基于GIS技术的地质灾害风险分析系统研究

地质灾害的社会经济属性决定了对其规律的研究应有别于传统的工程地质学研究 ,从社会属性方面来分析地质灾害具有更大的社会经济效益。地质灾害的危险性和受威胁对象的易损性是控制地质灾害风险评价的基本条件 ,对这两者的分析评价称作地质灾害危险性评价和社会经济易损性评价。GIS技术支持下的地质灾害风险分析代表着地质灾害研究领域的一个重要发展方向。经过多年研究 ,作者开发出了基于商业GIS软件的区域地质灾害风险分析系统 (RiskAnly)。本文介绍了该系统的设计思路、基本结构和工作过程 ,并利用此系统对我国全国范围的滑坡灾害进行了危险性分析、区域社会经济易损性分析和最终的风险评估。     

汶川地震触发陕西省境内地质灾害灾险情特征

在实地调查、汶川地震震后次生地质灾害隐患排查成果的基础上,结合县市地质灾害调查数据,从灾情和险情两个方面,对汶川地震触发地质灾害灾险情的致灾灾险情、灾种、类型等特征进行了较系统的分析对比。进一步比较了陕西在汶川地震触发地质灾害受灾省份中的情况,并对地质灾害趋势做了初步预测。研究表明,灾险情集中分布在龙门山构造带向陕西境内的延伸部分,险情比灾情分布范围广。灾险情的灾种都以崩塌为主,其次为滑坡,地震对地质体的震动触发作用明显。机关学校是汶川地震触发陕西境内地质灾害的主要受灾对象。陕西受汶川地震触发地质灾害的灾险情轻于四川、甘肃,三省地质灾害震前均较为严重,地震触发地质灾害的影响具有长期性,未来陕西境内地质灾害发生的频率可能增大。     

汶川大地震触发地质灾害的断层效应分析

“5·12”汶川大地震(Ms=8.0)触发了数以万计的崩滑地质灾害,分布范围约10万km2。这些地质灾害的空间分布固然受地形地貌、地层岩性和人类工程活动等因素的影响,然而主要还是受到发震断层的控制,沿发震断裂呈带状分布。通过都(江堰)—汶(川)路、北川—安县、马公—红光3个地质灾害集中发育区的研究,发现汶川地震地质灾害具有以下断层效应：（1）由于属逆断型发震,地质灾害的分布表现出了明显的"上/下盘效应",发震断层上盘较下盘地质灾害分布密度高、范围广、规模大;（2）断层上盘0~7km范围为地质灾害强发育区,断层上盘7～11km范围和下盘0～5km范围为地质灾害中等发育区;绝大多数的大型滑坡都分布在距断层5km范围内;（3）断裂的转折和错列部位是地质灾害集中发育部位,大型地质灾害也往往发生在这些部位;（4）滑坡滑动的优势方向为NW-SE, 与映秀—北川断裂的空间展布方向基本垂直,这与地震波垂直于断层方向传播有密切的关系;（5）地震地质灾害主要集中发育在Ⅸ度及其以上烈度的区域。其中,Ⅺ度区发育密度与Ⅹ度区的基本相当,Ⅸ度区灾害密度只有前两者的1/3,而Ⅷ度区发育密度只有Ⅺ度区或Ⅹ度区的1/10。     

滑坡灾害超前预判技术研究

以地质构造控制论为理论核心,以地层、构造、地形等要素的系统分析为指导,以滑坡的形成、演化及特征为对象,首次提出了滑坡地质灾害超前地质预判的概念:滑坡灾害超前地质预判主要是指在各级勘察工作前期,不借助任何勘探手段,运用各种超前地质预判的方法,根据滑坡的地质地貌特征确定滑坡的空间位置及滑坡类型,预测其未来发展状况的一种技术方法。以此建立了该技术的基本体系、判别方法及工作程序,并在陕南公路沿线地质灾害调查过程中进行了初步应用。     

地质灾害与降雨雨型的关系研究

地质灾害的发生与降雨历时、降雨量及降雨雨型有密切的关系,不同雨型的降雨诱发地质灾害的诱发机制具有明显的差异性。本文通过收集的降雨实况与地质灾害反馈资料,将诱发地质灾害的降雨雨型分为3种类型：台风降雨、持续强降雨和局地暴雨。研究表明,台风降雨型降雨诱发地质灾害具有"即雨即滑"的特点,即地质灾害的发生与降雨在时间上具有较好的对应关系;地质灾害发生空间位置与台风运移轨迹也基本一致。多为群发型地质灾害,灾害规模较小,一般为表层或浅层滑坡、崩塌。持续强降雨型降雨诱发地质灾害,在强降雨过程中地质灾害具有同步发生的特点;在降雨强度不大但连续降雨过程中,地质灾害具有一定的滞后效应;在地质灾害大规模发生后,诱发新的地质灾害雨量阈值提高。局地暴雨型降雨诱发的地质灾害往往集中发生在出现局地暴雨的当日当地。     

环境地质学的现状及发展方向展望

环境地质学是一门应用地质学科,是地质科学和环境科学两者相互渗透、重新交叉组合而形成的一门新的边缘学科。它以人-地质环境系统为对象,研究地质环境和人类工程经济活动的相互作用及其发展、演化趋势,重点是地质灾害和环境地质问题的产生和发展,在此基础上提出合理协调人-地质环境关系,有效地预防地质灾害和环境地质问题的对策和措施。     

三峡引水工程秦巴段主要地质灾害及其工程影响

为了研究三峡引水工程秦巴段的地表地质灾害特征及其工程影响,本文在简要分析秦巴山地区域工程地质条件和线路工程地质条件的基础上,重点分析秦巴山区典型地质灾害分布特征及其对引水工程的影响,初步揭示：(1)秦巴山区浅表层地质灾害具有类型多、成群带分布、规模大小差异明显;(2)秦巴山区地质灾害形成发展的主要影响因素是构造地貌、高陡边坡、斜坡结构和易滑地层组合,主要诱发因素为局部集中强降雨和线性工程（主要是公路）切坡及河流冲蚀作用;(3)地表地质灾害主要影响引水设施施工安全、施工便道、主要场地（水库和渡槽）等的安全,需要引起重视。     

非线性非自治系统拓扑结构分析的能量法

利用能量原理,提出一种以能量为状态参数的分析非线性非自治系统拓扑结构的定性方法。分析了能量参数确定系统状态的唯一性,揭示了能量方法的正确性和有效性以及反映系统运动状态信息的丰富性。以非自治Duffing方程为对象,采用能量状态参数,应用提出的能量方法在相空间和运动空间展开了一般的定性分析,给出了能量相图和能量时间历程、能量Poincaré截面图、能量参数分岔图,分析了其中呈现出的运动规律和捕捉到的有价值信息,并与现有的方法进行了比较。     

三峡库区地质灾害调查评价与监测预警新思维

三峡库区地质灾害的调查、研究、监测和工程防治断续进行了近 40年, 为三峡工程建设和生态地质环境保护做出了重大贡献。近几年的研究和移民工程建设发现, 以往的工作也存在某些局限性, 如落后于社会经济发展的需求, 直接服务于山地民居群落的可持续发展和三峡移民工程建设的针对性、预见性和指导性不足; 综合分析技术方法落后; 区域性规律研究程度较低等。结合作者负责的工作, 本文提出了新一轮三峡库区 (19县、市)地质灾害调查研究的新思维, 即指导思想以“保护人类生存环境为中心”, 围绕山地民居和移民工程开展工作; 在综合调查基础上, 建立以空间数据库和分层图形库为核心内容的地质灾害信息系统 (GGIS), 采用“发育度”、“风险度”和“危害度”等量化指标作为地质灾害综合评价、区划和监测预警系统布设的依据; 充分利用现代观测与分析技术, 建立基于“RS”、“GPS”和“GIS”以及群测群防体制等构成的监测预警网络系统。最终目标是实现地质环境开发保护的预指导和防灾减灾预警功能。     

汶川地震地质灾害后效应分析

汶川地震过去3a了。3a来,大量的国内外学者对地震灾区地震地质灾害的发育分布规律、形成机理及防治对策给予了高度关注,发表了大量的研究成果。人们在关注同震地质灾害的同时,更对地震灾区今后地质灾害的发生规律及演化趋势、持续时间倾注了极大的关心,因为震后连续3a,尤其是2010年,灾区地质灾害的频率和规模均出现较震前显著增大的现象。本文收集整理了震前和震后灾区地质灾害的数据资料,尤其研究了震后3a灾区重大地质灾害的特点和发生规律,在此基础上,分析了震后灾区地质灾害可能的持续时间、演化趋势以及高风险区的范围。分析和研究结果认为,震后汶川地震灾区的地质灾害将持续20~25a; 在这段时间内,地质灾害将以4~5a一个高峰为周期,呈震荡式的衰减下降,并最终恢复到震前的水平。震后地质灾害的高风险区将出现在耿达-映秀、小鱼洞、红白-茶坪、擂鼓-陈家坝和青川东河口-窝前这5个地段上。     

三山岛金矿海边地下开采矿山稳定性的数值模拟分析

本文用数值模拟的分析方法, 评价了三山岛金矿地下开采引起的开采效应及地表下沉盆地的变形特征。结果表明, 矿山地表是稳定的, 上部一期工程开采引起的地表最大下沉量不超过700mm, 深部开挖时不超过995mm左右；在采场充填的情况下, 地表下沉值将降低55%左右；由于矿山地表变形较小, 加之覆盖层第四纪中存在着两层总厚度8～12m的隔水粘水层, 因此不致沟通地表水与井下的直接联系而危及矿山的安全。     

地质灾害预警预报模型设计与应用

基于地质灾害的多样性及其变化的随机性和非稳定性特点,本文综合利用数学算法和GIS技术,设计了地质灾害预警模型,分析了诱发地质灾害的地形、地貌、气象、水文等几方面的因素,并根据这些因素的特点,选取不同的样本对其进行量化处理,运用主成分分析法,计算了各个因素导致地质灾害发生的权重指数及各监测站点的易发级别。在此基础上,基于GIS技术、采用泰森多边形法等将站点的易发级别转换成面的易发级别,运用日降雨量、降雨强度等指标计算出地质灾害发生的概率,通过区域化易发等级图与降雨图的叠加分析,采用地质气象偶合方法,实现了地质灾害预测。在某省案例区的研究表明,本研究设计的地质灾害预警模型具有较高的预警精度(预警结果80%符合实际情况)。     

临汾地面沉降数值模拟及其与地裂缝灾害关系研究

临汾市区是继西安、大同等地区之后又一地裂缝灾害比较严重的地区, 已经严重影响着临汾市经济的可持续性发展。经研究表明, 地下水超采为影响该区地裂缝灾害的第二大因子, 它是通过地面沉降来促使地裂缝的形成和发展。本文通过对临汾市区地面沉降进行数值模拟, 总结出了地面沉降的变化规律。分析认为, 地裂缝灾害的易出现部位为沉降梯度陡变带, 即沉降梯度最大处。     

广东沿海陆地地质环境质量定量评价研究

广东沿海陆地不仅是我国经济较为发达的地区 ,而且也是地震、水土流失、崩塌、滑坡、地裂缝、地面沉降、岩溶塌陷、软土地基形变等地质灾害较为频发的地区。基于对广东沿海陆地主要物理地质灾害形成条件与影响因素调查、统计与分析 ,将广东沿海陆地地质环境质量划分 :构造稳定性、斜坡稳定性和地基稳定性三个质量层面 ,进而构造了隶属三个层面的指标体系 ,该指标体系包括活动断裂、地震活动、地形起伏度、斜坡坡地、冲沟切割密度、水土流失程度、崩滑面密度、土体承载力和地裂缝面密度 9个指标。基于地质环境质量五值逻辑等级取值 :优等、良好、中等、较差和差等 ,对评价指标进行了相应地量化分级取值和标准化处理 ,在建立指标专家权重体系和线性隶属函数的基础上 ,构造了模糊数学综合评价模型。基于 Fortran程序对 190个剖分单元指标数据进行了模型运算 ,将广东沿海陆地地质环境划分为五个质量级共 17个地质环境质量单元。     

自然灾害研究中几个观念问题的讨论

本文从人类生活环境系统的整体观角度讨论了自然灾害的两重性、关连性及人类圈之形成和生态环境保护问题。认为自然灾害从短时间尺度和小范围看是灾变, 从长时间尺度和大范围看是一种自调节、自平衡过程；自然灾害与人类社会存在着双向效应关系；自然灾害的关联性(群发共生现象)是由其同源性、链发性和韵律性决定的；人类圈是地球演化进入新阶段的产物, 它具有进行层次深、作用强度高、活动领域宽和通过信息实现调控的特点。建立上述观念, 对灾害研究、减轻灾害损失, 走可持续发展的道路, 都具有重要意义。     

黄土湿陷性的微结构不平衡吸力成因论

分析了黄土粒间吸力的基本特性及其湿陷的微观过程,探讨了黄土在应力状态作用下由于浸水增湿而产生的微结构单元体滑移动力和阻力随饱和度、上覆土压力的变化规律,提出了微结构与广义吸力综合效应的湿陷性控制机理---微结构不平衡吸力成因论及其定量模型,从理论上分析了湿陷性与增湿水量、压力及深度的关系,揭示了土湿陷效应的内在规律。文中认为,湿陷过程就是水的楔入导致小孔隙广义吸力的逐渐丧失和大孔隙湿吸力的逐渐增大引起的微结构重建动力与重建阻力间的动态对抗过程。最后,讨论了湿陷的基本条件及影响因素。     

金沙江美姑河牛牛坝水电站库区泥石流对工程影响分析

金沙江美姑河牛牛坝水电站库区泥石流沟分布面积广、发生频率高;调查表明库区现有不同类型泥石流沟31条,其中属于高度危险的泥石流沟4条,中度危险的泥石流沟15条;这些泥石流不会造成严重的堵河问题。在施工期泥石流对水电站工程的影响突出,特别是靠近库首的泥石流对工程的安全构成威胁。水库蓄水后,库区泥石流对水电站工程影响有所降低,但位于大坝下游区的泥石流对水电站正常运行仍有较大的影响。     

GPS测量技术在锡山市地面沉降研究中的应用

通常研究认为, 苏锡常地区超量开采地下水是产生地面沉降最主要的因素之一。锡山市地下水开采十分强烈, 其地面沉降灾害也最为严重。为了有效地分析研究地面沉降的发生发展过程, 必须获取一定时间间隔内的地面沉降实测值, 全球定位系统 (GPS)就是一种既经济又高效的测量手段。本文在简要介绍了锡山市地质、水文地质及地下水开发利用情况的基础上, 重点阐述了运用GPS测量技术对锡山市地面沉降进行首次实测的情况, 并对其测量结果进行了系统分析, 最后对锡山市地面沉降的发展历史和现状进行了初步讨论。