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滑坡灾害风险研究是当今滑坡灾害研究和环境地质研究的一个新领域,是近年来国内外倍受关注的前沿课题,不同专家、学者、研究机构已做了大量的科学试验与探索,并提出了有重要利用价值的风险评估方法与体系,但由于历史与时间的限制,该领域还有许多理论与方法尚存在不足之处。另外,通过对长江三峡巴东县新城区地质灾害调查发现,社会经济虽然在腾飞猛进,但滑坡灾害对其的威胁与损失却是越来越不可忽视,传统的以单体滑坡机理研究和整治为目的方法和手段在减轻滑坡灾害方面已经显得力不从心,区域性的、超前性的预测研究迫在眉睫。
基于上述考虑,论文以三峡库区巴东县新城区为例开展滑坡灾害风险区划研究,从区域上预测预防滑坡灾害,对做好减灾防灾工作,保护人民的生命财产安全,实现人与环境和谐相处、和谐发展具有重要实际应用价值。同时,在滑坡灾害风险区划研究的深度与广度上做进一步的探索与创新,以丰富完善滑坡灾害风险评价的理论和方法,对提高滑坡灾害风险评价理论与应用水平也具有重要意义。为此,论文通过对研究区的研究与探索,取得了以下方面的研究成果。
(1)首先总结了国内外滑坡灾害风险评价与管理的研究现状,针对其中存在欠缺和不完善之处进行了详细的分析,如滑坡危险性时间预测研究、评价指标选取与量化的研究,等等。在此基础上提出了论文的研究主旨和研究内容,并根据滑坡灾害风险分析评价目的与任务,构建了论文的框架结构,建立了适合于研究区的滑坡灾害风险评价与管理体系。
(2)论文对研究区的地质环境、滑坡灾害的基本特征及滑坡灾害与地质环境的关系进行了详细的分析研究,以便为滑坡危险性与风险区划提供充足的地学信息或评价指标。
(3)采用层次分析法建立了区域滑坡危险性评价指标体系,并运用SPSS软件计算指标间的相关性,以剔除对评价目标影响较小的评价指标以及指标间具有较强的相关性指标,使建立的预测模型能更好地反映地质模型的基本特征。总体将评价指标划分成三个层次:一级指标 (环境因素和触发因素),二级指标 (斜坡坡度、岩土类型、地质构造 (断层)、土地利用类型、库水及地下水、冲沟、斜坡类型、岩层倾角等)和三级指标(状态层)。
(4)利用分水岭脊线与河流冲沟(水系)作为最基础的边界,将斜坡坡向单元分布图与斜坡坡度单元分布图与之相叠加,生成危险性空间预测的不规则单元,以保证天然斜坡单元或地貌单元作为一个独立滑坡危险性空间预测单元,使预测结果能真实的反映各斜坡单元的稳定状况,单元地质意义明确。
(5)基于MAPGIS系统,采用工程地质类比方法,利用危险性空间预测信息量模型,对区域进行综合叠加计算,从而得到各单元多因素作用的综合指标,即综合信息量。在此基础上,利用SPSS聚类功能将综合信息量划分成5个区间,并赋予每个区间滑坡灾害危险性等级,即极高危险性、高危险性、中等危险性、低危险性和极低危险性,以此编制危险性空间预测区划图。 (6)论文以赵树岭滑坡单元为例,基于 Monte-carlo 法的滑坡稳定可靠性分析,采用传递法对其进行计算,开展典型性示范研究,以验证区域滑坡灾害危险性空间预测结果的可靠性与真实性。
并通过进一步研究认为:赵树岭滑坡在天然状况及水库正常水位变动的条件下,整体较为稳定,应证了赵树岭滑坡体在形成后至今的时间内,经受了地震、剥蚀、风化等各种地质作用已趋稳定的事实。目前条件下,暴雨、库水位涨落或地震等单一因素都可以使滑坡稳定系数降低,破坏概率增加,但都不足以导致滑坡整体或大规模失稳,然而在这些因素的联合作用下,有可能产生局部或整体破坏。
(7)利用巴东县新城区滑坡灾害调查成果与已经发生的滑坡或潜在变形体的基本特征,借鉴地震灾害危险性预测理论与方法,在不考虑研究区滑坡治理工程的条件下,对巴东县新城区未来5年、10年及50年不同时段的滑坡危险性超越概率进行了预测。
(8)依据滑坡危险性空间预测信息量值,求出不同信息量条件下的滑坡破坏概率分段函数,以便对不同单元所具有的信息量赋予不同的滑坡发生概率,从而得到滑坡危险性破坏概率分布图,为滑坡灾害人口风险与经济风险评价提供基础评价指标。
(9)在人口易损性评价中,考虑了滑坡灾害的强度、人口密度与素质、建筑物类型、居民和工作人员在建筑物内的活动和休息时间及政府投入的人力物力等,以赵树岭地块为例,计算了一个单元的人口易损性。在综合考虑建筑物类型、人口分布、监测预警系统等因素的条件,对区域人口易损性进行了区划与评价。
在经济易损性评价中,分别建立了不同类型承灾体在遭受不同强度滑坡灾害作用下的分项易损性及破坏概率,对赵树岭地块的经济易损性进行了分析与评价,并进一步计算区域上各单元综合易损性,以综合易损性为指标,开展区域经济易损性区划。
(10)在滑坡危险性、承灾体易损性评价与区划的基础上,按照风险计算原理,对赵树岭地块人口风险与经济风险进行了预测;
在区域上,根据巴东县城人口分布特点,分别计算不同小区的灾害人口分布密度,以反映人口的分布对滑坡造成的影响程度。基于MAPGIS系统,将滑坡危险性破坏概率分布图、人口易损性区划图和人口密度分布图相叠加,人口风险图依据人口风险等级划分标准将研究区划分出人口极高风险区、高风险区、中等风险区、低风险区和极低风险区。
采用与人口密度相同的计算方法,确定各个小区内经济价值密度,根据赵树岭滑坡经济风险计算思路,基于MAPGIS系统,将滑坡危险性破坏概率分布图、经济易损性区划图和经济价值密度分布图相叠加,得到各单元的经济期望损失,将经济风险预测值按照经济风险等级划分标准,将经济期望损失划分成5个等级,即经济极高风险区、高风险区、中等风险区、低风险区和极低风险区。针对风险损失值的变化与风险损失额的时间效应,论文对其进行了探索性的讨论。
(11)在对美国、加拿大、澳大利亚、西欧、南非等开展风险评估分析与总结的基础上,根据风险标准的建立原则,基于研究区的经济发展水平,建立了巴东县新城区单个生命风险标准、社会生命风险标准、经济风险标准及边坡失稳风险标准。
(12)从风险管理制度建设、降低滑坡破坏概率、增加承灾体抗灾性能和减少滑坡损失后果多个方面进行风险管理,通过经济手段、行政手段、法律手段和技术手段,采取工程与非工程措施,实现降低、转移、回避或保留风险,进行滑坡灾害动态管理。