成都山地所在泥石流預警和動力參數反演研究方面取得重要進展

文章来源:成都山地所 发表时间:2020-12-24

  泥石流發生往往具有突發性和隱蔽性,很難做到主動監測預警。盡管室內、室外試驗以及數值模擬在理解泥石流動力過程方面取得了一定進展,但由于缺乏直接數據,全面理解泥石流動力演化還存在很大挑戰。成都山地所何思明研究員團隊張振博士與瑞士蘇黎世聯邦理工學院,瑞士森林、雪與景觀研究所以及荷蘭烏德勒支大學合作,建立了一種全新的基于泥石流地震動信號的反演分析模型。 

  近年來,隨著環境地震學的快速發展,地震動信號作爲一種潛在監測數據正被逐漸用于地質災害評估。但由于泥石流在運動過程中對溝道沖擊産生的地震動信號一般集中在高頻域,而高頻信號的複雜性限制了泥石流動力參數的評估。何思明研究員團隊利用布設在泥石流溝道的力板監測泥石流沖擊力、地震動信號以及視頻資料,分析了瑞士Illgraben泥石流溝14場泥石流過程。基于全新的地震動信號反演物理模型模擬了泥石流高頻地震信號傳播,評估泥石流運動過程中對溝道垂直和水平向沖擊力演化過程。 

  研究發現,泥石流沖擊力、泥石流重量與粗顆粒尺寸之間存在很好的相關性;地震動信號數據可以識別出泥石流中大塊石數量和分布;在泥石流運動過程中沖擊力隨溝道地形快速變化,並隨較大規模泥石流運動演進逐漸增加,而規模較小泥石流則減小,這反映了泥石流在運動過程中的顆粒分選、侵蝕以及沈積過程影響。 該研究結果使得將地震動信號數據用于泥石流運動演進過程評估、監測預警成爲可能。 

  研究成果得到國家重點研發計劃課題(2017YFC1501003)、國家自然科學基金重大項目課題(41790433)支持。 相關成果已在線發表在自然指數期刊Geophysical Research Letters上。 

  鏈接:https://doi.org/10.1029/2020GL088994 

研究區域

反演力的空間演化及與實測數據的對比

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