泥石流發(fā)生往往具有突發(fā)性和隱蔽性,很難做到主動監(jiān)測預(yù)警。盡管室內(nèi)、室外試驗(yàn)以及數(shù)值模擬在理解泥石流動力過程方面取得了一定進(jìn)展,但由于缺乏直接數(shù)據(jù),全面理解泥石流動力演化還存在很大挑戰(zhàn)。成都山地所何思明研究員團(tuán)隊(duì)張振博士與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院,瑞士森林、雪與景觀研究所以及荷蘭烏德勒支大學(xué)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(huán)境地震學(xué)的快速發(fā)展,地震動信號作為一種潛在監(jiān)測數(shù)據(jù)正被逐漸用于地質(zhì)災(zāi)害評估。但由于泥石流在運(yùn)動過程中對溝道沖擊產(chǎn)生的地震動信號一般集中在高頻域,而高頻信號的復(fù)雜性限制了泥石流動力參數(shù)的評估。何思明研究員團(tuán)隊(duì)利用布設(shè)在泥石流溝道的力板監(jiān)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?;谌碌牡卣饎有盘柗囱菸锢砟P湍M了泥石流高頻地震信號傳播,評估泥石流運(yùn)動過程中對溝道垂直和水平向沖擊力演化過程。
研究發(fā)現(xiàn),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(guān)性;地震動信號數(shù)據(jù)可以識別出泥石流中大塊石數(shù)量和分布;在泥石流運(yùn)動過程中沖擊力隨溝道地形快速變化,并隨較大規(guī)模泥石流運(yùn)動演進(jìn)逐漸增加,而規(guī)模較小泥石流則減小,這反映了泥石流在運(yùn)動過程中的顆粒分選、侵蝕以及沉積過程影響。 該研究結(jié)果使得將地震動信號數(shù)據(jù)用于泥石流運(yùn)動演進(jìn)過程評估、監(jiān)測預(yù)警成為可能。
研究成果得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題(2017YFC1501003)、國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目課題(41790433)支持。 相關(guān)成果已在線發(fā)表在自然指數(shù)期刊Geophysical Research Letters上。
鏈接:https://doi.org/10.1029/2020GL088994
研究區(qū)域
反演力的空間演化及與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比