活跃期为10～15 a.干溪沟的山地灾害现状及其长期发展趋势分析为下一步制定减灾方案奠定了基础.     

5·12汶川地震典型山地建筑结构房屋震害调查

为了揭示山地建筑结构抗震设计是建筑结构抗震设计的薄弱环节,指出其在抗震设计中存在一定的安全隐患,本文通过5·12汶川地震震害调查,针对吊脚式和错层式两种典型山地建筑结构房屋的震害进行描述和分析,提出了若干建议和启示.其主要震害特征表现为:(1)架空层形成柔弱底层而严重破坏;(2)采用长短不同柱将坡地架空,短柱易发生剪切破坏;(3)采用桩柱混合体系将坡地架空,桩基础易发生破坏;(4)错层处楼梯柱、楼梯板破坏严重;(5)陡坎边缘地带建筑物震害较重等.     

“5·12” 汶川地震对线路工程抗震技术提出的新课题

“5·12”汶川地震对地震学、地震工程学都提出了新的挑战,对线路工程而言,核心科学问题是发生在山区的地震波传播的三维特性与地形巨大高差所导致的斜坡重力效应的耦合,对线路工程的破坏作用和工程在地震作用下的破坏机理。首先通过对汶川地震灾害现象的分析,归纳出线路工程抗震技术面临的3个新的课题:即基于艰险山区地震波传播特性的公路铁路选线设计技术,地震诱发线路工程山地灾害机理及防治技术,以系统工程理论为指导的生命线工程抗震对策;同时对这3个课题的研究现状和研究思路提出了建议;然后从填补现行规范空白以及对现有规范技术框架进行延展和更新两个层面,论述了汶川地震对线路工程抗震设计规范发展的推动作用。     

震后次生山地灾害对山区道路的危害及防治体系

山区地质地貌条件复杂,使得我国山区道路沿线的山地灾害广泛发育,5.12汶川地震诱发的生山地灾害使得山区道路沿线的环境进一步恶化。分析了汶川地震震后两年多时间内崩塌滑坡、泥石流的活动特征及其对山区道路的危害,其中震后崩塌滑坡主要以小型的堆积层崩滑为主,且分布范围广,而震后的泥石流则表现为规模大、频发性、群发性、持续时间长等特点。为保证山区道路的畅通,必须采取有效的措施对威胁道路的次生山地灾害进行综合防治,提出了震后山区道路灾害防治与管理体系。     

城市燃气系统地震次生火灾研究

在单体建筑火灾发生率模型的基础上,根据燃气系统的特点,引入了不同燃气设备破坏等级对火灾的影响概率系数,建立了燃气系统地震次生火灾发生率的模型。利用该模型对武汉市燃气系统的火灾发生率进行了预测,并对火灾后果进行了数值分析。根据武汉市燃气系统调研和抗震评估的结果,分析得到了武汉市燃气系统在地震作用下次生火灾的概率及可能造成的灾害后果,为城市抗震防灾规划提供了依据。     

地震灾场与灾场控制问题研究

本文提出了地震灾场的概念。讨论了地震灾场的功能构成和灾场控制问题的提法。针对地震次生灾害的控制问题,建议了一个开环控制的理论模型。     

基于SVC参数优化的地震次生地质灾害危险性评价

针对地震次生地质灾害危险性评价影响因素的复杂性和多变性的特点,提出了基于GA、PSO和K-CV三种优化支持向量分类机参数的地震次生地质灾害危险性评价方法.该方法既利用了支持向量分类机求解速度快、易于描述非线性关系的优良特性,同时利用了GA、K-CV和PSO算法快速优化的特点,可实现支持向量分类机模型参数的自动化优选,具有收敛速度快、精度高的特点.将该模型用于地震次生地质灾害危险性评价,计算结果验证了该方法的有效性。     

山区公路灾害识别及预警技术的研究探索

山区公路灾害频发,造成了人民生命财产的巨大损失与严重的生态破坏。文章主要介绍了基于无线智能传感器和无线传输网络的山区公路灾害识别及预警技术。     

暴雨山洪灾害预警指标计算方法比较研究

山区河流受地形地貌及降雨过程影响，洪水具有显著的陡涨陡落过程，这种短历时陡涨过程极大缩短了沿河居民的有效安全转移时间，给山洪灾害防治带来了极大困难。山洪预警预报是山洪灾害防治非工程措施的重要组成部分，一般分为水位预警和雨量预警。由于山区洪水历时短且监测站不足，水位预警在国内应用较少，传统流量反推法常以雨洪同频计算预警雨量，预警结果多出现漏警，不能满足防御山洪灾害的实际需求。为提高暴雨山洪的预警精度及预警时长，提出了基于洪水上涨率判定法和实时累积雨量法两种计算预警指标的新方法。以四川省金沙江支流中都河流域“8.16”山洪灾害为例，根据预警准确性及预警时长对三种预警方法的效果，探讨了与传统水位流量反推法的差异。结果表明：传统水位流量反推法的预警精度较低，难以达到预期的预警效果；洪水上涨率判定法的预警精度较高，但该方法的预警时长受洪水涨退特性影响，对延长预警时长有一定影响；采用基于小流域场次洪水与降雨过程变化关系的实时累积雨量法其结果均未出现漏警，且有效延长了预警时长，若以山洪灾害技术要求的30分钟为准，提出的新方法延长预警时长基本超过30%，满足预警要求。因此，建议在设定累积雨量阈值的基础上结合洪水上涨率进行灾害预警，以便更为有效地提高山洪灾害的预警准确率。     

地震灾害后农村饮水问题及应对措施

“5·12”汶川特大地震后,灾区农村供水系统受到不同程度的毁坏,保障和恢复供水成为震区供水工作的重要任务。结合震后农村饮水的现状及存在的问题,对震后不同阶段群众对水的需求量进行了分析。总结了震后应急恢复供水的多种措施,如选择饮水水源、抢修供水工程、临时新建供水工程、发放消毒药片、送水及加强水质检测等,并对下一步农村供水工程的恢复重建提出了一些建议。     

中国城市综合减灾对策及其新探索

从灾害系统学角度看,城市灾害是整个灾害系统的重要组成部分,更由于城市现代化进程的诸多原因,城市灾害的研究与减轻便被提到重要位置上。本文在概述现代中国城市主要的“震、水、风、火”四大灾种的基础上,着重描述了城市建设中面临的“新致灾源”;并用“故障—风险—灾害”的统一评价学说的理论,论证了传统研究方法及减灾管理体制中的缺陷;在国内首次提出要建立城市综合减灾系统科学框架的构想;本文贯穿了技理、数理、哲理相结合的研究方法。