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人类工程活动对自然斜坡的改造而形成的人工边坡,在三峡库区称为切坡。在我国工程建设规范《建筑边坡支护技术规范》中明确规定:岩质边坡高度大于15米和土质边坡高度大于8米的为“高边坡”,在三峡库区满足此条件的切坡我们称之为高切坡。三峡库区地形起伏大,地质条件复杂,随着大规模移民工程建设和移民城镇发展形成的高切坡,是三峡库区的主要地质灾害隐患之一。据统计,自第二期移民搬迁工程以来,库区对人民生命财产构成威胁的高切坡就达2700多处。由于高切坡与公路、铁路、房屋、厂房等基础设施相隔很近,所以一旦发生破坏,将给人类的的生命和财产带来重大的损失。因此,加强高切坡的研究具有重要的理论价值和巨大的社会意义。本文以三峡库区巴东县新城区高切坡为研究对象展开高切坡风险评价模型构建与应用研究。
本文以巴东县新城区高切坡滑坡灾害风险研究为目的,从研究区的工程地质条件(地层岩性、地质构造、地形坡度、沟谷发育、人类工程活动等)和水文地质条件出发,通过对这些因素与高切坡滑坡灾害关系的统计分析,并基于GIS技术空间分析、数据管理和图形绘制等功能,同时结合SPSS技术对大量数据的统计分析功能,完成研究区高切坡滑坡灾害危险性区划图。依据巴东县经济发展情况和人口分布状况在危险性评价模型的基础上对研究区的高切坡进行易损性评价。最后在危险性评价和易损性评价的基础上对研究区内高切坡滑坡灾害进行风险预测,针对风险预测结果对巴东县新城区高切坡进行风险管理,并提出风险控制对策。
论文从理论研究和实例分析两个层次,开展了三峡库区巴东县新城区高切坡滑坡灾害风险预测研究。对研究区进行了高切坡危险性、承灾体易损性和风险预测研究。并且尝试建立高切坡风险预测思路和体系,得出如下结论:
(1)全面的分析了高切坡稳定性影响因素
本文从内部因素和外部因素两个方面阐述了影响高切坡稳定性的因素。内部诱发因素主要有地层岩性、地形地貌(坡度、坡高、坡面面积等)、地质构造等,其中,在诸多内部影响因素中地层岩性和地形地貌对高切坡稳定性影响较大。外部诱发因素主要有降雨、坡面植被、人类工程活动等。通过分析可知,在研究区降雨和人类工程活动对高切坡稳定性影响作用较大。
(2)针对研究区高切坡发育特征建立信息量模型
对比滑坡灾害危险性预测常用模型:信息量模型、人工神经网络模型、逻辑回归模型和物元模型等,结合本研究区高切坡特征,综合比较以上几类模型特点,本文选用信息量模型进行高切坡滑坡危险性研究。
根据高切坡发育特征及地质环境,选择具有宏观规律的主控因素作为分析的基础,对可以获取的因素图件进行分类和整理,在GIS平台上生成各基础图件(坡度分布图、坡高属性图、岩土体分布图、地层产状分布图等)14张图件,为后续因素的筛选和空间预测做好准备。
为了保证预测指标的相互独立性且能满足建立数学模型的需要,对研究区所有岩质高切坡预测单元的初选指标(坡高、汇水面积、岩性组合、斜坡结构类型、风化程度、断层、节理组数、节理体密度、节理隙宽、节理迹长、开挖前后坡度差、房屋加载等)进行了相关性分析。根据每一类预测指标的具体特征将其划分成不同的状态变量,经筛选和划分后共得到35个变量。依据原理根据5个预测指标相关性分析,最终确定土质高切坡状态变量17个。依据状态变量分别得到岩质和土质高切坡滑坡灾害的空间预测数学模型。
(3)划分危险性等级并绘制危险性预测图
本文根据各个预测单元的综合信息量值,确定研究区高切坡划分各危险性等级的临界值。分别采用高切坡频数统计和聚类分析方法确定该临界值,最后相互对比后选取合理的临界值。依据信息量值的临界分界点,将研究区高切坡的危险性划分为高危险区、较高危险区、中危险区、较低危险区及低危险区五个等级。最后根据危险性划分等级绘制危险性预测图。
(4)高切坡滑坡灾害承灾体易损性评价
本文分别对高切坡滑坡灾害影响因素、易损性构成、承灾体类型进行分析研究,通过野外调查资料和相关理论研究成果对研究区的人口和经济分别进行易损性评价。
(5)高切坡滑坡灾害承灾体风险预测及控制对策分析
论文对高切坡滑坡灾害风险的成因进行了讨论。认为高切坡风险的重要影响因素是:高切坡滑坡灾害危险性、承灾体基本特征、承灾体易损性和防灾减灾措施效果等。本文结合危险性区划和易损性区划结果,分析计算出研究区内高切坡风险预测等级,并根据风险预测等级完成研究区内高切坡滑坡灾害预测图。从预测结果可以看出,风险等级较高的斜坡单元多集中在道路两旁和建筑集中的人口密集区,这与实际情况基本吻合,进而说明了该预测模型的科学性和准确性。
针对风险预测结果,本文深刻探讨了多种风险控制途径,并在结合研究区区域地质环境、高切坡滑坡灾害分布状况和当地经济发展水平等因素的情况下建立了高切坡滑坡灾害风险管理体系。