基于动力过程的滑坡灾害风险评估研究

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滑坡的定量风险评估旨在为滑坡威胁区的灾害预警、城乡规划以及道路选线等工作提供方案参考和科学理论指导。针对滑坡的风险评估大多为定性评估,目前在滑坡动力学物理模型及定量的滑坡风险评估标准领域研究较少,因而缺乏定量评估滑坡灾害风险性的方法。因此本文基于深度积分连续介质法的Massflow数值仿真平台,二次开发流变组合模型(Coulomb-Voellmy Model),定量计算滑坡动力过程的动力学参数。根据动力学参数计算结果,选取滑坡冲击概率和强度为危险性评估指标,并以经济易损为易损性衡量指标,综合构建基于动力过程的滑坡定量风险评估方法。以通化滑坡为案例,将其应用到实际滑坡灾害中,为滑坡潜在威胁区的防灾减灾和防护工作提供理论依据和科学指导。本文取得的主要研究成果如下:(1)编程实现考虑多阶段变形的滑坡动力学模型采用以深度积分连续介质法为核心理论的Massflow数值仿真平台,采用Fortran编程语言,结合通化滑坡多阶段不同运动特征,编程实现考虑滑坡不同阶段运动过程的滑坡动力学模型(Coulomb-Voellmy Model),定量提供滑坡的厚度、速度等参数。(2)提出考虑内部变形和能量折损的Scheidegger刚体速度计算公式针对已有的传统动力学中的Scheidegger刚体速度计算公式,考虑岩质滑坡体在滑动过程中内部土壤颗粒间相互作用,引入折减系数λ对其进行修正。提出能够考虑岩质滑坡滑动中内部变形和能量折损现象的Scheidegger公式,该公式可以较为准确的计算岩质滑坡的速度。(3)建立基于多期地形数据的滑坡体积分区计算方法基于Context Capture Master平台实现多期三维建模,并提供滑坡变形多阶段的地形计算资料。结合质量守恒定律和张小咏提出的“平衡线”概念,使用Acute3Dviewer实现滑坡区域划分并建立体积计算方法,以Arc GIS地理信息系统作为滑坡潜在滑动面重建和滑坡体积计算平台,计算出滑坡总体积。(4)构建基于动力过程的滑坡定量风险评估方法基于空间概率理论,根据滑坡威胁区内滑坡冲击概率分布特征,以概率学方法进行分区赋值,提出以滑坡冲击概率为主要危险性评估指标;采用经济易损性为主要的易损性指标,根据滑坡威胁区中的空地、道路、河流和建筑物不同的价值高低,进行易损性赋值,应用概率学函数分段法对赋值对象进行易损性分区,得到对应的易损性值。最后,采用联合国颁布的自然灾害风险计算公式,耦合滑坡的危险性评估结果和易损性评估结果,构建了基于动力过程的滑坡定量化风险评估方法。
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