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【關(guān)鍵詞】地質(zhì)災(zāi)害;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià);方法
中圖分類號(hào):F407.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、前言
目前我國(guó)有許多方法可以進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià),在傳統(tǒng)的成因機(jī)理分析和統(tǒng)計(jì)分析方法外,破壞損失評(píng)價(jià)、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、防治工程效益評(píng)價(jià)等方法也是進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的主要方法。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的應(yīng)用前景良好,其發(fā)展方向也走向評(píng)價(jià)定量化、綜合化,管理空間化。作為風(fēng)險(xiǎn)管理和減災(zāi)管理基礎(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),其成果可廣泛的在國(guó)土資源規(guī)劃,工程選址,地質(zhì)災(zāi)害方面以及制定救災(zāi)應(yīng)急措施和保護(hù)環(huán)境上進(jìn)行運(yùn)用。
二、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定義及其主要特征
目前對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)這一概念有不同的定義和解釋。大部分權(quán)威性辭典的定義為“面臨的傷害和損失的可能性”;“人們?cè)谏a(chǎn)勞動(dòng)和日常生活中,因自然災(zāi)害和意外事故侵襲導(dǎo)致的人身傷亡、財(cái)產(chǎn)破壞與利潤(rùn)損失”。1984年,聯(lián)全國(guó)教科文組織UNESCO將其定義為:由于某特定的自然災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口所可能導(dǎo)致的損失。
基于自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的普遍意義和地質(zhì)災(zāi)害減災(zāi)需要,將地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定義為:地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)及其對(duì)人類造成破壞損失的可能性。它所反映的是發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能機(jī)會(huì)與破壞損失
程度。
地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)具有一般自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的主要特點(diǎn),主要表現(xiàn)在下述二個(gè)方面。
一是風(fēng)險(xiǎn)的必然性或普遍性。地質(zhì)災(zāi)害是地質(zhì)動(dòng)力活動(dòng)、人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)相互作用的結(jié)果。由于地球活動(dòng)不斷進(jìn)行,人類社會(huì)不斷發(fā)展,所以地質(zhì)災(zāi)害將不斷發(fā)生。從這一意義上說(shuō),地質(zhì)災(zāi)害乃是一種必然現(xiàn)象或普遍現(xiàn)象。
二是風(fēng)險(xiǎn)的不確定性或隨機(jī)性。地質(zhì)災(zāi)害雖然是一種必然現(xiàn)象,但由于它的形成和發(fā)展受多種自然條件和社會(huì)因素的影響,所以具體某一時(shí)間,某一地點(diǎn),地質(zhì)災(zāi)害事件的發(fā)生仍是隨機(jī)的,即在什么時(shí)候、什么地點(diǎn)發(fā)生何種強(qiáng)度(或規(guī)模)的災(zāi)害活動(dòng),將導(dǎo)致多少人死亡或造成多大損失,都具有很大的不確定性。
地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)特征是構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論與方法的基礎(chǔ)或出發(fā)點(diǎn)?;诘刭|(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜性,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)是一個(gè)不斷深化、完善的理論研究與技術(shù)方法的創(chuàng)新過(guò)程。
三、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成與基本要素
地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度主要取決于兩方面條件:一是地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)的動(dòng)力條件———主要包括地質(zhì)條件(巖土性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、活動(dòng)性構(gòu)造等)、地貌條件(地貌類型、切割程度等)、氣象條件(降水量、暴雨強(qiáng)度等)、人為地質(zhì)動(dòng)力活動(dòng)(工程建設(shè)、采礦、耕植、放牧等)。通常情況下,地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)的動(dòng)力條件越充分,地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)越強(qiáng)烈,所造成的破壞損失越嚴(yán)重,災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越高。二是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性,即承災(zāi)區(qū)生命財(cái)產(chǎn)和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的抵御能力與可恢復(fù)能力,主要包括人口密度及人居環(huán)境、財(cái)產(chǎn)價(jià)值密度與財(cái)產(chǎn)類型、資源豐度與環(huán)境脆弱性等。通常情況下,承災(zāi)區(qū)(地質(zhì)災(zāi)害影響區(qū))的人口密度與工程、財(cái)產(chǎn)密度越高,人居環(huán)境和工程、財(cái)產(chǎn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的抗御能力以及災(zāi)后重建的可恢復(fù)性越差,生態(tài)環(huán)境越脆弱,遭受地質(zhì)災(zāi)害的破壞越嚴(yán)重,所造成的損失越大,地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)越高。上述兩方面條件分別稱為危險(xiǎn)性和易損性,它們共同決定了地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)程度。基于此,地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)要素亦由危險(xiǎn)性和易損性這兩個(gè)要素系列組成。危險(xiǎn)性要素系列包括地質(zhì)條件要素、地貌條件要素、氣象條件要素、人為地質(zhì)動(dòng)力活動(dòng)要素以及地質(zhì)災(zāi)害密度、規(guī)模、發(fā)生概率(或發(fā)展速率)等要素。易損性要素系列包括人口易損性要素、工程設(shè)施與社會(huì)財(cái)產(chǎn)易損性要素、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)與社會(huì)易損性要素、資源與環(huán)境易損性要素。
四、地質(zhì)災(zāi)害的主要評(píng)價(jià)方法、內(nèi)容及目的
1、成因機(jī)理分析評(píng)價(jià)。以定性地評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性和可能活動(dòng)規(guī)模為目的的成因機(jī)理分析評(píng)價(jià),主要內(nèi)容是分析歷史地質(zhì)災(zāi)害的形成條件、活動(dòng)狀況和活動(dòng)規(guī)律,造成地質(zhì)災(zāi)害的確定因素,以及可能造成地質(zhì)災(zāi)害的因素,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)建立模型或者模式。
2、統(tǒng)計(jì)分析評(píng)價(jià)。統(tǒng)計(jì)分析評(píng)價(jià)的目的是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)的范圍、規(guī)模、或發(fā)生時(shí)間采用模型法或規(guī)律外延法進(jìn)行評(píng)價(jià)。其內(nèi)容包括是造成歷史地質(zhì)災(zāi)害原因、災(zāi)害的活動(dòng)狀況以及活動(dòng)有何規(guī)律,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的活動(dòng)規(guī)模、頻次、密度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),以及分析地質(zhì)災(zāi)害的主要影響因素,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型或周期性規(guī)律。
3、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是對(duì)以往的地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)和將來(lái)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率進(jìn)行評(píng)價(jià),以及對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)將產(chǎn)生的危險(xiǎn)的程度的給予評(píng)價(jià)。其主要內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面:
(一)對(duì)包括大小、密度、頻次在內(nèi)的以往地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)的程度進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。
(二)對(duì)可能影響地質(zhì)災(zāi)害的地形地貌條件、地質(zhì)條件、水文條件、氣候條件、植被條件以及人為活動(dòng)等地質(zhì)災(zāi)害的可能影響因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。
4、破壞損失評(píng)價(jià)。破壞損失評(píng)價(jià)其目地在于對(duì)災(zāi)害的歷史破壞進(jìn)行評(píng)價(jià),并對(duì)損失程度以及期望損失程度進(jìn)行分析。其評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要指以下兩個(gè)方面:
(一)在結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和易損性評(píng)價(jià)的之后,綜合地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)概率、破壞范圍、危害強(qiáng)度和受災(zāi)體損失等內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(二)對(duì)由地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的的人口、經(jīng)濟(jì)以及資源環(huán)境的破壞損失程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
5、風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)包括了危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)和易損性評(píng)價(jià)的全部?jī)?nèi)容,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率進(jìn)行分析,并對(duì)不同條件下反生的地質(zhì)災(zāi)害可能造成的危害進(jìn)行分析。風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的目的是對(duì)發(fā)生在不同條件下的地質(zhì)災(zāi)害給社會(huì)帶來(lái)的各種危害程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
6、防治工程效益評(píng)價(jià)。不同于以上各種評(píng)價(jià)方法,防治工程效益評(píng)價(jià)是評(píng)價(jià)已選定的防治措施的效果,同時(shí)對(duì)措施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和評(píng)價(jià)其在技術(shù)上的可行性。優(yōu)化分析多種防治預(yù)案并存的項(xiàng)目,提高防治方案的經(jīng)濟(jì)合理程度,使得措施在技術(shù)上可行,達(dá)到最優(yōu)化效益。而防治工程效益評(píng)價(jià)的根本目的是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治措施的效果是否符合經(jīng)濟(jì)合理性和科學(xué)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
五、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)實(shí)施過(guò)程以及其評(píng)價(jià)方法的發(fā)展趨勢(shì)分析
1、實(shí)施過(guò)程分析
一是根據(jù)評(píng)價(jià)區(qū)具體條件和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的目的,建立關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)系統(tǒng),制定風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)的原則和和評(píng)價(jià)應(yīng)用方法,建立指標(biāo)體系以及評(píng)價(jià)模型。
二是對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面調(diào)查,并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,對(duì)各種基礎(chǔ)圖件進(jìn)行編制,建立地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)表。
三是將危險(xiǎn)性構(gòu)成、易損性構(gòu)成及防治能力三者結(jié)合,進(jìn)行危險(xiǎn)性分析、易損性分析,并在此基礎(chǔ)上,對(duì)期望損失加以分析。
四是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害可能造成的人口傷亡、經(jīng)濟(jì)損失以及資源環(huán)境的破壞綜合進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
五是對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)的分布特點(diǎn)和形成條件進(jìn)行分析,在兼顧社會(huì)發(fā)展需要的前提下,提出能減少災(zāi)害的建議和對(duì)策。
2、發(fā)展趨勢(shì)
作為當(dāng)前國(guó)際地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的重點(diǎn)課題——地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究,是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)與人類社會(huì)關(guān)系進(jìn)行全面分析、對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的破壞效應(yīng)定量化評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。其發(fā)展的基本趨勢(shì)是:評(píng)價(jià)上向定量化,綜合化、管理空間化的方向發(fā)展。主要表現(xiàn)為:
一是由過(guò)去的歷史與現(xiàn)狀分析轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)測(cè)與研究相結(jié)合的方式。二是從單獨(dú)個(gè)體分析走向個(gè)體與區(qū)域研究相結(jié)合分析。三是由以往的定性分析發(fā)展為定量分析四是將單項(xiàng)要素分析發(fā)展為綜合要素評(píng)價(jià)。五是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與減災(zāi)管理相結(jié)合取代以往單純的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與防治不再獨(dú)立存在,使得風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)更好的為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和減災(zāi)管理而服務(wù)。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上,地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)有利于對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)和貫徹我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展。地質(zhì)災(zāi)害一方面是自然因素導(dǎo)致,另一方面則是由于人類開發(fā)利用資源環(huán)境的不合理性,因此,對(duì)資源環(huán)境進(jìn)行合理開發(fā)利用、避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生或降低地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的損失是保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要方面。因此,應(yīng)該不斷的加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的分析和研究。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞 PRECIS;干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性;時(shí)空格局;SRES B2情景;西南地區(qū)
中圖分類號(hào) X43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1002-2104(2013)09-0165-07
全球氣候變化將給人類社會(huì)和自然系統(tǒng)帶來(lái)諸多風(fēng)險(xiǎn)。氣候變化風(fēng)險(xiǎn)源主要包括兩個(gè)方面:一是平均氣候狀況(氣溫、降水、海平面上升等);二是極端天氣事件(熱帶氣旋、風(fēng)暴潮、干旱、極端降水、高溫?zé)崂说龋1]。研究極端天氣事件的潛在變化是評(píng)估未來(lái)氣候變化對(duì)人類社會(huì)和自然系統(tǒng)影響的基礎(chǔ)[2]。預(yù)估極端天氣事件的方法之一是利用氣象觀測(cè)資料進(jìn)行趨勢(shì)外推[3-4]。盡管歷史氣象資料有很大的參考價(jià)值,但過(guò)去的氣象統(tǒng)計(jì)信息只能部分地反映未來(lái)極端天氣事件的發(fā)生概率。氣候模式的不斷改進(jìn)為利用大氣環(huán)流模式(GCMs)和區(qū)域氣候模式(RCMs)預(yù)估極端天氣事件及其影響提供了更可靠的工具[5-6]。已有一些學(xué)者應(yīng)用氣候模式來(lái)評(píng)估氣候變化對(duì)洪水[7-8]、干旱[9]、風(fēng)能[10]及水資源[11]可能造成的影響。但GCMs過(guò)粗的分辨率對(duì)于分析氣候變化對(duì)區(qū)域尺度的潛在影響是不夠的,而RCMs卻能很好地反映影響局地氣候的地面特征量和氣候本身未來(lái)的波動(dòng)規(guī)律,被認(rèn)為是獲取高分辨率局地氣候變化信息的有效方法[12]。
伴隨著20世紀(jì)下半葉的持續(xù)增暖,全球陸地大部分地區(qū)存在著干旱化的趨勢(shì)。與全球干旱化一樣,中國(guó)部分地區(qū)的干旱強(qiáng)度也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),干旱問(wèn)題日益凸顯,特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)頻繁出現(xiàn)了多個(gè)破歷史記錄的極端干旱事件。近些年,國(guó)內(nèi)不少學(xué)者在干旱災(zāi)害方面進(jìn)行研究[13-15],取得了大量成果,為區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)提供了依據(jù)。但這些評(píng)估研究都是利用氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)或歷史災(zāi)情資料來(lái)開展的,并未考慮氣候變化對(duì)未來(lái)極端干旱事件發(fā)生頻率、強(qiáng)度和空間格局的影響。翟建青等[16]利用ECHAM5/MPI-OM氣候模式輸出的2001-2050年逐月降水量資料,選取標(biāo)準(zhǔn)化降水指數(shù)預(yù)估了3種排放情景下中國(guó)2050年前的旱澇格局,但其所使用的氣候情景數(shù)據(jù)分辨率較粗(1.875°),且未能從災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)角度分析未來(lái)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性變化。
未來(lái)我國(guó)西南地區(qū)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性時(shí)空格局進(jìn)行預(yù)估,以期為全球氣候變化背景下該地區(qū)干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理和區(qū)域發(fā)展規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。
1 研究數(shù)據(jù)與研究方法
1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源
本研究所使用的氣候情景數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所氣候變化研究組。該研究組應(yīng)用英國(guó)Hadley中心開發(fā)的PRECIS模式,模擬了IPCC《排放情景特別報(bào)告(SRES)》中設(shè)計(jì)的B2情景下中國(guó)區(qū)域的氣候變化(1961-2100年),其水平分辨率在地理坐標(biāo)下為緯度0.44°×經(jīng)度0.44°,在中緯度地區(qū)水平格點(diǎn)間距約為50 km。關(guān)于PRECIS物理過(guò)程的詳細(xì)介紹可參閱文獻(xiàn)[17]。許吟隆[12,18]等人利用ECMWF再分析數(shù)據(jù)和氣象站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證PRECIS對(duì)中國(guó)區(qū)域氣候模擬能力的研究表明:盡管一些氣候要素的模擬值存在一定偏差,但總體上PRECIS具有很強(qiáng)的模擬溫度和降水的能力,基本能夠模擬出各氣象要素年、季的大尺度分布特征。因此,本文不再對(duì)PRECIS模式進(jìn)行驗(yàn)證。
1.2 研究時(shí)段劃分
本研究包括以下四個(gè)時(shí)段:現(xiàn)階段為1981-2010年,未來(lái)分為近期(2011-2040年)、中期(2041-2070年)和遠(yuǎn)期(2071-2100年)三個(gè)時(shí)段。文中所選指標(biāo)均以各時(shí)段30年的平均值進(jìn)行探討。
1.3 干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估方法
關(guān)于干旱的指標(biāo)已有大量研究,但很多干旱指標(biāo)只考慮了降水這一個(gè)變量(如連續(xù)無(wú)雨日數(shù),SPI指數(shù),降水Z指數(shù),降水距平等),在全球變暖背景下,僅僅考慮降水因素是不夠的。陸地表面干濕變化主要受降水和蒸發(fā)的影響,降水減少是干旱可能發(fā)生的一個(gè)重要方面;同時(shí),地表溫度的升高會(huì)大大增加水分的蒸發(fā)散,使得干旱更容易發(fā)生。因此,干旱指標(biāo)應(yīng)該能夠衡量地表水分收支大小,本研究綜合考慮降水和蒸發(fā)兩個(gè)因素,采用地表濕潤(rùn)指數(shù)(降水量/潛在蒸散量)作為變量來(lái)評(píng)價(jià)旱災(zāi)危險(xiǎn)性。
本文將干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性分為5個(gè)等級(jí)。具體的分級(jí)方法如下:首先,對(duì)現(xiàn)階段西南地區(qū)各縣域單元旱災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)從小到大進(jìn)行排序,再按1∶2∶4∶2∶1的大致比例將487個(gè)縣域單元分為5級(jí);之后,提取現(xiàn)階段兩個(gè)相鄰等級(jí)縣域單元的旱災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù),以其平均值作為旱災(zāi)危險(xiǎn)性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(如1、2級(jí)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是,將現(xiàn)階段1級(jí)縣域單元中最大的旱災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)與2級(jí)中最小的旱災(zāi)危險(xiǎn)性指數(shù)求平均值所得);最后,按照此分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)未來(lái)三個(gè)時(shí)段干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行分級(jí)。
2 結(jié)果與分析
2.1 年均潛在蒸散量時(shí)空格局變化
如圖1所示,在現(xiàn)階段,我國(guó)西南地區(qū)年均潛在蒸散量平均為775.42 mm,最大值為1 100.21 mm,年均潛在蒸散量低于700 mm的地區(qū)占總面積的39.14%,主要分布在四川省、貴州省和重慶市,而高于1 000 mm的地區(qū)僅占6.91%,位于廣西省南部和云南省的北部。到了近期,西南地區(qū)年均潛在蒸散量增大為819.78 mm,其最大值為1 149.45 mm,其中大于1 000 mm的地區(qū)面積增加到12.85%,約為現(xiàn)階段的1.86倍。在中期,西南地區(qū)年均潛在蒸散量繼續(xù)增加為854.99 mm,最大值增加到1 202.25 mm,年均潛在蒸散量低于700 mm的地區(qū)面積繼續(xù)減小,而高于1 000 mm的地區(qū)則大幅增加為19.45%。到遠(yuǎn)期,西南地區(qū)年均潛在蒸散量增加到890.30 mm,最大值為1 265.00 mm,年均潛在蒸散量低于700 mm的地區(qū)僅占西南地區(qū)總面積的5.84%,主要位于四川省西北部,而高于1 000 mm的地區(qū)則擴(kuò)展為26.06%,為現(xiàn)階段的3.77倍之多,集中分布在廣西和云南兩省??梢?jiàn),伴隨著全球氣溫升高,未來(lái)我國(guó)西南地區(qū)年均潛在蒸散量將呈現(xiàn)持續(xù)增大的趨勢(shì),尤其是年均潛在蒸散量超過(guò)1 000 mm的面積將大幅增加。
2.2 年均地表濕潤(rùn)指數(shù)時(shí)空格局變化
從圖2中可以發(fā)現(xiàn),各個(gè)時(shí)段西南地區(qū)均呈現(xiàn)出“西干東濕”的格局,并且相對(duì)于現(xiàn)階段,未來(lái)西南地區(qū)總體上將呈變干的趨勢(shì)。在現(xiàn)階段,西南地區(qū)年均地表濕潤(rùn)指數(shù)的平均值為1.51,其中地表濕潤(rùn)指數(shù)小于1.0的地區(qū)占總面積的12.79%,大于1.8的地區(qū)占26.66%。而在近期,西南地區(qū)年均地表濕潤(rùn)指數(shù)的平均值為1.46,小于1.0和大于1.8的地區(qū)分別占到總面積的14.68%和18.54%。中期階段,西南地區(qū)年均地表濕潤(rùn)指數(shù)繼續(xù)減小為1.42,大于1.8的地區(qū)縮小至總面積的12.48%。到了遠(yuǎn)期,西南地區(qū)年均地表濕潤(rùn)指數(shù)為1.39,其中小于1.0的地區(qū)占總面積的17.09%,大于1.8的地區(qū)占9.25%,分別較現(xiàn)階段增加4.30%和減小17.41%。
2.3 干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性時(shí)空格局變化
在對(duì)降水和蒸發(fā)等各因素分析和數(shù)字化的基礎(chǔ)上,依據(jù)評(píng)價(jià)模型(式3)在ArcGIS中對(duì)各因素圖層進(jìn)行計(jì)算并分級(jí),得到西南地區(qū)縣域尺度干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果(圖3)。為詳細(xì)了解西南地區(qū)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性格局及其動(dòng)態(tài)變化,表2列出了各時(shí)段旱災(zāi)危險(xiǎn)性等級(jí)的縣域個(gè)數(shù)和面積百分比。
可以發(fā)現(xiàn),未來(lái)各時(shí)段西南地區(qū)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性空間格局變化很大。相對(duì)于現(xiàn)階段,未來(lái)西南地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性處于1、2級(jí)的縣域個(gè)數(shù)和面積均呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),而5級(jí)的變化趨勢(shì)則與之相反,旱災(zāi)危險(xiǎn)性明顯增大。尤其在近期,處于旱災(zāi)危險(xiǎn)性5級(jí)的縣域個(gè)數(shù)由現(xiàn)階段的49個(gè)快速增加為236個(gè),面積也占到總面積的50.30%,分別是現(xiàn)階段的4.82倍和6.24倍,是未來(lái)旱災(zāi)危險(xiǎn)性最嚴(yán)重的時(shí)段。到中期和遠(yuǎn)期,西南地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性相對(duì)于近期總體有所減小,但處于5級(jí)的縣域干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性值卻有一定程度增大。需要指出的是,未來(lái)四川省西南部和云南省大部始終是西南地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性最高的區(qū)域,在今后的旱災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理及防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃中需尤為注意。
3 結(jié) 論
本文基于PRECIS區(qū)域氣候模式,模擬了SRES B2情景下西南地區(qū)現(xiàn)階段與未來(lái)時(shí)段潛在蒸散量和地表濕潤(rùn)指數(shù)的變化情況,并對(duì)該地區(qū)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性的時(shí)空格局和變化趨勢(shì)進(jìn)行研究,得到以下主要結(jié)論:
(1)伴隨著全球氣溫升高,未來(lái)西南地區(qū)年均潛在蒸散量將持續(xù)增大,尤其是年均潛在蒸散量超過(guò)
1 000 mm的面積將大幅增加;同時(shí),未來(lái)西南地區(qū)年均地表濕潤(rùn)指數(shù)將逐漸減小,總體呈現(xiàn)變干的趨勢(shì)。
(2)相對(duì)于現(xiàn)階段,未來(lái)西南地區(qū)干旱致災(zāi)危險(xiǎn)性明顯增大,尤其是近期時(shí)段。在近期,西南地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性處于5級(jí)的縣域個(gè)數(shù)和面積百分比分別為236個(gè)和50.30%,分別是現(xiàn)階段的4.82倍和6.24倍。四川省西南部和云南省大部始終是該地區(qū)未來(lái)旱災(zāi)危險(xiǎn)性最高的區(qū)域。
4 討 論
自然災(zāi)害具有自然和社會(huì)雙重屬性,其中致災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估是從自然屬性角度來(lái)評(píng)估干旱危險(xiǎn)性。根據(jù)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析理論[20],在危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素,如人口、GDP、耕地、森林、草原、各種工程設(shè)施等的分布情況,以及遭遇干旱時(shí)這些承災(zāi)體的易損程度、社會(huì)防災(zāi)救災(zāi)能力等,就可以進(jìn)行干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),辨識(shí)出高風(fēng)險(xiǎn)區(qū),為各級(jí)政府開展風(fēng)險(xiǎn)管理提供科學(xué)依據(jù)。通過(guò)查閱《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》、《中國(guó)災(zāi)害性天氣氣候圖集》以及近些年的災(zāi)情資料可以發(fā)現(xiàn),本文對(duì)現(xiàn)階段(1981-2010年)西南地區(qū)旱災(zāi)危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際災(zāi)情發(fā)生區(qū)域基本符合。但由于干旱災(zāi)害形成、發(fā)展及產(chǎn)生后果的復(fù)雜性,影響因子眾多,目前的評(píng)價(jià)結(jié)果尚難以做到與實(shí)際情況完全吻合,有以下幾方面原因:考慮因素的全面性、各干旱等級(jí)權(quán)重值的真實(shí)性、預(yù)估氣候數(shù)據(jù)的誤差以及評(píng)價(jià)模型的科學(xué)性等等,還需要不斷深入研究,作出更符合實(shí)際、更加可信的干旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
本文只選取了SRES B2情景,雖然這一情景是比較符合我國(guó)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的氣候情景,但仍然存在較大不確定性。在以后的研究中,需要進(jìn)一步拓展降低不確定性的方法,在現(xiàn)有情景預(yù)估的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步發(fā)展集合概率預(yù)測(cè)等技術(shù)手段,建立基于多情景多模式的集合概率預(yù)測(cè)情景方案。同時(shí)加強(qiáng)氣候模式模擬研究,提高模擬數(shù)據(jù)精度,降低氣候系統(tǒng)模式的不確定性[21]。
致謝:承蒙中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所許吟隆研究員在論文數(shù)據(jù)方面提供的幫助,在此表示衷心的感謝!
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關(guān)鍵詞:地質(zhì)災(zāi)害;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;GIS
中圖分類號(hào):F416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1概述
地質(zhì)災(zāi)害是在地質(zhì)作用下,地質(zhì)自然環(huán)境惡化,造成人類生命財(cái)產(chǎn)損毀或人類賴以生存與發(fā)展的資源、環(huán)境發(fā)生嚴(yán)重破壞的過(guò)程或現(xiàn)象,是對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)和生存環(huán)境產(chǎn)生損毀的地質(zhì)事件。因而,從該意義上來(lái)講,地質(zhì)災(zāi)害不僅是一種自然現(xiàn)象,而且?guī)в忻黠@的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性。
在以往工程地質(zhì)領(lǐng)域?qū)τ诘刭|(zhì)災(zāi)害的研究中, 多考慮地質(zhì)災(zāi)害的自然屬性,評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)也多從其內(nèi)外影響因素入手,把地質(zhì)災(zāi)害僅作為一種地質(zhì)動(dòng)力活動(dòng),著力于災(zāi)害形成機(jī)制與誘發(fā)條件、發(fā)展規(guī)律等自然特征的分析,度量的指標(biāo)多為穩(wěn)定性程度等。而對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的社會(huì)屬性和與之密切相關(guān)當(dāng)破壞效應(yīng)等注意的不夠。這種狀況越來(lái)越不適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)減災(zāi)研究的需要。誠(chéng)然,對(duì)于單體地質(zhì)災(zāi)害而言,地質(zhì)災(zāi)害自然屬性研究必不可少,但如果從一個(gè)更深的層次來(lái)看,這顯然沒(méi)有考慮到地質(zhì)災(zāi)害的社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性。人類防治地質(zhì)災(zāi)害的最終目的并不是杜絕引起地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)現(xiàn)象或地質(zhì)事件的發(fā)生,而是確保這些地質(zhì)現(xiàn)象或地質(zhì)事件不對(duì)人類造成不可接受的危害。所以從社會(huì)減災(zāi)防災(zāi)意義上講,除了考慮其自然因素,更應(yīng)該考慮其社會(huì)屬性因素,由此才有了地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)除評(píng)價(jià)的概念的產(chǎn)生。
2 對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)概念的認(rèn)識(shí)
目前對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。在聯(lián)合國(guó)教科文組織的一項(xiàng)研究計(jì)劃中,Varnes(1984年)提出了自然災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)的術(shù)語(yǔ)定義,隨后得到了國(guó)際地質(zhì)災(zāi)害研究領(lǐng)域的普遍認(rèn)同,成為了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性、易損性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本模式。地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)可定義為:在一定的區(qū)域時(shí)間限度內(nèi),特定的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象對(duì)生命財(cái)產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等可能造成的損失,即地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)是潛在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性的函數(shù),它可表示為:
式中:R(Risk):地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn),指特定的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象可能造成的損失;H(Hazard):一定地區(qū)范圍內(nèi)某種潛在的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象在一定的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的概率,即地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性;E(Element):給定區(qū)域內(nèi)受特定地質(zhì)災(zāi)害威脅的對(duì)象,包括人口、財(cái)產(chǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等;v(Vulnerability):特定的地質(zhì)災(zāi)害以一定的強(qiáng)度發(fā)生而對(duì)受威脅對(duì)象所造成的損失程度,即受威脅對(duì)象的易損性,它用0~1來(lái)表示,0表示無(wú)損失,1表示完全損失。
綜上所述我們可以看出,地震災(zāi)害的危險(xiǎn)性(H)和受威脅對(duì)象(E)的易損性(v)共同決定了地質(zhì)災(zāi)害的損失大小,是控制地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的(R)的基本條件。因此,地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)驗(yàn)評(píng)價(jià)應(yīng)從下述兩方面進(jìn)行:(1)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià),其與歷史地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)強(qiáng)度和周期性規(guī)律(即災(zāi)害發(fā)生的頻次、規(guī)模、分布強(qiáng)度)以及地質(zhì)災(zāi)害孕育的環(huán)境與形成條件(即地形地貌、地質(zhì)背景、水文氣象、植被和人類工程活動(dòng)等影響因素)密切相關(guān);(2)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性評(píng)價(jià),包括了直接易損性評(píng)價(jià)(受威脅對(duì)象分布與抗災(zāi)能力)和間接易損性評(píng)價(jià)(地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與防災(zāi)能力)2個(gè)方面內(nèi)容。
由于實(shí)際情況的復(fù)雜性,在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中很難對(duì)H、E、V等進(jìn)行精確的定量表示。在這種情況下,可以采用“等級(jí)”的概念,先對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性、社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性進(jìn)行分級(jí),然后再采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
3 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型
目前有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的模型有信息量模型、層次分析等模型,在這里簡(jiǎn)述信息量模型。
根據(jù)實(shí)際情況,將影響地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因素的實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)化為信息量值,并用信息量來(lái)表征地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)影響因素的“貢獻(xiàn)”大小,進(jìn)而評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)程度。信息量用條件概率計(jì)算:
I(X,A)=lg(P(X/A)/P(X)) (3)
式中:I(X,A)為單因素(指標(biāo))X影響地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)A的信息量;
P(X/A)為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)惡化條件下出現(xiàn)X的概率;
P(X)為研究區(qū)影響因素X出現(xiàn)的概率。具體運(yùn)算時(shí),總體概率用樣本頻率計(jì)算,即:
式中:I為某一單元P種因素組合情況下地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)惡化的總信息量;
S為樣本區(qū)總單元數(shù):
N為該區(qū)己知地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)惡化的單元總數(shù);
S1為含有影響因素X的單元個(gè)數(shù);
N1為含有影響因素X的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)惡化單元個(gè)數(shù)。
用總信息量I值作為該單元多種因素共同作用下的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)改善的綜合指標(biāo)。對(duì)I值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(主觀判斷或聚類分析))找出突變點(diǎn)作為分界點(diǎn),將區(qū)域分成若干個(gè)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),由此建立的信息量模型,將作為研究區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型。只要查明研究區(qū)各因素的情況,根據(jù)樣本區(qū)計(jì)算出的信息量值,并將各評(píng)價(jià)單元的諸影響因素的信息量值疊加便可預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。
信息量模型適合于各地質(zhì)災(zāi)害影響要素的信息量比較豐富的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),按統(tǒng)計(jì)方法對(duì)各影響要素進(jìn)行聚類分析,按照一定的閾值,將評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)。
4 基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析
地理信息系統(tǒng)(GIS)是有效表達(dá)、處理以及分析與地理分布有關(guān)的專業(yè)數(shù)據(jù)的技術(shù),它為人們提供了一種快速展示有關(guān)地理信息和分析信息的新的手段和平臺(tái)。從20世紀(jì)80年代以來(lái),GIS在災(zāi)害管理中得到逐步深入的應(yīng)用。
各種地質(zhì)災(zāi)害都是在地球表層一定空間范圍和一定時(shí)間限度內(nèi)發(fā)生的,盡管不同種類的地質(zhì)災(zāi)害之間、同一種類的地質(zhì)災(zāi)害的不同個(gè)體之間大都形態(tài)各異,形成機(jī)理也是千差萬(wàn)別,但它們都是災(zāi)害孕育環(huán)境與觸發(fā)因子共同作用的結(jié)果,而這些都與空間信息密切相關(guān),利用GIS技術(shù)不僅可以對(duì)各種地質(zhì)災(zāi)害及其相關(guān)信息進(jìn)行管理,而且可以從不同空間和時(shí)間的尺度上分析地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與環(huán)境因素之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系,評(píng)價(jià)各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率和可能的災(zāi)害后果。
GIS與傳統(tǒng)意義上的信息系統(tǒng)的根本差異在于:它不僅可以存儲(chǔ)、分析和表達(dá)各類對(duì)象的屬性信息,而且還可以管理空間(圖形)信息,可以使用各種空間分析方法,從空間特征和屬性特征兩個(gè)方面對(duì)多種不同的信息進(jìn)行綜合分析,尋找空間實(shí)體間的相互關(guān)系,分析和處理一定區(qū)域內(nèi)分布的現(xiàn)象和過(guò)程。GIS軟件提供了一些基本的空間分析工具,如區(qū)域疊加分析、緩沖分析、矢量柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、屬性數(shù)據(jù)查詢檢索、數(shù)字高程模型、數(shù)字地面模擬分析等,但僅僅直接利用這些基本的工具進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)分析顯然是不現(xiàn)實(shí)的,還需要結(jié)合專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,如將信息量模型與GIS平臺(tái)相結(jié)合,應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析中。
信息量法模擬和層次分析評(píng)價(jià)模型與GIS的結(jié)合可以從以下幾個(gè)方面考慮:
(1)利用GIS采集數(shù)據(jù)及進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理。GIS具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集與空間分析功能,可以利用它來(lái)采集評(píng)價(jià)所需的數(shù)據(jù)并進(jìn)行管理。GIS對(duì)數(shù)據(jù)的預(yù)處理一是將定性數(shù)據(jù)按照一定的原則定量他;二是利用GIS的自動(dòng)劃分功能形成用于評(píng)價(jià)的圖元區(qū)域。
(2)應(yīng)用信息量法模型可擴(kuò)充GIS的分析評(píng)價(jià)功能。利用GIS的二次開發(fā)功能,選定合適的信息量法模型對(duì)GIS進(jìn)行二次開發(fā),擴(kuò)充GIS的分析評(píng)價(jià)功能,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)分析方法與GIS的結(jié)合。把GIS已經(jīng)剖分的圖元區(qū)域的各種信息存入預(yù)先確定的數(shù)據(jù)庫(kù),然后通過(guò)編寫接口,信息量法模型就可以直接調(diào)用這部分?jǐn)?shù)據(jù)供分析之用。
(3)利用GIS強(qiáng)大的成圖功能,將信息量法模型分析結(jié)果返還到GIS處理成圖,形成最終成果。
這樣就可以在建立一個(gè)基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng),首先在建立評(píng)估區(qū)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分析模型(信息量模型),運(yùn)用GIS的空間分析功能(緩沖區(qū)分析、疊置分析等)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)以及高精度計(jì)算實(shí)現(xiàn)對(duì)多種不同類型的地質(zhì)災(zāi)害(如滑坡、泥石流、巖溶塌陷等)進(jìn)行危險(xiǎn)性分析、易損性分析和最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作都是有序進(jìn)行的,其基本程序見(jiàn)圖1所示。
結(jié)論
(1)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性評(píng)價(jià)兩大內(nèi)容。危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)應(yīng)以歷史危險(xiǎn)性(災(zāi)害發(fā)生的頻率、規(guī)模、程度)和影響災(zāi)害發(fā)生的主要因素(基于災(zāi)害發(fā)育機(jī)理研究)的綜合分析進(jìn)行;易損性評(píng)價(jià)應(yīng)包括受威脅對(duì)象的易損性分析和受威脅對(duì)象的價(jià)值分析2個(gè)方面。
(2) 運(yùn)用GIS開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是必然趨勢(shì),國(guó)外已有許多成功的范例。GIS技術(shù)為地質(zhì)災(zāi)害在專業(yè)評(píng)價(jià)模型(如信息量模型)條件下的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了有效的技術(shù)支持?;贕IS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)較好的實(shí)現(xiàn)了GIS技術(shù)與地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的結(jié)合,能夠充分利用GIS的圖形編輯、屬性管理、空間分析、數(shù)字高程分析等功能優(yōu)勢(shì),快捷方便的實(shí)現(xiàn)一般分析方法與手段難以解決的問(wèn)題。它可以根據(jù)變化了的情況與資料,實(shí)時(shí)性的進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析,進(jìn)一步縮減風(fēng)險(xiǎn)分析的模糊性與不確定性,具有較強(qiáng)的準(zhǔn)確性與客觀性,而這正是常規(guī)分析手段所難以比擬的。
參考文獻(xiàn)
[1]羅元華,張粱.地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法[M].北京:地質(zhì)出版社,1998.
關(guān)鍵詞:山洪災(zāi)害;危險(xiǎn)評(píng)價(jià);接龍鎮(zhèn);GIS
中圖分類號(hào):P931文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16749944(2014)02022305
1引言
山洪災(zāi)害是指由于降雨在山丘區(qū)引發(fā)的洪水災(zāi)害及由山洪誘發(fā)的泥石流、滑坡等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)造成損失的災(zāi)害,具有突發(fā)性、水量集中、破壞力大等特點(diǎn)[1]。我國(guó)地域遼闊,地貌形態(tài)復(fù)雜,暴雨頻發(fā)、人類活動(dòng)劇烈等導(dǎo)致山洪災(zāi)害頻繁發(fā)生且存在地域差異性。我國(guó)山洪災(zāi)害點(diǎn)多面廣、發(fā)生頻繁,每年都要造成重大人員傷亡和基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境的毀滅性破壞,已成為我國(guó)自然災(zāi)害造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的主要災(zāi)種。西南地區(qū)是我國(guó)山洪災(zāi)害發(fā)育最嚴(yán)重的地區(qū),隨著人們對(duì)山區(qū)資源利用強(qiáng)度的加大和自然環(huán)境的改變,使得山洪災(zāi)害有進(jìn)一步加劇的趨勢(shì)[2,3]。重慶市山區(qū)山高坡陡,河流眾多,城鎮(zhèn)多沿江分布,是山洪災(zāi)害頻發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū),山洪災(zāi)害防御的形勢(shì)嚴(yán)峻。通過(guò)深入研究山洪災(zāi)害發(fā)生和分布規(guī)律,從而增強(qiáng)防御山洪災(zāi)害的預(yù)見(jiàn)性和科學(xué)性,把握防災(zāi)抗災(zāi)的主動(dòng)權(quán)。
本文選取重慶市巴南區(qū)接龍鎮(zhèn)為研究對(duì)象,在構(gòu)建山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上,將山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)技術(shù)[4]與GIS技術(shù)相結(jié)合,分析山洪孕災(zāi)環(huán)境與致災(zāi)因子空間分布規(guī)律,利用層次分析法和加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性綜合分區(qū)研究。
2研究區(qū)域
接龍鎮(zhèn)位于重慶市巴南區(qū)東南部,是重慶市巴南區(qū)“一城五鎮(zhèn)”發(fā)展戰(zhàn)略的中心鎮(zhèn)之一,人口眾多,社會(huì)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)。全鎮(zhèn)幅員面積為196.36km2,整體海拔為255~1025m。屬低山孤丘區(qū),境內(nèi)多低山丘陵,地形起伏較大,整體呈現(xiàn)東西兩端高于中部并向北邊傾斜的地勢(shì)特點(diǎn)。接龍鎮(zhèn)雨量充沛,全年平均降水量1100mm。近年來(lái),隨著巴南區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,極端天氣的日趨增多,造成了山洪災(zāi)害的頻發(fā)。據(jù)山洪歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)顯示:2001~2009年接龍鎮(zhèn)共發(fā)生41次滑坡、泥石流等山洪災(zāi)害,累計(jì)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2400萬(wàn)元人民幣,鎮(zhèn)域范圍山洪災(zāi)害防治工作任務(wù)艱巨。
3數(shù)據(jù)來(lái)源
(1)地理數(shù)據(jù):接龍鎮(zhèn)所在1∶10000地形圖16幅,重慶市土地利用現(xiàn)狀圖;
(2)降水?dāng)?shù)據(jù):接龍鎮(zhèn)歷年降雨情況數(shù)據(jù)、重慶市氣象站點(diǎn)暴雨站點(diǎn)數(shù)據(jù)以及重慶市暴雨等值線圖等;
(3)歷史災(zāi)情數(shù)據(jù):接龍鎮(zhèn)2001~2009年山洪災(zāi)害歷史數(shù)據(jù);
(4)研究區(qū)相關(guān)的各種自然和社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料等。
4山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法
4.1山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取與權(quán)重計(jì)算
4.1.1指標(biāo)選取與分級(jí)賦值
影響山洪災(zāi)害的因素很多,其發(fā)生是多種因素綜合作用的結(jié)果。山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性主要取決于天氣和下墊面等自然因素[5]。根據(jù)相關(guān)規(guī)定[1],參考山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)相關(guān)研究[6~12],結(jié)合研究區(qū)域的實(shí)際情況,綜合考慮孕災(zāi)環(huán)境因子和致災(zāi)因子對(duì)研究區(qū)山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性的影響,從而進(jìn)行相應(yīng)指標(biāo)的選取。其中孕災(zāi)環(huán)境因子主要考慮降水和下墊面因素,選取年均降水量、地形坡度、地形起伏度、植被覆蓋率、路網(wǎng)密度、居民點(diǎn)密度、歷史災(zāi)害點(diǎn)密度共7個(gè)指標(biāo);致災(zāi)因子主要考慮降水因素和水系因素,選取匯流累積量、暴雨強(qiáng)度、河網(wǎng)密度共3個(gè)指標(biāo)。在研究已獲得的孕災(zāi)環(huán)境綜合分區(qū)結(jié)果基礎(chǔ)上,綜合考慮孕災(zāi)環(huán)境(x1)、匯流累積量(x2)、暴雨強(qiáng)度(x3)和河網(wǎng)密度(x4)共4個(gè)指標(biāo)對(duì)山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性的影響,構(gòu)建山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系并對(duì)各指標(biāo)分級(jí)賦值。將4個(gè)指標(biāo)分為4級(jí)賦值,各指標(biāo)4個(gè)分區(qū)等級(jí)賦值之和為100。指標(biāo)體系的具體分級(jí)賦值見(jiàn)表1。表1接龍鎮(zhèn)山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系
指標(biāo)分級(jí)與賦值極高危險(xiǎn)區(qū)高危險(xiǎn)區(qū)中危險(xiǎn)區(qū)低危險(xiǎn)區(qū)孕災(zāi)環(huán)境(x1)分級(jí)>7373-5656-3250005000-10001000-10085.7585.75-82.2584-82.251.51.5-1.01.0-0.5
指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算方法有很多,根據(jù)簡(jiǎn)單實(shí)用性的原則,本次選擇層次分析法進(jìn)行計(jì)算。層次分析法源自美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty于20世紀(jì)70年代提出的“分析的遞階過(guò)程(Analytic Hierarchy Process)”,又稱AHP法[13~15]。它是一種定性和定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法,能夠?qū)Q策者的經(jīng)驗(yàn)判斷定量化?;?0位專家的判斷評(píng)分構(gòu)造判斷矩陣,利用和積法計(jì)算得到山洪災(zāi)害危險(xiǎn)指標(biāo)孕災(zāi)環(huán)境(x1)、匯流累積量(x2)、暴雨強(qiáng)度(x3)和河網(wǎng)密度(x4)的權(quán)重值,分別為0.2272、0.4231、0.2272和0.1225,并通過(guò)了一致性檢驗(yàn)。
4.2山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)獲取
在構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系基礎(chǔ)上,收集大量相關(guān)數(shù)據(jù)資料,并利用GIS技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和處理,并將各指標(biāo)數(shù)據(jù)圖層進(jìn)行柵格化處理,柵格單元大小取100m×100m。
4.2.1孕災(zāi)環(huán)境數(shù)據(jù)獲取
本研究中將已得到的孕災(zāi)環(huán)境綜合分區(qū)作為山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)的一個(gè)指標(biāo)。孕災(zāi)環(huán)境綜合指數(shù)值采用多因素綜合指數(shù)法對(duì)7個(gè)孕災(zāi)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析加權(quán)疊加計(jì)算而得。各孕災(zāi)指標(biāo)數(shù)據(jù)的獲取方法如下所述。
(1)年均降水量:利用重慶市周邊149個(gè)氣象站點(diǎn)年均降雨量觀測(cè)數(shù)據(jù),與站點(diǎn)經(jīng)度、緯度和高程之間進(jìn)行線性回歸分析,建立線性回歸方程,利用ArcGIS軟件中柵格計(jì)算器計(jì)算模擬得到接龍鎮(zhèn)年均降水量分布圖。
(2)地形坡度數(shù)據(jù):以1∶10000地形圖為基礎(chǔ),利用ArcGIS軟件空間分析功能生成TIN,按照100m×100m柵格化處理得到研究區(qū)DEM(數(shù)字高程模型),并提取出坡度信息。
(3)地形起伏度:在ArcGIS軟件空間分析模塊中移動(dòng)窗口功能支持下,調(diào)整窗口大小,最終選取1.1km×1.1km窗口大小統(tǒng)計(jì)接龍鎮(zhèn)的地形起伏度。
(4)植被覆蓋率:利用接龍鎮(zhèn)土地利用現(xiàn)狀圖,結(jié)合實(shí)地野外調(diào)研情況以及專家意見(jiàn)對(duì)各土地利用類型的植被覆蓋率進(jìn)行賦值而得到。
(5)路網(wǎng)密度、居民點(diǎn)密度和歷史災(zāi)害點(diǎn)密度:以接龍鎮(zhèn)DEM數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用ArcGIS軟件水文分析功能提取劃分得到127個(gè)小流域。以各小流域?yàn)榻y(tǒng)計(jì)單元,結(jié)合路網(wǎng)數(shù)據(jù)、居民點(diǎn)分布數(shù)據(jù)和接龍鎮(zhèn)2001~2009年山洪災(zāi)害歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),利用ArcGIS軟件空間疊加和統(tǒng)計(jì)分析功能得到各小流域中道路總長(zhǎng)度、居民點(diǎn)總面積和歷史災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量,并分別除以所在小流域面積計(jì)算得到路網(wǎng)密度、居民點(diǎn)密度和歷史災(zāi)害點(diǎn)密度。
依據(jù)各指標(biāo)實(shí)際情況和專家意見(jiàn),將各指標(biāo)劃分為極高易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)4個(gè)等級(jí)并對(duì)其分別進(jìn)行賦值,其中最大值為100,最小值為0。同時(shí)采用層次分析法和專家評(píng)分法得到山洪災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境7個(gè)指標(biāo)的權(quán)重值分別是0.1588、0.3498、0.1035、0.0435、0.0675、0.0306和 0.2463,并通過(guò)一致性檢驗(yàn)。最后采用多因素綜合指數(shù)法計(jì)算得到山洪災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境綜合指數(shù),對(duì)其設(shè)置相應(yīng)閾值得到山洪災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境分區(qū)圖(圖1)。
4.2.2致災(zāi)因子數(shù)據(jù)獲取
(1)暴雨強(qiáng)度:基于重慶市暴雨等值線圖和相關(guān)歷史資料,利用ArcGIS軟件空間插值功能,采用反距離加權(quán)法,模擬得到接龍鎮(zhèn)暴雨強(qiáng)度分布情況,并按照指標(biāo)體系進(jìn)行量化分級(jí)得到暴雨強(qiáng)度量化分值圖(圖2)。
(2)匯流累積量:基于接龍鎮(zhèn)無(wú)洼地DEM,利用GIS水文分析功能,計(jì)算水流方向匯流經(jīng)過(guò)每個(gè)柵格單元的柵格數(shù)量總和,并按照4個(gè)等級(jí)量化賦值得到匯流累積量量化分值圖(圖3)。
(3)河網(wǎng)密度:根據(jù)接龍鎮(zhèn)DEM,利用ArcGIS軟件水文分析功能,提取出矢量化河網(wǎng)數(shù)據(jù)。然后在已獲得的各小流域?yàn)榛A(chǔ),利用空間疊加分析與空間統(tǒng)計(jì)分析功能,統(tǒng)計(jì)落在每個(gè)小流域內(nèi)的河網(wǎng)總長(zhǎng)度,除以小流域面積,計(jì)算出每個(gè)小流域的河網(wǎng)密度。最后結(jié)合量化標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系對(duì)河網(wǎng)密度進(jìn)行分級(jí)量化得到河網(wǎng)密度量化分值圖(圖4)。
5山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)
5.1山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型
山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性分析是對(duì)某區(qū)域山洪災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境或致災(zāi)因子的各種自然屬性特征的概率分布做出評(píng)價(jià)[5]。接龍鎮(zhèn)山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[16]。加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法綜合考慮各指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)因子的影響程度,將各個(gè)指標(biāo)的作用大小綜合起來(lái),用數(shù)量化指標(biāo)加以集中,其計(jì)算公式如下:
5.2山洪災(zāi)害危險(xiǎn)綜合分區(qū)與評(píng)價(jià)
根據(jù)已獲取的山洪災(zāi)害危險(xiǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)以及指標(biāo)權(quán)重,通過(guò)對(duì)各指標(biāo)影響情況的分析,利用山洪危險(xiǎn)綜合指數(shù)計(jì)算模型,采用加權(quán)綜合利用ArcGIS軟件空間分析技術(shù)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行疊加分析,得到研究區(qū)100m×100m柵格單元的山洪災(zāi)害危險(xiǎn)綜合指數(shù)值,如圖5所示。
6結(jié)論與討論
(1)山洪災(zāi)害是我國(guó)自然災(zāi)害造成人員傷亡的主要災(zāi)種,其造成的基礎(chǔ)設(shè)施損毀、生態(tài)環(huán)境破壞也十分嚴(yán)重,已成為我國(guó)防洪減災(zāi)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。西南地區(qū)山區(qū)丘陵鎮(zhèn)域山洪災(zāi)害對(duì)鎮(zhèn)域人民的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成重大威脅,進(jìn)行山洪災(zāi)害危險(xiǎn)合理分區(qū)研究,可對(duì)建立鎮(zhèn)域山洪災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)機(jī)制以及為政府的防災(zāi)減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)。
(2)以山區(qū)鎮(zhèn)域?yàn)檠芯繂卧x取孕災(zāi)環(huán)境、匯流累積量、暴雨強(qiáng)度和河網(wǎng)密度4個(gè)指標(biāo)構(gòu)建了山區(qū)鎮(zhèn)域山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,并在GIS技術(shù)支持下,獲取了各個(gè)指標(biāo)的評(píng)估數(shù)據(jù)。 利用層次分析法和專家評(píng)分法得到各指標(biāo)的權(quán)重值。
(3)采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建山洪災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型,計(jì)算得到接龍鎮(zhèn)山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù),同時(shí)依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各危險(xiǎn)等級(jí)的閾值將山洪災(zāi)害危險(xiǎn)分為4個(gè)等級(jí),最終得到山洪災(zāi)害危險(xiǎn)綜合分區(qū)。從分析結(jié)果可以看出:接龍鎮(zhèn)山洪災(zāi)害危險(xiǎn)綜合指數(shù)值處于8~69之間,全鎮(zhèn)范圍內(nèi)約80.53%的地區(qū)處于中等危險(xiǎn)區(qū),山洪災(zāi)害危險(xiǎn)對(duì)全鎮(zhèn)的潛在影響情況不容忽視,山洪災(zāi)害防治預(yù)警工作不容懈怠。
(4)由于山洪災(zāi)害發(fā)生的復(fù)雜性與不確定性,影響因子眾多,結(jié)合實(shí)際情況選取哪些因子能更加全面地作為不同區(qū)域山洪危險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo),有待進(jìn)一步的探討和完善。
(5)本文只對(duì)山區(qū)鎮(zhèn)域山洪災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析研究,可進(jìn)一步對(duì)山洪災(zāi)害社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性進(jìn)行分析研究,對(duì)山區(qū)鎮(zhèn)域山洪災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。
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關(guān)鍵詞:沖刷;公路邊坡;工程防護(hù);理論依據(jù)
引言
路基坡面沖刷是公路沿線一個(gè)常見(jiàn)的病害問(wèn)題,在我國(guó)北方黃土地區(qū)修建公路時(shí),線路開挖導(dǎo)致自然侵蝕加速,加速了沖刷的進(jìn)程。同時(shí),由于邊坡的常年,邊坡發(fā)生變形、病害以及破壞的幾率增大,其中水流的沖刷破壞最為顯著,由于水流沖刷產(chǎn)生的邊坡破壞明顯增加,嚴(yán)重影響公路正常安全運(yùn)營(yíng)和增大養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。因此,進(jìn)行沖刷防護(hù)的合理設(shè)計(jì)、沖刷機(jī)理分析和量化是不可缺少的。
1 坡面沖刷研究現(xiàn)狀
坡面沖刷研究很早就已經(jīng)開始,經(jīng)歷了將近幾十年的發(fā)展歷程,科學(xué)界對(duì)坡面沖刷已經(jīng)形成了相對(duì)比較全面的認(rèn)識(shí)。國(guó)內(nèi)外對(duì)坡面沖刷進(jìn)行了大量的研究。以坡面的流速研究為例,不同學(xué)者通過(guò)各自的研究得到了不同的坡面流速公式。1978-1988年江忠善在全面收集國(guó)內(nèi)外坡面流流速的基礎(chǔ)上,結(jié)合自己的試驗(yàn)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)分析,得到黃土區(qū)坡面流速公式[1-2]。Guy等人系統(tǒng)地研究了坡面流流速的影響因素[3],F(xiàn)oster首次利用模擬細(xì)溝模擬了流速與坡度相互關(guān)系[4],Govesrs做了相關(guān)的室內(nèi)試驗(yàn)提出了坡度、流量、流速的函數(shù)關(guān)系[5]。
在坡面沖刷方面,大致分為三種觀點(diǎn):
(1)沖刷與流量和坡度都有關(guān),且流量對(duì)流速的影響大于坡度。
(2)沖刷與坡度無(wú)關(guān),僅是流量的簡(jiǎn)單函數(shù)。
(3)坡面沖刷中,流速沿細(xì)溝呈正態(tài)分布,主要受流量和坡度的影響且坡度的影響大于流量。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn):“坡度的影響大于流量對(duì)坡面沖刷的影響”是目前主要的研究趨勢(shì)。
2坡面沖刷機(jī)理
坡面沖刷過(guò)程包括降雨濺擊和徑流沖刷引起土顆粒分離、泥沙轉(zhuǎn)移和沉積三大過(guò)程,其中徑流沖刷占據(jù)主導(dǎo)地位。降雨濺擊是形成沖刷的最初形式。當(dāng)雨滴平均落速達(dá)到一定值時(shí),土顆粒受到侵蝕而濺起,又分為干濺階段、泥濺階段和層狀侵蝕階段。雨滴落速繼續(xù)增大到一定程度時(shí),隨著水流的繼續(xù)增大,在坡度較陡的坡面上,形成了水深較淺的溝狀徑流。隨著水流的繼續(xù)增大,向下不斷地將侵蝕土壤分離、游離形成泥沙。
2.1 水流中土的受力分析
坡面沖刷產(chǎn)生時(shí),坡面上的土顆粒受到自身重力、粒間粘結(jié)力、滲透壓力等多個(gè)力的相互作用,土顆粒的運(yùn)動(dòng)形式表現(xiàn)為穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、遷移、趨于穩(wěn)定沉積。主要體現(xiàn)在:
(1)土顆粒浮容重。即土顆粒在水流中受到自身重力和水浮力的雙重作用下,形成的合力。
(2)滲透壓力。土壤自身具備一定的滲透性,當(dāng)雨水流經(jīng)土壤時(shí),部分水流會(huì)入滲進(jìn)入土壤,產(chǎn)生與入滲方向一致的滲透壓力。
(3)土顆粒間的離散力。土顆粒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,不同顆粒運(yùn)動(dòng)方向不一致,相互摩擦碰撞,產(chǎn)生相互作用力,即為土顆粒間的離散力。除此以外,坡面滑動(dòng)需要一個(gè)初始起動(dòng)力。當(dāng)水流速度達(dá)到能使坡面活動(dòng)的起始速度時(shí),便產(chǎn)生了坡面滑動(dòng)滑坡。
2.2 路基坡面沖刷強(qiáng)度
坡面沖刷強(qiáng)度可看作坡面流的沖刷能力,包括推移沖刷(土中粒徑較大部分)和懸移沖刷(土中粒徑較小部分)兩部分。故而產(chǎn)生了坡面流推移沖刷能力和坡面流懸移沖刷能力。顆粒在水流中以沉速ω下沉,但懸移質(zhì)的重心作為一個(gè)整體基本保持在一定高程,這意味著水流必須以ω的速度將顆粒群舉起。
3 坡面沖刷防護(hù)措施
對(duì)于坡面沖刷防護(hù)而言,工程中常用的防護(hù)技術(shù)可分為工程防護(hù)、植被防護(hù)和綜合防護(hù)三類。工程防護(hù)以土工結(jié)構(gòu)物為主要防護(hù)措施,穩(wěn)定性較高,但對(duì)自然生態(tài)的破壞特別嚴(yán)重;植物防護(hù)以栽種植物,利用植物的相關(guān)特性達(dá)到防護(hù)的目的,但對(duì)植物的要求較高,同時(shí)受地域影響比較重;綜合防護(hù)是將工程防護(hù)和植物防護(hù)相結(jié)合,兼顧了邊坡加固、邊坡水土保持及生態(tài)恢復(fù),效果比較顯著。
4 結(jié)束語(yǔ)
(1)流速對(duì)路基坡面沖刷起到主要作用。坡面流流速與路基坡面坡度和坡面水流流量有直接關(guān)系。
(2)路基的坡面沖刷存在臨界條件。只有當(dāng)坡面上土達(dá)到起動(dòng)拖曳力和起動(dòng)流速時(shí),才會(huì)產(chǎn)生坡面沖刷現(xiàn)象。并且在沖刷過(guò)程中,徑流平均流速并不是一直隨坡度增加而增加,而是存在一定的臨界值,平均單寬徑流能耗在隨坡度的變化過(guò)程中也存在臨界極值。
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