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西南山區滑坡泥石流災害風險評估理論與實踐 版權信息
- ISBN:9787030699916
- 條形碼:9787030699916 ; 978-7-03-069991-6
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
西南山區滑坡泥石流災害風險評估理論與實踐 內容簡介
本書選取西南典型地區的滑坡泥石流災害為研究對象,在滑坡和泥石流災害風險框架下,討論西南地區滑坡泥石流災害的易發性、危險性、易損性及其風險性,可為我國西南地區及其他滑坡泥石流活躍區防災減災規劃和山區經濟建設以及布局再調整提供理論與關鍵技術支持。 本書適合地質科學、地理科學、環境科學、環境管理及相關專業的科研人員和研究生閱讀參考。
西南山區滑坡泥石流災害風險評估理論與實踐 目錄
**篇 理論方法
第1章 緒論 3
1.1 引言 3
1.2 災害的概念框架 5
1.3 災害和風險 6
1.3.1 災害易發性評價 7
1.3.2 災害危險性評價 7
1.3.3 災害風險評價 8
1.3.4 風險評估理論框架 8
1.4 小結 9
第2章 滑坡泥石流易發性與危險性評價 11
2.1 易發性評價概述 11
2.2 危險性評價概述 12
2.2.1 滑坡危險性評價概述 12
2.2.2 泥石流危險性評價概述 13
2.3 評價原則 15
2.4 評價指標體系 15
2.5 評價方法 17
2.5.1 模糊數學評判法 17
2.5.2 邏輯回歸方法 17
2.5.3 神經網絡法 18
2.5.4 層次分析法 18
2.5.5 信息量法 20
2.5.6 地貌信息熵法 21
第3章 地質災害易損性評價 23
3.1 易損性概述 23
3.1.1 評價指標 24
3.1.2 評價模型 26
3.2 社會易損性評價 28
3.2.1 社會易損性概述 28
3.2.2 社會易損性評價指標 29
3.2.3 社會易損性評價方法 29
3.3 人口易損性評價 32
3.3.1 人口易損性概述 32
3.3.2 人口易損性評價指標 33
3.3.3 人口易損性評價方法 36
3.4 建筑易損性評價 38
3.4.1 建筑易損性概述 38
3.4.2 縣市級建筑易損性評價指標 39
3.4.3 鄉鎮級建筑易損性評價指標 39
3.4.4 建筑易損性評價方法 40
第4章 滑坡泥石流風險評價 42
4.1 風險評價概念 42
4.1.1 定義 42
4.1.2 定量表達 43
4.2 風險評價概述 43
4.3 風險評價方法 44
4.4 風險區劃及其應用 44
第二篇 區域應用
第5章 三江并流區泥石流危險性評價 49
5.1 自然地質環境概況 49
5.1.1 地理位置 49
5.1.2 自然地質環境概況 50
5.2 泥石流發育特征及影響因素 59
5.2.1 地質災害概況 59
5.2.2 研究區泥石流發育特征 62
5.2.3 泥石流分布影響因素 65
5.3 泥石流危險性分析 72
5.3.1 危險性評價方法 72
5.3.2 評價指標及權重確定 72
5.3.3 危險性評價模型與區劃 75
5.3.4 危險性評價結果 80
5.4 防治建議與對策 83
5.4.1 防治目標 83
5.4.2 防治原則 83
5.4.3 防治措施 84
5.5 結論與討論 85
5.5.1 結論 85
5.5.2 討論 86
第6章 蘆山震區滑坡災害風險評價 87
6.1 研究區概況與數據來源 87
6.1.1 研究區概況 87
6.1.2 數據來源 89
6.2 蘆山震區滑坡災害成災規律 89
6.2.1 滑坡災害發育分布規律 89
6.2.2 震區滑坡災害成因分析 97
6.2.3 小結 99
6.3 蘆山震區與汶川震區滑坡分布特征對比分析 99
6.3.1 研究區概況 100
6.3.2 滑坡發育分布規律 101
6.3.3 小結 114
6.4 基于信息量模型的滑坡易發性評價 114
6.4.1 評價指標選取 114
6.4.2 評價結果分析 117
6.5 基于層次分析法的滑坡危險性評價 118
6.5.1 評價指標選取 118
6.5.2 評價指標處理 119
6.5.3 評價指標權重計算 120
6.5.4 危險性評價結果 121
6.5.5 結果驗證與分析 125
6.5.6 小結 125
6.6 基于貢獻權重疊加模型的滑坡易損性評價 125
6.6.1 評價指標 126
6.6.2 案例應用 126
6.6.3 小結 131
6.7 基于熵值法的蘆山震區滑坡社會易損性評價 132
6.7.1 評價指標選取 132
6.7.2 案例應用 132
6.7.3 評價結果分析 136
6.7.4 小結 138
6.8 基于GIS的滑坡災害風險評估 139
6.8.1 評價指標 139
6.8.2 案例應用 139
6.8.3 小結 140
6.9 本章小結 141
第三篇 專題示范
第7章 岷江上游概況 145
7.1 數據來源 145
7.2 自然環境概況 146
7.2.1 地形地貌 146
7.2.2 地質環境 148
7.2.3 地震概況 150
7.2.4 氣象水文條件 151
7.2.5 植被土壤 154
7.3 社會經濟與人類活動 154
7.3.1 社會經濟狀況 154
7.3.2 人類工程活動 155
第8章 泥石流易發性與危險性評價 158
8.1 基于柵格單元的泥石流易發性評價 158
8.1.1 網格單元劃分 158
8.1.2 指標體系建立 158
8.1.3 信息量法評價過程 159
8.1.4 評價結果與分析 162
8.1.5 評價結果檢驗 164
8.2 基于子流域單元的泥石流易發性評價 164
8.2.1 子流域單元提取 164
8.2.2 信息量法評價過程 166
8.2.3 評價因子信息量分級與計算 167
8.2.4 基于子流域單元的易發性分區 177
8.2.5 小結 179
8.3 泥石流災害危險性評價 179
8.3.1 評價指標 179
8.3.2 評價結果 184
8.3.3 小結 185
8.4 泥石流溝谷發育趨勢分析 186
8.4.1 泥石流災害特征及發育程度 186
8.4.2 數據處理與分析 192
8.4.3 結果與討論 194
8.4.4 小結 198
第9章 山區聚落災害易損性評價 200
9.1 山區聚落概述 200
9.2 易損性時空分異特征 201
9.2.1 易損性時間變化特征 201
9.2.2 易損性空間變化特征 205
9.2.3 災害易損性對策與建議 207
9.2.4 小結 208
9.3 基于熵值綜合評判的聚落災害易損性評價 209
9.3.1 評價指標 209
9.3.2 案例應用 210
9.3.3 評價結果 212
9.4 基于貢獻權重疊加法的聚落災害易損性評價 215
9.4.1 評價指標 215
9.4.2 評價結果 216
9.4.3 小結 224
第10章 山區人口與建筑易損性評價 226
10.1 山區人口易損性評價 226
10.1.1 實地調研 226
10.1.2 評價指標與方法 228
10.1.3 岷江上游人口易損性評價 228
10.1.4 汶川縣七盤溝人口易損性評價 238
10.1.5 結論與討論 245
10.2 山區建筑易損性評價 246
10.2.1 研究區建筑發展概況 246
10.2.2 研究區建筑遙感解譯 248
10.2.3 格網評價單元 260
10.2.4 評價指標 261
10.2.5 案例應用 263
10.2.6 結論 271
第11章 泥石流災害風險評估及其預警報 273
11.1 泥石流災害風險評價 273
11.1.1 風險評價方法 273
11.1.2 風險分級與分區 273
11.1.3 風險評價結果 274
11.2 泥石流活動短臨預警報 275
11.2.1 有效降雨過程的確定 275
11.2.2 有效降雨量的界定 277
11.2.3 預警雨量臨界值的確定 278
11.2.4 預警模型建立及案例應用 281
11.3 泥石流活動中長期預報 284
11.3.1 灰色理論概述 284
11.3.2 灰色預報模型的構建 285
11.3.3 基于傅里葉變換的殘差修正模型 286
11.3.4 案例應用 288
11.4 小結 298
參考文獻 299
西南山區滑坡泥石流災害風險評估理論與實踐 節選
**篇 理論方法 第1章 緒論 1.1 引言 滑坡和泥石流的分布既不隨緯度變化而變化,也不隨垂直高度變化而變化,即其分布既不具有水平地帶性,也不具有垂直地帶性,呈現出很強的非地帶性特點。滑坡和泥石流的分布受地形、地質和氣候等條件的控制,在任何緯度帶和高度帶,只要具備滑坡和泥石流發育的條件,就會有滑坡和泥石流的發育分布。西南山區的滑坡和泥石流分布主要具有以下四個方面的特點。 (1)大地貌單元過渡帶上集中分布。在大的地貌單元上,滑坡和泥石流主要集中分布在橫斷山區、云貴高原的崎嶇山區、四川盆周山區和秦巴山區等地區。在藏北高原、川西高原和云貴高原的高原面上以及四川盆地的成都平原等區域內少有滑坡和泥石流分布。因對地貌條件的要求不同,滑坡較泥石流的分布范圍更加廣泛,如四川盆地中部的丘陵區仍有較多中小規模的滑坡分布,而泥石流在丘陵區則少有分布。 大地貌單元過渡帶上往往地質構造活躍,地形高差起伏大,起伏的地形又往往造成降水增加,為滑坡和泥石流的發育提供了良好的條件。西南地區(云、貴、川、渝、藏)地跨我國地貌的兩大階梯,具有**階梯向第二階梯過渡和第二階梯向第三階梯過渡的兩大過渡帶。在**階梯向第二階梯的過渡帶上不僅具有較大的高差,同時具有較大的坡度 ,導致滑坡和泥石流都異常發育,且分布密集,是我國泥石流和滑坡的主要活動區。在第二階梯向第三階梯的過渡帶上,由于地形高差變化比前一過渡帶小,發育泥石流的條件相對較差,泥石流分布較少,但由于具有較大的坡度變化,滑坡卻十分發育且分布密集。四川盆地周邊山區是周圍山地向四川盆地過渡的地帶,滑坡和泥石流分布也十分密集,因盆周山地東西部相對高差較大,西部盆周山地滑坡和泥石流均異常發育,東部盆周山地滑坡分布十分密集,而泥石流分布相對較少。 (2)河流切割強烈、相對高差大的地區集中分布。西南山區的干流和主要支流上都有滑坡和泥石流分布。在西南諸河中,雅魯藏布江、大盈江、怒江干流、瀾滄江干支流和元江兩岸滑坡和泥石流分布*為密集。其中,怒江干流兩岸泥石流分布密集,幾乎每條支溝都是泥石流溝,而滑坡分布相對較少;大盈江為滑坡和泥石流分布密集區;帕隆藏布江是雅魯藏布江流域中泥石流和滑坡分布*為密集的流域,由于海洋性現代冰川的發育,該流域內不僅分布有暴雨型泥石流,還分布有大量的冰川型泥石流。長江上游干流可以分為若干段,金沙江上游滑坡和泥石流分布相對較少,金沙江下游則為滑坡和泥石流分布*為密集的江段;長江宜賓至三峽段泥石流少有分布,而滑坡分布則甚為密集,特別是該江段的下部,長江三峽段滑坡和泥石流皆有分布,但以滑坡分布更為密集;長江上游的各大支流中,滑坡和泥石流在雅礱江中下游分布密集,而在雅礱江上游則分布較少;在岷江上游和大渡河兩岸滑坡和泥石流分布密集,在岷江下游則分布較少;嘉陵江上游的白龍江流域滑坡和泥石流分布密集;烏江流域滑坡分布較多,而泥石流分布較少。目前已掌握準確位置的滑坡和泥石流在長江上游和西南諸河各大干流和支流的分布數量如表1-1所示。 河流切割強烈的地區往往地殼隆升強烈,地質構造活躍,地形相對高差大,地勢陡峻,具備滑坡和泥石流發育的有利條件,滑坡和泥石流往往在這些地區集中分布。在云、貴、川、渝、藏地區,河流切割強烈、相對高差大的地區主要有:橫斷山區及其沿經向構造發育的滇西南諸河以及雅礱江、安寧河、大渡河等河流,金沙江下游地區、岷江上游地區、嘉陵江上游地區、白龍江流域等。 (3)斷裂帶和地震帶集中分布。斷裂帶皆為地質構造活躍的地帶,新構造運動活動強烈,地震活動頻繁,地震帶多與大的斷裂帶重合。這些地帶往往巖層破碎,山坡穩定性差,河流沿斷裂帶切割強烈,形成陡峻的地形,為滑坡和泥石流的發育提供了十分優越的條件,是滑坡和泥石流分布*為密集的地帶。地震活動往往誘發大規模的滑坡和泥石流,在地震后較長一段時間內,滑坡和泥石流活動都處于活躍期。西南地區斷裂帶和地震帶眾多,都是滑坡和泥石流集中分布的地帶,有些地帶是我國乃至全世界滑坡和泥石流*為發育的地區。例如:金沙江下游的小江流域沿小江深大斷裂帶發育,小江深大斷裂帶也是云南省主要的活動性地震帶之一。在斷裂帶和地震的作用下,小江兩岸滑坡泥石流異常發育,小江流域全長僅138km,兩岸發育的泥石流溝多達172條,其中的蔣家溝泥石流更是世界罕見,平均每年暴發15場泥石流,*多一年暴發泥石流高達28場。沿大盈江弧形斷裂發育的大盈江是我國滑坡和泥石流密集分布的又一地帶,因滑坡為泥石流提供了極為豐富的物質,許多泥石流溝谷泥石流暴發頻繁。通麥-然烏斷裂帶是帕隆藏布江段滑坡和泥石流發育*為密集的地帶,發育有眾多大規模的滑坡和泥石流溝,其中的102滑坡和古鄉溝泥石流是*為典型的滑坡和泥石流,對川藏公路構成了極其嚴重的危害。 (4)在降水豐沛和暴雨多發的地區集中分布。高強度降水(特別是暴雨)是滑坡和泥石流的主要激發因素,因此,在降水豐沛和暴雨多發的山區,滑坡和泥石流都很發育。長江上游的攀西地區、龍門山東部、四川盆地北部和東部等都是降水豐沛的地區,年降水量一般超過1200mm,且降水強度大,多為暴雨,皆為長江上游滑坡和泥石流集中分布的地區。 滇西南地區受西南暖濕氣流影響,降水異常豐沛,是西南諸河滑坡和泥石流分布*為密集的地區,如云南大盈江流域是西南諸河中滑坡和泥石流密集分布的典型流域。大盈江流域地處亞熱帶,為西南季風氣候區,降水充沛,區域內多年平均降水量隨海拔的升高而增加。豐沛的降水造成大盈江流域滑坡和泥石流頻發,大盈江主河長168km,但發育有泥石流溝116條。每條泥石流溝內都有大量滑坡發育,為泥石流頻繁活動提供了充足的物質。其中,渾水溝為*典型的例子,流域內發育了大量滑坡,滑坡面積占流域總面積的75.5%,為渾水溝泥石流頻繁暴發提供了充足的物源條件。據1976~1980年的觀測資料可知,渾水溝泥石流平均每年暴發50次。 西藏帕隆藏布流域降水豐沛,海洋性冰川發育,是我國冰川型(冰雪融水)泥石流*為發育的地區,同時也是滑坡分布密集的地區。僅川藏公路帕隆藏布流域段(271.4km)就發育災害性泥石流溝104條,同時發育有災害性滑坡63處和溜砂坡18處。 滑坡泥石流災害風險評估是減輕滑坡泥石流災害危害的有效方法和重要手段之一,在災害預警、工程評估、應急處置、避災預案、災情評估和土地利用等方面得到大量的應用(唐川,1993;唐川 等,2005;韋方強 等,2000;Wei et al.,2003;劉希林 等,2004;Kienholz et al.,2004;Fausto et al.,2006;John et al.,2006;白利平 等,2008;喬建平和吳彩燕,2008)。但是,眾多的滑坡泥石流風險評估理論和方法中,存在定義比較混亂、概念不統一、采用的指標和方法不規范等問題。比如,對于“危險性”這個概念,有些研究認為是針對泥石流流域或滑坡體而言的,另一些研究認為是和泥石流或滑坡現象相關聯的,還有些研究認為是針對受泥石流滑坡威脅的對象而言的。造成這種情況的原因是目前缺乏一個概念明確、兼容性強的災害風險評估理論框架,因而無法在同一個體系里對不同的風險評估結果進行闡述、比較和驗證。為了厘清當前災害風險評估研究中亟待解決的問題,促進滑坡泥石流風險研究的進一步發展,本書從滑坡泥石流風險評估已有的基本概念、研究內容和指標方法出發,歸納出一套清晰規范、切實可行的滑坡泥石流風險評估體系,為滑坡泥石流災害風險評估提供一個初步的理論框架。 1.2 災害的概念框架 地質災害風險評估的方法、指標和內容與災害指代的具體含義有密切的關系。“地質災害”概念有三個方面的含義:**是指可能發生災害的空間單元體;第二是指所發生與災害有關的自然現象或物理過程;第三是指發生的災害事件。比如“泥石流”,有時指某天發生的泥石流事件或泥石流現象本身,有時又指發生泥石流的流域;“滑坡”可能指滑坡體,或者指滑坡災害事件,有時也指一種塊體運動的過程。根據災害的不同含義,可分別用“災害體”“災害現象”“災害事件”來明確表示。災害體的特征參數主要是一些空間地學屬性,如位置、流域面積、坡度、滑動面、巖性、構造等。對災害現象的描述主要采用速度、流量、物質總量、顆粒組成、形成條件、激發條件等指標,為物理屬性。對災害事件的描述主要采用發生時間、頻率、規模、危害范圍、人員傷亡、經濟損失等指標,為災害的社會屬性(圖1-1)。 災害風險評估首先需要對空間單元體進行判識分類。根據災害發生的可能性,空間或地學單元體(如一個邊坡或者流域)可分為四種類型:①單元體不具備災害形成或發生所必需的條件,即物理上不可能發生災害,那么這個單元體就是無災體;②單元體在物理上具備了災害發生的條件,以前沒有發生過,或至少沒有發生過災害的痕跡,但將來可能發生災害,那么這個單元體就是潛在的災害體;③單元體在物理上具備了災害發生的條件,有災害發生的跡象或者記錄,但長時間(如近100年內)沒有發生過災害,那么這個單元體就是潛伏的災害體;④單元體在物理上具備了災害發生的條件,在*近的時間內發生過災害或者災害一直在發展,那么這個單元體就是活躍的災害體(圖1-1)。為了方便起見,無災體視為發生概率等于零的災害體。 圖1-1 災害的概念框架 災害的風險評估是基于災害的屬性值來進行的,災害體的特征屬性值容易獲取。災害現象和事件的屬性值根據災害體類型不同,獲取的難易程度也不同。潛在的、潛伏的災害體發生災害的條件、模式和時間難以預測,難以獲得災害現象和事件值。而活躍的災害體是高頻事件,災害現象和事件的屬性值可通過以往的災害事件來獲得。但大多數情況下,災害事件和現象的信息缺失或者數據太少。這時,災害事件和現象的屬性可通過與災害體屬性值的一些經驗統計關系來獲得(圖1-1)。 1.3 災害和風險 滑坡泥石流等地質災害的形成和發生受許多因素的影響,目前還無法準確預測災害發生的時間和地點。正是由于滑坡泥石流等地質災害在時間和空間上的不確定性,才有“災害風險”的概念。災害風險有兩個要件:一是與災害體概念相對的承災體;二是災害不確定性的度量。承災體是指在災害的影響范圍內可能遭受危害的人或價值物。如果災害發生在無人區,也沒有危害到具有一定價值的承災體,那么這類災害就沒有風險。由于災害的影響范圍是很難事先確定的,所以承災體是一個動態的概念。許多村莊或者道路往往處于小規模災害事件的危害范圍之外,這時它們不是承災體。一旦大規模的災害事件發生,它們又在危害范圍之內受到破壞,就成為承災體。在實踐中,確定承災體的時候,一般是以一個行政功能體所轄制的范圍來規定的。當然,也可以設定一個足夠大的災害影響范圍,將這個范圍之內的人和價值物都作為承災體。 1.3.1 災害易發性評價 *低層次的風險評估是針對災害體開展的,即評估空間位置上發生某種災害的可能性或程度,這種風險評估稱為易發性或敏感性評價。以滑坡泥石流為例,高山峽谷區比丘陵區發生的可能性大,丘陵區又比平原區發生的可能性大;地震帶和構造運動活躍的地區比地質構造穩定的區域發生災害的可能性大;那么,前者的易發性就高于后者。易發性評價給出某個空間位置或單元體發生災害的可能性或容易度,以離散量來表示,一般從高到低共分為5個等級,即極高(5)、高(4)、中等(3)、低(2)和極低(1),也可以用0~1的連續量來表示,易發性為0的空間單元體就是無災體。當然,根據不同的目的和用途,也可以調整災害易發性的等級。因為易發性不是一個確定的物理量,所以,在不同區域、采用不同方法所得到的易發性評價結果并不具有可比較性。 1.3.2 災害危險性評價 第二個層次的風險評估稱為危險性評價,是針對災害事件和現象來開展的,即評價在某一發生頻率條件下災害可能具有的危險性。災害的危險性可以用不同的特征量來表征,經常采用的指標為災害的發生頻率和對應的規模。一般來說,同等頻率條件下,災害規模越大,危險性也
西南山區滑坡泥石流災害風險評估理論與實踐 作者簡介
丁明濤(1981—),男,山東日照人,博士,西南交通大學教授,博士生導師,四川省學術和技術帶頭人后備人選(第十二批),四川省海外高層次留學人才,長期從事地質災害防災減災理論及其技術方面的教學與科研工作。2009年6月畢業于中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所,獲理學博士學位;2013年11月~2014年11月,赴奧地利維也納自然資源與生命科學大學(BOKU)從事博士后工作。已主持國家自然科學基金委等30余項科研項目;已發表學術論文60余篇,其中SCI收錄18篇;授權國家發明7項,授權軟件著作權6項;出版學術著作3部;入選四川省杰出青年學術技術帶頭人培育計劃(2017年);榮獲第十四屆四川省青年科技獎(2017年)。
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