滑坡风险分析的科学研究和国际防灾减灾教育

1、摘要

布拉格查理大学的滑坡减灾全球卓越中心在秘鲁、埃塞俄比亚和捷克开展滑坡研究,具体包括运用多种技术的现场研究、能力建设和国际合作。除了研究方法的改进以外,还建立了新的冰川湖突发洪水数据库。这项研究是国际滑坡研究计划(IPL)框架内的国际合作项目内容之一。

2、引言

位于布拉格查理大学的滑坡减灾全球卓越中心(WCoE)于2011 年成立,其主要目标是通过与国内外的地球科学组织合作,促进地貌学和工程地质领域的研究。全球卓越中心有四条主要原则:①由于自然现象具有复杂的起源,所以可从多学科、跨学科和新的方法中使研究受益;②地貌学手段或代理指标可发现史前极端事件发生的证据,从中可以了解到可能事件的发生规模和频次,并正确理解地形演化;③调查重点是地形演化动力学,特别是那些边坡运动很明显的具体地区;④由于人类与自然系统之间的相互作用越来越普遍,危险性分区研究可在社会生活中发挥重要作用。WCoE 的目标是:①通过分析滑坡过程在地貌演化中的作用,以彰显IPL 的重要性;②在环境变化(包括气候变化)的背景条件下,评估物质移动的危害性,并进行风险评估。此外还致力于构建有助于降低滑坡风险的实体网络。

为实现WCoE 的科学目标和继续完成现有的项目,从世界各地筛选了一批研究区域。在捷克共和国(图1)、秘鲁的马丘比丘和布兰卡山脉(图2)以及埃塞俄比亚高地(图3)分别进行了实地调查和滑坡风险分析。根据计划方案,实地调查包括地貌填图和详细的风险区划。

3、捷克共和国波希米亚地块和喀尔巴阡山脉的研究

捷克共和国东部是遭受滑坡影响最严重的区域,山脉是由经过褶皱和破裂的复理石层组成的,后者包括交替出现的砂岩、砾岩和粘土岩层。这种地质背景以及垂直落差较大的地形和陡坡为滑坡提供了适宜条件。在2010 年,持续的对流型降雨和局部暴雨叠加在一起,导致每日降雨量比长期日平均降雨量高出30 倍,而且比捷克共和国的长期月平均降雨量高出了3 倍(图1b)。Javorníky 山脉(Lemešná 山脉)内由于极端降雨而引发的浅层大规模快速移动作为研究对象(图1c),对其进行了详细的地貌填图,并监测了降雨量、土壤水分和土壤的运动。位于波希米亚地块北部的Jizerské hory 山脉(Smědavská hora 山脉),从捷克水文气象研究所的雨量计获得的详细雨量资料(图1d)对降雨模式的阈值进行了计算,同时还在FlowR 程序中进行了经验性建模。

图1 a. 捷克共和国内的研究地点位置图;b. Javorníky 山脉在2010 年的降雨记录;

c. Javorníky 山脉Lemešná 处发生的泥石流;d. 伊泽拉山脉在2010 年的降雨记录

4、对秘鲁安第斯山脉的研究

在秘鲁(图2a)于2000 年开始(图2b)对马丘比丘滑坡进行膨胀监测,。最近越来越多的研究涉及冰湖突发洪水(GLOF),研究的重点是为布兰卡山脉的灾害评估提出合适的方法。对边坡运动的监测有助于量化其最近的形态变化。利用遥感数据对安第斯山脉高山区(例如,Huascarán 国家公园)的滑坡和冰川湖进行了填图。还对布兰卡山脉冰碛物内部的水分和温度进行了监测。

图2 a. 秘鲁安第斯山脉内研究地点的位置图;b. 秘鲁马丘比丘开展膨胀监测的研究地点

5、对埃塞俄比亚高地的研究

为了检测地貌变化,在地貌填图时,将对偏远地区的野外考察工作和对遥感数据与照片的时间序列分析相结合。采用1∶50 万至1∶300 万的比例尺对EGM2008 全球重力模型进行了测试,以便重建埃塞俄比亚高地的地貌和地球动力学格局。然后将近代地貌演变速率与根据选定参数EGM 2008 计算出来的异常进行比较。在Jemma 流域盆地内,导致两岸山体较陡的峡谷(图3b)的边坡发生演化的地貌过程以及滑坡类型与泥沙流量之间的联系正在调查中.在Debre Libanos 地区使用遥感技术获得的滑坡作用目录(图3c)得到了随后的实地验证。滑坡总数在经过实地调查后有所增加。

图3 a. 埃塞俄比亚高地的位置;b. Jemma 流域中的深谷边坡很容易发生边坡滑动,尤其是岩崩上部和滑坡下部;

c. Berisha 河的滑坡敏感性图示例;d. Kedida Gamela 地区的Karchicho 研究区的侵蚀图

6、结语

能力建设、教育和推广先进技术是WCoE 框架中不可分割的内容。能力建设和教育活动的主要目的是为欧洲学生提供新的研究机会,并加强欧洲各大学之间的合作。国际合作与外国学生交换计划及其他活动一起齐头并进。旨在创建不同网络的IPL 促进研究机构和大学机构之间的密切合作。一些双边和多边的联系为加强滑坡灾害和风险减灾及预防提供了重要途径。在寒冷地区滑坡ICL网络框架下,WCoE 努力推动出版了一本专著。另外还在滑坡监测和预警ICL 主题网络下建立了合作机制。最后,对秘鲁安第斯山脉的长期研究兴趣应该会对ICL 拉丁美洲网络的建设做出显著的贡献。

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