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地礦科技|地質災害之滑坡,為什麼難監測,有新技術嗎?

簡介尤其是差分干涉測量技術(DInSAR)和時序干涉測量技術(Time-Series InSAR)的出現,極大發展了干涉測量技術, 被廣泛用於揭示地震、火山運動、地面沉降以及山體滑坡等地質災害引起的變形,該技術可以在大區域監測釐米級或毫米級變形

地質編錄幾種方法

滑坡是一種斜坡物質在受重力和其他外界條件(氣候、水和地震等)作用下,沿斜坡向下或向外運動的自然現象,在山地地貌演化中發揮著重要的作用。隨著世界人口的不斷增長,人與自然相互作用不斷加劇,滑坡災害已經成為威脅人類生存和發展的最嚴重的地質災害之一。

地礦科技|地質災害之滑坡,為什麼難監測,有新技術嗎?

滑坡不僅會直接破壞建築物和交通路線,還會造成一系列的次生災害,如海岸滑坡可能造成海嘯,河谷滑坡堵塞河谷形成堰塞湖,形成二次洪水災害等。在全世界範圍內,滑坡每年都造成上億的直接經濟損失和幾千人的死亡。尤其是在集中降雨和地震影響下,災害造成的損失更為嚴重,例如:2008年汶川地震,一次便誘發了20000多個破壞性滑坡,大量的地質災害造成了災區三分之一的人口死亡;地震誘發的大量滑坡堆積物在泥石流溝谷內堆積,大量鬆散堆積物在集中強降雨影響下,容易形成毀滅性泥石流,如2010年舟曲毀滅型泥石流,幾乎摧毀了整個舟曲縣城,造成超過1700人死亡。

地礦科技|地質災害之滑坡,為什麼難監測,有新技術嗎?

由於滑坡發生地點、時間、規模和方式具有很大的不確定性,目前對這種不確定性認知能力還有諸多不足,無法做出確定性決策。因此如何預測滑坡可能發生的位置和可能性仍然是當今滑坡早期識別、預測、 評價和災害管理研究中亟待解決的問題之一。

目前常用的滑坡空間預測方法主要是透過滑坡空間機率分析和敏感性評價來識別對滑坡敏感的地點,從而判定將來容易發生滑坡的區域,常用方法主要包括以下五種:(1)基於滑坡編錄的機率分析方法;(2)基於經驗的定性推理方法;(3)基於資料的數學(統計學)邏輯評價;(4)邊坡穩定性確定性模型方法;(5)基於可靠度的機率模型方法。

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鑑於滑坡災害成災背景、機理和誘發因子的複雜性,難以在區域空間尺度上建立滑坡發生與其影響因素之間關係,使得這些方法的使用和實際應用受到很大限制。而且,當確定了滑坡可能發生的位置後,滑坡的強度也決定了滑坡災害發生的可能性和受災體易損性的大小。常規的滑坡強度決定於滑坡物質形態、體積和滑動速度等因素,但在實際應用中由於滑坡的複雜性和區域調查的困難性,往往利用某單個因子來代表滑坡的強度。即便如此,區域尺度上滑坡強度評價仍然處在基於滑坡破壞方式分類的定性評價階段。

滑坡作為不同內外條件影響下的複雜動力過程,在發生、發展和破壞過程中伴隨著大量宏觀資訊的變化,如變形、地下水位、形態、物理化學場等。其中滑坡變形資訊是滑坡變化最直觀的表現,綜合體現滑坡在內、外條件影響下的狀態和發展趨勢。根據滑坡變形特徵,滑坡發展、演化過程整體上可以劃分為四個階段:(1)破壞前蠕變,(2)破壞時加速變形,(3)破壞後減速穩定和(4)復活變形。就滑坡破壞前蠕變期,也可以劃分為3個階段:減速蠕變、穩定蠕變和加速蠕變。因此,利用滑坡發生前坡體變形監測對滑坡發生的位置和規模進行預測,是一種行之有效的方法;進一步結合地質、地貌等分析手段,對典型滑坡劇烈變形區進行判別,可以科學地指導滑坡防治工程的建設,有效減少滑坡災害。

地礦科技|地質災害之滑坡,為什麼難監測,有新技術嗎?

目前,常用的斜坡變形監測技術主要分為兩大類:接觸式變形監測和非接觸式變形監測。但是傳統接觸式和非接觸式地表變形監測技術監測範圍較小,監測條件苛刻,利用這些技術在大區域尺度上獲取地表變形資料是不切實際的。

近年來發展興起的合成孔徑雷達干涉測量技術(InSAR)是解決上述問題的有效手段,其原理是利用合成孔徑雷達兩次觀測中雷達波相位差與空間距離之間的關係提取區域地表三維變形資訊。尤其是差分干涉測量技術(DInSAR)和時序干涉測量技術(Time-Series InSAR)的出現,極大發展了干涉測量技術, 被廣泛用於揭示地震、火山運動、地面沉降以及山體滑坡等地質災害引起的變形,該技術可以在大區域監測釐米級或毫米級變形,且不受氣候條件影響。特別是在早期識別滑坡蠕變位置、範圍,評價區域滑坡活動強度,判別滑坡時空變形模式等方面具有明顯的優勢。

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