【论文分享】金沙江白格两次连续滑坡失稳与动力特征分析发表时间：2024-11-21 15:15 论文信息 题目：Insights from the failure and dynamic characteristics of two sequential landslides at Baige village along the Jinsha River, China； 作者：Chaojun Ouyang ; Huicong An ;Shu Zhou ;Zhongwen Wang ;Pengcheng Su ;Dongpo Wang ；Duoxiang Cheng ;Jinxing She； 期刊来源：Landslides； 发表时间：2019-4-13
一、 研究概述 在气候变化背景下，青藏高原周围的山体滑坡、冰崩和泥石流变得越来越严重。在高山地区，这种地表物质输移通常会冲入山谷或河流，并引发灾害链。2018年10月至11月，两次特大山体滑坡和泥石流分别阻塞金沙江和雅鲁藏布江，引发持续灾害风险。灾害链，特别是堰塞湖和由此产生的溃决洪水的可能性，往往比个别山体滑坡或泥石流危险得多，此类事件可以影响上游和下游数百公里。因此，了解山体滑坡和泥石流的形成、破坏机制和潜在风险在高山地区极为重要。 二、 研究区及数据 滑坡发生在金沙江右岸的白格村（东经98°42′17.98″，北纬31°4′56.41″）该村位于西藏江大县与四川省白玉县交界处，金沙江为两县界。该村距离西藏省会拉萨750公里，距离四川省省会成都515公里。白格滑坡所在区域位于金沙江上游。根据中国地貌划分，它属于四川和西藏南部的冻融高原地区。滑坡区位于冻蚀高山峡谷的子区域内，区域地质环境复杂，主要由一系列西北走向的褶皱和断层组成。该地区主要有三叠纪和元古代地层的露头，主要基岩为千枚岩、泥质板岩、碎岩、砂岩、大理岩和片麻岩。崩塌、洪水、滑坡堆积作用产生的第四纪松散堆积体分布在谷坡脚下（图1）。  图1研究区域位置 白格滑坡分两个阶段发生。2018年10月11日上午7：00，第一场体积约为2.4 ×1070m3的滑坡冲下并形成屏障坝，导致河水水位立即上升。几天之内，由于堵塞水的侵蚀，形成了溢洪道。2018年11月3日下午5：00，约9.13×106m3的不稳定遗迹物坍塌，再次堵塞了金沙河，沉积在河上的物料高于第一次滑坡的沉积物。堰塞湖和相应的洪水影响了更大的区域（图2）。  图2 (a）根据2017年实测数据获得的山体滑坡前图像。（b）山体滑坡分区（无人机于2018年10月12日拍摄的图像）。（c）无人机于2018年10月14日拍摄的图像。（d）2018年11月5日无人机拍摄的第二次山体滑坡图像 三、 数值模拟结果分析 使用 MacCormack-TVD 有限差分方案求解，并基于 Massflow 平台实现。采用可变网格划分、消息传递接口（MPI）和开放多处理（OpenMP）耦合并行性等多种策略来加快计算速度。实施了由 Courant 数保证的可变时间步长方案。将本研究使用的地形数据重新采样至5× 5 m，使用I7核心当前滑坡的计算成本约为2 min。Massflow平台的鲁棒性已通过一系列实验基准和实际危害研究得到验证。 该滑坡的流动性由流高H与长度L的比值（H/L）表示，评估为0.5。基础摩擦角系数校准为0.45，略小于迁移率比。采用5 kPa的内聚力值来增强库仑模型描述静态阶段的能力。将数值模拟的最终沉积深度和面积与航空图像和现场测量的结果进行比较。白格滑坡在t = 0、10、20和60 s时的质量深度等值线如图3所示。滑坡的总移动时间约为60秒，由于边坡倾斜度陡峭，滑坡发生后，泥石流迅速向下游冲去，并迅速与触发的表层土层融合。在t = 10 s时，滑坡的前部到达谷底。大约5 s后，滑坡速度在东南97°方向达到最大值44 m/s，由于对面山体的阻挡作用，滑坡的平均速度开始下降。部分物质到达对面的山并开始沉积。60秒后，山体滑坡几乎停止，大部分物质沉积在山谷和山坡上。可以看出，主要的模拟沉积域位于图3中黑线包围的测量范围内。沿主滑动剖面和几个横向剖面的滑动前和滑动后条件的比较如图所示。在主剖面中，计算剖面通常与测量剖面相匹配，只是在中间部分略高。  图3第一次滑坡（2018年10月11日）在（a）t = 0s、（b）t = 10 s、（c）t = 30s 和（d）t = 60s 时计算出的流高等值线快照。 本研究还模拟了第二次滑坡所有参数均与前述滑坡动力学过程分析相同。第二次滑坡的总移动时间与前一次相似。滑坡的前部在t = 15 s左右到达谷底。先前滑坡的堆积区阻挡了该团块的运动；因此，移动距离较短，几乎沉积在第一个堆积区的前面。模拟的最大矿床厚度约为83 m。如图所示4，最大沉积物厚度的位置也与观测结果相吻合。  图4 第二次滑坡（2018年11月3日）在（a）t = 0 s，（b）t = 10s，（c） t = 20s和（d） t = 60s时计算的流高等值线快照 四、结论 本文对白格滑坡及其灾害链进行了综合研究。数周内，该地区金沙江和雅鲁藏布江沿岸发生两起严重河流堵塞事件，威胁到大量财产和居民。因此，对环境条件变化下高山地区地质灾害的机理和风险评价研究应受到更多关注。本文研究的一些结论如下： 1. 光学遥感图像和InSAR技术可用于潜在滑坡区域的早期识别。然而，这两种方法仍然有技术局限性。光学遥感图像能够提供斜坡的表面特征，而它们只能在斜坡发生几米移动的情况下指示变形趋势。InSAR可以用于预先识别两次连续滑坡的地点，但是否或何时会失稳的问题仍然具有挑战性。结合上述技术进行实地调查更有助于确定潜在的危险地点。 2. 在高山地区，山体滑坡或泥石流很有可能阻塞河流并引发次生灾害链事件。这种灾害链的影响在时间和空间尺度上可能比初始事件更为突出。因此，城市规划和工程建设必须考虑与此类级联危险相关的风险。对于狭窄河谷的大规模滑坡，主要考虑固体质量运动，对由此产生的堰塞坝的高度进行评估。 3. 在灾害应急场景下，快速评估地质灾害的动态演变和诱发的危害链极为重要。Massflow 平台基于深度积分模型的计算时间可以缩短到1分钟以内。因此，它通过在短时间内执行数千次情境计算，为评估潜在危险情况提供了一种有效的工具。有效开发灾前和灾后数字高程模型的方法，以及更新模型和确定参数的能力，预计在不久的将来将取得突破。 |
