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三峡库区万州城区滑坡灾害风险评价

刘长春  
【摘要】:滑坡灾害对自然资源、人类生命和财产造成了严重的危害。历史记载的滑坡对建筑物、大坝、水库、公路、铁路、河流和生命线等造成重大的损失。随着人类社会发展过程中对环境的改变,滑坡引起的灾害损失持续增加,因此,对滑坡这类地质灾害的研究尤为重要。 三峡库区自2003年蓄水以来,由于库水位周期性的变动,库区范围内的崩塌、滑坡等地质灾害明显增多。随着三峡库区二期、三期地质灾害防治工程项目的完成,部分地质灾害点已采取了相应的工程治理措施,但仍然有大量的地质灾害隐患点需要进行灾害防御。重庆市万州区位于三峡库区的腹心位置,它在整个三峡库区地质灾害防治工作中具有举足轻重的地位。因为大量的深层基岩老滑坡分布于该区域,如太白岩古滑坡、草街子古滑坡、安乐寺古滑坡、枇杷坪古滑坡、吊岩坪古滑坡、双堰塘古滑坡和驸马古滑坡等。该地区的降雨量分布也是整个三峡库区最为密集的区县,由此而诱发的降雨型滑坡更是数不胜数。 研究滑坡的根本目的是为了减少由于滑坡的发生而引起的人口和经济损失,因此,滑坡灾害风险分析成为滑坡研究领域的重要内容。目前,国际上对滑坡灾害风险评价与管理的相关概念与定义以及理论框架研究已基本成熟,关于滑坡风险的一系列的技术指南和法规条例也相继出版。在大多数研究实例中,滑坡风险管理最困难和最耗时的工作是识别、理解和解译滑坡灾害,而具有丰富知识和经验的工程地质学家往往能够更好的完成滑坡风险分析工作。这样的地质学家通常对滑坡的不确定性有更好的理解而不去做不切实际的量化,相对于过分强调滑坡风险量化的重要性不如投入更多的精力在滑坡地质演化过程的理解和解译中。因此,从地质学角度出发,将单体滑坡和区域滑坡风险评价相结合来研究滑坡灾害风险具有现实和理论意义。 论文从理论模型研究和实例分析两个方面开展区域滑坡灾害风险评价研究。在国际公认的滑坡灾害风险管理理论框架基础上,本文将区域与单体滑坡灾害风险分析相结合,将发展较为成熟的单体滑坡灾害危险性和易损性评价模型应用于区域滑坡灾害风险评价当中,主要是通过将滑坡进行分类并选取具有代表性的典型滑坡进行单体滑坡灾害危险性和易损性分析,然后根据同类型滑坡的共同特征进行相应的推广和类比,从而实现滑坡灾害风险评价从点到面的系统性研究。通过上述分析和研究,论文主要取得了以下成果和结论: (1)在深入研究基岩滑坡成因机制的基础上,提出大型滑坡群可能的变形模式并进行危险性预测。论文在总结前人对近水平地层基岩滑坡成因机制分析的基础上,采用数值模拟方法分析不同工况条件下各个滑坡的稳定性和破坏概率分布情况,找出滑坡主要的诱发因素,从而分析得出整个滑坡群四种可能的变形破坏模式。 (2)提出不同类型滑坡灾害易发性评价模型。由于研究区滑坡灾害类型较为复杂,滑坡体积大小悬殊,滑坡成因机制也不完全相同。因此,在深入分析滑坡历史资料和形成机制的基础上,将研究区已查明滑坡分为基岩滑坡、堆积层滑坡、浅层变形体和危岩四种类型。根据滑坡历史资料和勘察资料的详细程度以及各类型滑坡数量的多少,分别采用定性和定量两种模型进行滑坡易发性区划,其精度大小经检验完全符合要求。 (3)考虑滑坡治理工程的有效性对区域滑坡灾害危险性的影响。研究区内分布有七大老滑坡群,前缘松散堆积体变形较为严重,因此,大部分滑坡变形体都经过各种措施的治理。本文通过收集滑坡详细勘察和治理设计资料,并结合区域遥感影像资料,尽可能地还原单个滑坡治理措施的类型、方式和位置等。通过对滑坡治理措施效果监测资料和滑坡位移变形资料的分析,深入了解各个滑坡治理措施的工程质量和有效性,为后续区域滑坡灾害危险性评价提供依据。 (4)将遥感影像资料应用于滑坡灾害承灾体调查中,减少承灾体实地调查工作量,补充和完善区域滑坡承灾体空间信息。在分别对塘角村1号滑坡和山湾堰塘滑坡群进行详细承灾体调查的基础上,将研究区DEM模型与遥感影像资料进行叠加,进而对区域承灾体信息进行补充和完善,同时,对滑坡编录图进行再次补充和修正,包括部分滑坡的治理工程措施的相关信息。通过对两个典型滑坡承灾体调查资料进行深入分析,结合区域遥感影像资料和近十年来该地区的城市规划图,将研究区分为两大块:1)市中心,主要是钢筋混凝土结构的高层建筑,人口较密集;2)郊区,主要是砖混结构的两层居民房,人口较少。分区的目的是为了便于区域承灾体价值的评估。 (5)通过选取典型滑坡进行承灾体易损性分析,结合滑坡的成因机制和变形特征,将单体滑坡灾害易损性评价结果推广到区域滑坡灾害易损性分析中。通过对塘角村1号滑坡和山湾堰塘滑坡在变形或失稳阶段的易损性分析,建立不同类型滑坡的承灾体易损性评价指标和模型,实现了对危岩、基岩滑坡、浅层变形体和堆积层滑坡四种类型的滑坡的承灾体易损性分析,从而为区域滑坡灾害风险评价的量化提供了依据。 (6)以万州城区为例,进行了不同类型滑坡灾害的风险评价实例研究。论文在对山湾岩质滑坡进行危险性和易损性分析的基础上,针对万州城区基岩滑坡形成机制和分布特征,提出该类型滑坡的承灾体易损性指标取值,选取库水位由175m降为145m+50年一遇降雨+地震工况作为最危险工况进行区域滑坡灾害危险性和易损性评价,最后与承灾体价值分布情况相结合计算滑坡在失稳阶段对人口和建筑的风险值。危岩灾害风险评价则是建立在统计的基础上,通过对两个典型危岩带约290个危岩体的稳定性分析和最大水平落距进行计算,建立区域危岩易损性评价指标和模型,选取50年一遇暴雨加地震工况条件作为最危险工况,计算区域危岩在该工况条件下的灾害风险值。考虑到浅层变形体和堆积层滑坡变形模式的相似性,将这两种类型滑坡放在一起进行滑坡灾害风险评价,并且主要是考虑滑坡在变形阶段对建筑物的风险值。最后,将四种类型灾害的风险评价结果进行叠加,得到万州城区滑坡灾害风险评价结果。该结果可以运用到整个主城区的土地利用规划和滑坡灾害防治规划中,以减小滑坡发育对当地人民生命和财产的风险损失。


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