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青藏高原高位遠程地質災害 版權信息
- ISBN:9787030696625
- 條形碼:9787030696625 ; 978-7-03-069662-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
青藏高原高位遠程地質災害 本書特色
適讀人群 :從事地質災害防治、地震地質、工程地質、巖土工程、重大工程與城鎮(zhèn)建設等領域的科研和工程技術人員,有關院校教師和研究生本書是研究青藏高原高位遠程地質災害較為系統(tǒng)的一本專著,圖文并茂,理論與實踐相結合。新世紀工程地質學叢書的一部。
青藏高原高位遠程地質災害 內容簡介
對青藏高原高位遠程地質災害進行了系統(tǒng)研究,包括高位遠程地質災害特征類型與易滑結構、早期識別與監(jiān)測預警、鏈動過程與成災機理、應急處置與綜合防治等關鍵科學技術問題。全書共四個部分11章,部分(緒論和章)介紹了青藏高原高位遠程地質災害的典型易滑地質結構特征,提出了基于高差、滑程和速度的運動特征分類方法,討論了高位崩滑、勢動轉化、動力侵蝕和流滑堆積四階段鏈動機理和動力分區(qū)綜合防控措施;第2部分(第2~5章)論述了藏東三江流域、雅魯藏布江下游、喜馬拉雅山中段典型高位遠程地質災害特征、動力學過程和風險防控對策措施;第3部分(第6~10章)總結了青藏高原中高山區(qū)、高山區(qū)和極高山區(qū)特大高位地質災害的光學遙感和InSAR耦合早期識別與動態(tài)監(jiān)測技術,以及智能識別模型研究進展;第4部分(1章)探討了青藏高原高山深谷區(qū)高位滑坡防治工程現有技術適配性及其存在的問題,提出了青藏高原復雜艱險山區(qū)強震地質災害和流域性重大地質災害鏈防抗救備綜合減災對策。
青藏高原高位遠程地質災害 目錄
序
前言
緒論1
0.1研究背景1
0.2主要研究內容1
0.3章節(jié)安排及分工5
第1章青藏高原高位遠程地質災害特征7
1.1概述7
1.2高位遠程地質災害易滑地質結構7
1.3高位遠程地質災害動力因素15
1.4高位遠程地質災害分布與分類21
1.5高位遠程地質災害鏈動機理31
1.6高位滑坡的早期識別與動態(tài)監(jiān)測37
1.7高位遠程地質災害防治模式探討38
1.8小結44
第2章藏東三江流域堵江滑坡及地質災害鏈45
2.1概述45
2.2金沙江上游區(qū)域地質環(huán)境45
2.3金沙江上游大型地質災害50
2.4金沙江上游地質災害堵江風險58
2.5瀾滄江上游典型地質災害75
2.6怒江上游地質災害90
2.7防災減災對策研究93
2.8小結93
第3章雅魯藏布江下游地區(qū)超高位超遠程地質災害95
3.1概述95
3.2雅魯藏布江下游區(qū)域地質環(huán)境95
3.3雅魯藏布江下游地質災害發(fā)育特征及類型105
3.4雅魯藏布江米林—墨脫段高位遠程地質災害發(fā)育特征與風險119
3.5帕隆藏布高位遠程地質災害發(fā)育特征與風險135
3.6易貢藏布高位遠程地質災害發(fā)育特征與風險146
3.7防災減災對策163
3.8小結165
第4章喜馬拉雅山中段及中尼交通網絡高位遠程地質災害167
4.1概述167
4.2喜馬拉雅山中段區(qū)域地質環(huán)境168
4.3喜馬拉雅山中段冰湖潰決山洪地質災害鏈170
4.4波曲河冰湖潰決山洪地質災害鏈173
4.5中尼交通網絡口岸地質災害196
4.6喜馬拉雅山中段防災減災對策研究203
4.7小結204
第5章金沙江白格高位堵江滑坡及流域性地質災害206
5.1概述206
5.2區(qū)域工程地質206
5.3滑坡易滑地質結構212
5.4兩次滑動堵江過程分析219
5.5白格滑坡—堰塞湖鏈動過程分析224
5.6白格滑坡后緣殘留體與穩(wěn)定性233
5.7白格滑坡應急處置250
5.8白格滑坡后緣殘留體風險評價254
5.9小結258
第6章堵江滑坡災害光學遙感早期識別259
6.1概述259
6.2堵江滑坡遙感識別標志與調查方法259
6.3金沙江上游堵江滑坡遙感早期識別270
6.4金沙江上游堵江滑坡動態(tài)變化282
6.5小結307
第7章中高山區(qū)高位地質災害InSAR識別與監(jiān)測308
7.1概述308
7.2SAR形變監(jiān)測和早期識別技術310
7.3金沙江上游地質災害變形和隱患InSAR綜合分析317
7.4基于偏移量追蹤技術的重點目標形變監(jiān)測和風險識別330
7.5小結346
第8章高山峽谷區(qū)地質災害InSAR識別與監(jiān)測347
8.1概述347
8.2高山峽谷區(qū)InSAR監(jiān)測技術347
8.3藏南高山區(qū)典型冰川變化InSAR、SAR動態(tài)監(jiān)測355
8.4中尼擬建鐵路沿線斷裂地面形變InSAR監(jiān)測365
8.5邊境口岸大型地質災害InSAR監(jiān)測367
8.6小結373
第9章極高山區(qū)超高位地質災害SAR識別與監(jiān)測374
9.1概述374
9.2超高位大量級滑坡位移SAR監(jiān)測改進方法374
9.3雅魯藏布江大拐彎高位冰雪型地質災害識別與監(jiān)測379
9.4嘉黎斷裂區(qū)域性高位遠程地質災害識別與監(jiān)測395
9.5易貢特大山體滑坡殘體精細探測與監(jiān)測398
9.6小結406
第10章高位滑坡多源大數據智能識別模型與應用408
10.1概述408
10.2人工智能識別模型發(fā)展與應用408
10.3高位滑坡智能識別特征分析409
10.4基于單視角的高位滑坡光學遙感數據識別模型410
10.5基于多視角的高位滑坡多源數據融合模型419
10.6小結425
第11章青藏高原地區(qū)高位地質災害防治技術研究427
11.1概述427
11.2典型高位滑坡治理工程研究427
11.3典型高位遠程地質災害鏈應急處置研究443
11.4高山深谷區(qū)滑坡防治現有技術適配性研究452
11.5青藏高原高位遠程地質災害鏈減災戰(zhàn)略研究457
11.6小結461
參考文獻463
后記474
青藏高原高位遠程地質災害 節(jié)選
緒論 0.1 研究背景 青藏高原高山、極高山區(qū)是高位遠程地質災害易發(fā)區(qū)。這種特殊的復合型地質災害體積可達數億立方米,規(guī)模巨大;啟動高差數千米,形成高勢能高速運動;成災范圍可達數百千米,形成流域性災害鏈。由于鏈動成災過程復雜,防治難度極大,對重大工程、山區(qū)城鎮(zhèn)、邊境口岸和國防工程安全構成了嚴重威脅。2000年4月9日,西藏波密易貢發(fā)生高位遠程巨型滑坡,高差3330m,運動距離8000m,體積約3億m3,堰塞堵斷雅魯藏布江支流易貢藏布,潰決后形成山洪災害鏈,導致下游數萬人受災。2018年10月10日和11月3日,西藏江達白格相繼發(fā)生兩次堵塞金沙江的高位滑坡堰塞湖地質災害,剪出口高差850m,滑動距離1600m,總方量達到3000多萬立方米,導致金沙江斷流,經人工干預泄流,仍造成下游10.2萬人受災,在建的水電工程、國道和農田損毀嚴重。高位遠程地質災害也對青藏高原周邊國家?guī)韲乐貫碾y。2021年2月7日,印度北阿坎德邦查莫利地區(qū)發(fā)生高位遠程山崩堵江潰決洪水鏈式災害,崩滑源區(qū)母巖為聶拉木巖群片麻巖,啟動于楠達德維山峰(7816m)的4500~5500m高程陡坡上,撞擊轉化為碎屑流,運動距離達10km,堵塞高程約2400m的干流阿拉克南達河形成堰塞湖,隨后堵潰轉化為山洪泥石流-山洪災害,摧毀了下游約20km在建的兩座水電站,致200多人死亡。 2018年以來,中國地質調查局啟動了“重大高位遠程地質災害防治技術集成應用研究”項目,聯合了國內相關科研院所、高等院校、地質勘查單位、企業(yè)等的專家、學者,針對高位遠程地質災害的關鍵科技問題,進行聯合攻關研究,取得了一批原創(chuàng)性科研成果。本專著是在該項目研究成果的基礎上,吸收了作者在青藏高原地區(qū)長期的地質調查、科學研究、工程治理和戰(zhàn)略咨詢的成果凝練而成。 0.2 主要研究內容 本書以青藏高原藏東金沙江、瀾滄江、怒江三江地區(qū),雅魯藏布江下游地區(qū)和喜馬拉雅山中段中尼交通網絡為重點研究區(qū),吸收了汶川地震區(qū)高位遠程地質災害研究成果,以支撐鐵路、公路和水電等重大工程建設運行,保障城鎮(zhèn)和邊境口岸、國防工程等重要基礎設施地質安全為目標,重點開展了如下四個方面的研究:①高位遠程地質災害的易滑地質結構基本特征與類型;②高山、極高山區(qū)高位地質災害早期識別與動態(tài)監(jiān)測;③堵江滑坡、高位遠程滑坡—碎屑流堵潰鏈式山洪地質災害和冰湖潰決山洪泥石流災害的動力學過程和風險防控對策措施;④現有防治技術適配性及防抗救備綜合減災措施。主要內容及成果如下: 0.2.1 高位遠程地質災害基本特征與類型 創(chuàng)新和發(fā)展了青藏高原高位遠程地質災害形成演化和鏈動成災過程易滑地質結構控制的理論和分析方法。建立了由構造結合帶內蛇綠軟巖形成的“白格型滑坡”、構造結合帶影響帶內花崗巖楔型硬巖形成的“易貢型滑坡”和構造結合帶間的片麻巖塊狀楔形體“查莫利滑坡”三種典型易滑地質結構類型。提出了高位遠程地質災害運動特征分類方法,按剪出高度可分為超高位(≥1000m)、高位(1000~100m)、中位(100~50m)和低位(<50m)四類;按運動距離可分為超遠程(≥5000m)、遠程(5000~1000m)、中程(1000~100m)和近程(<100m)四類;按運動速度可分為超高速(≥70m/s)、高速(70~20m/s)、中速(20~1m/s)和低速(<1m/s)四類。將青藏高原高位遠程地質災害鏈劃分為傳統(tǒng)意義的地質災害鏈和綜合意義的自然災害鏈,即①狹義地質災害鏈,指從上游啟動源區(qū)到下游堆積過程中直接形成地質災害的完整鏈條,典型的如滑坡—碎屑流—泥石流等;②廣義地質災害鏈,指狹義災害鏈向下游延伸形成次生災害,典型的如滑坡—碎屑流—泥石流—堰塞壩—潰決山洪等,或指向上游拓展形成的冰川躍動、雪崩、冰湖潰決山洪泥石流等。將高位遠程地質災害鏈動力過程概化為四個區(qū):①高位啟動區(qū),構成了危險源區(qū),可根據極限平衡理論進行分析;②勢動轉化區(qū),重力勢能轉化為動能,可按動量守恒和能量守恒定律進行分析;③動力侵蝕區(qū),滑坡塊體通過高勢能轉化為高速流滑體,鏟刮斜坡底部和側緣斜坡地層,形成體積放大效應,可采用摩擦-流動(Friction Voellmy,F V)模型進行分析;④液滑-流滑區(qū),在下游地勢變緩地段,形成富水下墊面或流固二相流,形成掩埋堆積成災區(qū),可以用液化剪切模型、顆粒流模型(Hertz Mindlin model)、Voellmy模型等進行分析。對應上述鏈動過程,建立了基于全鏈條鏈動機理的防治工程設計模式,即①在高位崩滑區(qū),采用固源與降險技術,控制上游風險源的啟動以從源頭上消除鏈式災害;②在勢動轉換區(qū),采用剛性與韌性消能技術,由“儲量”向“動量”消能轉變,以消減沖擊壓力為工程防治重點;③在動力侵蝕區(qū),采用抗側蝕與護底技術,通過降低剪切層飽和帶孔隙水壓力與通過增強剪切層固體結構強度等措施提高抗蝕能力;④在流動堆積區(qū),采用排導與冗余技術,根據流動區(qū)物源和流量的侵蝕/堵潰放大效應,設置復式排導系統(tǒng)和“高壩大庫”骨干工程,降低極端災害風險。 0.2.2 高位遠程地質災害早期識別和動態(tài)監(jiān)測 強調了青藏高原地質災害鏈的高位特征,拓展了由“高速滑坡”向“高位滑坡”轉變的研究思想,創(chuàng)新和發(fā)展了高位災害風險源的早期識別和動態(tài)監(jiān)測技術。青藏高原地區(qū)高位遠程地質災害往往由體積為數百萬立方米以上的崩滑體啟動引發(fā),由于啟動源區(qū)規(guī)模大,在易滑地質結構理論指導下,利用“空-天-地”一體化技術進行精準識別是可行的。針對青藏高原極端復雜的地質構造、急變多樣的地形地貌和終年冰雪覆蓋氣象環(huán)境條件,初步提出了基于易滑地質結構控制理論和空間遙感技術相結合的中山、高山和極高山區(qū)地質災害早期識別研究方法。集成優(yōu)化了適用于青藏高原中高山區(qū)大型高位堵江滑坡早期識別和監(jiān)測預警合成孔徑雷達干涉測量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技術方法,以金沙江流域為重點,運用升、降軌法對白格—石鼓段圭利和色拉等典型滑坡進行了變形監(jiān)測及速度場分析,并運用偏移量法對短期內發(fā)生較大變形的白格滑坡進行應急監(jiān)測預警;針對喜馬拉雅山中段高山、極高山區(qū)終年積雪和冰湖發(fā)育,由數字高程模型(digital elevation model,DEM)誤差及疊掩、陰影、冰雪和植被覆蓋導致常規(guī)方法失相干問題,創(chuàng)新了短基線影像集、永久散射體、堆疊InSAR和偏移量跟蹤等InSAR技術方法,提升了識別與監(jiān)測效果,并應用于錯郎瑪冰川和冰湖動態(tài)監(jiān)測、中尼和中印邊境口岸大型滑坡監(jiān)測和擬建的中尼鐵路沿線斷裂變形監(jiān)測;針對雅魯藏布江下游地區(qū)高程大于5000m的極高山區(qū)被永久性冰雪覆蓋和常年厚層云霧遮擋等極端復雜條件,在采用大氣延遲改正、解纏誤差探測、坡向形變投影、DEM配準等方法基礎上,探索了可變窗口偏移量跟蹤和跨平臺偏移量跟蹤等InSAR識別和監(jiān)測技術方法,并成功應用于雅魯藏布江大峽谷,以及支流帕隆藏布和易貢藏布超高位超遠程地質災害的早期識別和動態(tài)監(jiān)測。提出了基于光學遙感影像公網平臺的高位滑坡特征提取與識別模型,通過構建本體、信息抽取和數據融合等技術手段提取重要信息,實現以知識圖譜特征庫方式對繁雜的滑坡災害數據信息進行管理;還提出了青藏高原高位堵江滑坡風險的遙感識別與預警的綜合判識方法,并應用于金沙江上游堵江滑坡—堰塞湖災害鏈風險評估。 0.2.3 高位遠程地質災害高風險區(qū)研究 對藏東三江流域地區(qū)堵江滑坡、雅魯藏布江下游地區(qū)超高位超遠程地質災害鏈,以及喜馬拉雅山中段中尼交通網絡地區(qū)冰湖潰決山洪地質災害和邊境口岸特大高位滑坡的成災風險進行了研究。藏東三江流域地區(qū)受強烈的板塊運動作用,發(fā)育了系列近西北-東南走向的構造混雜巖帶,加之三江并流強烈侵蝕切割形成了高山峽谷地貌,為高位遠程地質災害提供了遠程成災地貌條件。本書采用光學遙感、InSAR、無人機航測、現場調查及資料分析等技術方法研究了三江流域地區(qū)金沙江上游、瀾滄江德欽段和怒江瀘水—芒市段堵江地質災害的分布發(fā)育規(guī)律。其中,金沙江上游流域體積大于100萬m3的大型、特大型滑坡84處,具備堵江極高風險區(qū)的滑坡主要分布于德格縣白埡鄉(xiāng)至江達縣巖比鄉(xiāng)、貢覺縣克日鄉(xiāng)至巴塘縣竹巴龍鄉(xiāng)和巴塘縣索多西鄉(xiāng)至中心絨鄉(xiāng)三個河段;具備堵江高風險區(qū)的滑坡主要分布于德格縣汪布頂鄉(xiāng)、江達縣巖比鄉(xiāng)至波羅鄉(xiāng)和得榮縣徐龍鄉(xiāng)至德欽縣奔子欄鎮(zhèn)三個河段;具備堵江中風險區(qū)的滑坡主要分布于石渠縣真達鄉(xiāng)至奔達鄉(xiāng)、德格縣卡松渡鄉(xiāng)、香格里拉市拖頂鄉(xiāng)至麗江市上江鄉(xiāng)三個河段。本書專門設立第5章,以2018年10月10日和11月3日兩次滑動堵江的金沙江白格高位滑坡—堰塞湖特大災害鏈為例,研究了金沙江蛇綠混雜巖帶中特大滑坡形成演化、成災機理、監(jiān)測預警和治理措施。白格滑坡上部滑源區(qū)主要為散體狀的蛇紋巖,斜坡中下部為碎裂狀片麻巖,在長期重力作用下發(fā)生變形并*終失穩(wěn)破壞;白格滑坡**次滑動體積約3500萬m3,沖入金沙江后形成了長約650m,橫河向寬度約200m,平均高度約120m的堰塞壩,后期堰塞壩自然泄流;第二次滑動體積約160萬m3,滑體失穩(wěn)后形成碎屑流沿途鏟刮碎裂巖體及**次滑動堆積體,*終約820萬m3堆積于前期自然泄洪通道上,形成第二次堵江。二次滑動發(fā)生后,白格滑坡后緣殘留體仍繼續(xù)變形,并存在再次堵江風險,為此,對殘留體及堰塞壩進行了應急處置。 雅魯藏布江下游地區(qū)位于喜馬拉雅東構造結,是全球構造應力作用*強、隆升和剝蝕*快、新生代變質和深熔作用*強的地區(qū)之一,也是印度洋與青藏高原的*大水汽通道。受地質構造、地層巖性、地形地貌、氣象水文等因素的影響,雅魯藏布江下游是全球特大地質災害鏈*為發(fā)育的地區(qū),山崩物源啟動區(qū)位于極高山區(qū)陡坡地帶,海拔大于5000m,高差超過2000m,山崩-碎屑流運動距離可達10km以上,形成超高位啟動和超遠程運動的巨型地質災害鏈,具有體積巨大、運動速度極快、破壞范圍廣的特點。通過超高勢能轉換為巨大動能,引發(fā)了氣墊、碰撞、解體、鏟刮、流動等動力作用,由固體轉化為多相態(tài)流體,并動力侵蝕流通區(qū)底部和兩側山體,形成堵潰放大效應,致使堵江堰塞壩、堰塞湖、洪水災害鏈致災規(guī)模明顯放大。本書初步揭示了雅魯藏布江縫合帶和嘉黎構造結合帶控制的高位地質災害發(fā)育分布特征,提出雅魯藏布江下游超高位地質災害風險源形成演化和失穩(wěn)機理,建立了高位冰崩、滑坡、崩塌鏈動過程和成災模式,并應用于流域性特大災害鏈的風險預測。 喜馬拉雅山中段及中尼交通網絡地區(qū)廣泛發(fā)育現代海洋性冰川。隨著全球氣候變暖,冰雪消融在冰川前部或側部匯集形成冰湖。冰湖潰決形成的高位遠程山洪地質災害鏈對流域性水電開發(fā),城鎮(zhèn)建設與發(fā)展,以及道路等構成了嚴重危害,成為青藏高原急需高度關注的一種新型綜合性氣候地質災害。2002年5月23日和6月29日,位于中尼邊境聶拉木縣城上游的嘉龍錯冰湖先后兩次發(fā)生潰決引發(fā)泥石流,對縣城和中尼公路構成了危害。2020年8月1日,聶拉木上游又發(fā)生3處小型冰湖鏈式潰決,體積達300萬m3的冰磧物轉化為山洪泥石流固體物源,沖刷、掏蝕下游聶拉木縣城建筑和道路等公共基礎設施,經濟損失超過億元人民幣。本書以中尼交通網絡中的波曲河流域為例,研究了該典型冰湖潰決山洪地質災害鏈的成災過程。分析評估了嘎龍錯冰湖在不同潰決流量下,對下游聶拉木縣城以及中尼公路友誼橋的山洪泥石流災害風險。本書還研究了中尼邊境樟木口岸高位特大型地質災害綜合整治與道路功能優(yōu)化相結合防治技術與設計模式,通過在樟木鎮(zhèn)后山開辟國薩貿易新區(qū),與尼泊爾境內的中尼公路對接,優(yōu)化樟木口岸現在公路交通條件,避開現有穿越樟木鎮(zhèn)中尼公路的堵點,徹底解決制約樟木口岸貿易發(fā)展體量受限問題等國土空間規(guī)劃方案。 0.2.4 高位遠程地質災害防抗救備綜合減災措施 以318國道(G318)西藏波密“102”滑坡群地段和中尼公路樟木口岸滑坡群治理工程為重點,剖析西藏地區(qū)復雜滑坡治理現有技術的適配性問題。對“102”滑坡群防治工程失效的原因進行了研究,包括:地質勘查
青藏高原高位遠程地質災害 作者簡介
殷躍平,我國地質災害防治有名專家,現任中國地質環(huán)境監(jiān)測院(自然資源部地質災害防治技術指導中心)首席科學家。任中國巖石力學與工程學會副理事長兼滑坡與邊坡分會理事長、中國地質學會地質災害防治分會主任、中國地質學會工程地質專業(yè)委員會副主任委員,曾當選靠前滑坡協(xié)會主席:被聘為汶川地震國家專家委員會成員(2008年5~10月)、國務院三峽樞紐工程質量專家組地質災害專家(2010年11月-2021年5月)、川藏鐵路國家咨詢專家委員會成員(2019年至今)、國家減災委專家委員會委員(2020年至今)。2019年被中國地質調查局授予“李四光學者”(很好科技人才)稱號。 他自1994年開始,先后開展了四川雅江和木里,云南德欽,西藏聶拉木、樟木,甘肅舟曲等藏區(qū)城鎮(zhèn)特大地質災害防治理論與技術研究。2000年4月,西藏波密易貢藏布發(fā)生了21世紀以來規(guī)模優(yōu)選、損失很重的高位遠程滑坡,他參加了國務院專家組赴西藏波密指導易貢滑坡的應急處置。2020年,他擔任首席科學家主持開展了“川藏鐵路(雅一林段)地質安全風險評價研究”;2021年,擔任首席科學家主持開展了“西藏雅魯藏布江下游水電開發(fā)地質安全風險評價研究”。這些成果為保障青藏高原重大工程規(guī)劃建設及時提供了科學參考。 他主編了國家標準《滑坡防治工程勘查規(guī)范》《滑坡防治設計規(guī)范》和《地質災害危險性評估規(guī)范》3部,獲國家發(fā)明31項,發(fā)表學術論文200余篇,出版專著6部。獲國家科技進步二等獎2項,省部級科技進步一等獎5項。榮獲我國地質科技界很高獎項“李四光地質科學獎(科研獎)”(2013年);中國工程界很高獎項“光華工程科技獎”(2020年);被國家天文臺聘為南仁東教授主持的FAST觀測臺址建設地質總工程師,榮獲了2017年度中國科學院杰出科技成就獎(集體)。
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