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原文传递中巴喀喇昆仑公路沿线潜在滑坡识别、发育规律分析与危险性评价

论文题名：	中巴喀喇昆仑公路沿线潜在滑坡识别、发育规律分析与危险性评价
关键词：	公路养护;滑坡识别;发育规律;危险性评价
摘要：	中巴喀喇昆仑公路（下文称中巴公路）是中巴经济走廊的核心通道，穿越了昆仑山脉、帕米尔高原、喀喇昆仑山脉和喜马拉雅山脉，该区域是世界上地质环境最为复杂、地貌类型最为多样、地震活动最为多发的区域之一。中巴公路修建代价巨大，每1公里就有1人受伤，每3公里就有1名中国人献出生命。部分路段曾改线、重建，严重的滑坡灾害直接影响中巴公路安全运营和沿线村镇人民的安全。滑坡地质灾害识别与编目，是滑坡易发性、危险性乃至风险评价的基础和前提，滑坡易发性、危险性评价是灾害防治、防范与减轻风险的关键。然而，目前已有的相关研究尚未完全解决中巴公路全线潜在滑坡识别难题，尚未获得完整的滑坡识别编目数据库；全线滑坡发育特征与成因机制缺少系统性揭示；缺乏最新的基于潜在滑坡的易发性评价、地震滑坡危险性评价研究，因此并未回答中巴公路沿线哪些区段滑坡多发易发、哪些区段滑坡灾害问题严重、及其差异背后的内在成因机制等科学问题。针对这些技术难题和科学问题，亟需开展全面系统的研究，为中巴公路沿线滑坡灾害防治和中巴公路、中巴经济走廊安全运营提供科学支撑。　　本研究在收集研究区地质环境、历史灾害资料和基础数据的基础上，基于InSAR等多源遥感监测与识别、野外验证与调查、地统计及空间分析，系统开展了中巴公路沿线滑坡识别编目、分布规律与孕灾机制分析；建立了基于图像处理的斜坡单元划分方法，开展了基于斜坡单元和机器学习建模公路全线滑坡易发性、基于Newmark模型的地震滑坡危险性评价研究。主要获得如下成果和认识：　　（1）识别了中巴公路全线762处潜在滑坡，其中，复合型滑坡57处，崩塌型126处，碎屑流167处，不稳定斜坡412处。InSAR监测识别准确率为66.74%。中巴公路全线滑坡主要分布在巴基斯坦红其拉甫以南、洪扎河谷和中国塔什库尔干河谷、盖孜河谷等区段，揭示了中巴公路巴基斯坦段沿线滑坡面积较大而国内段沿线滑坡面积小的特征；总结了中巴公路沿线滑坡分布的四级区段特征：布伦口至塔什库尔干、洪扎河谷（红其拉甫至查尔特）、萨津至白沙姆，三区段为滑坡密集区；盖孜河谷、加格特至奇拉斯段为滑坡次密集区段；塔什库尔干河谷（南段）、奇拉斯至萨津段为滑坡较密集区；查尔特至加格特、白沙姆至塔科特段为滑坡稀疏分布区。　　（2）揭示了中巴公路全线滑坡发育规律及差异性发育特征的成因机制：①滑坡发育与地形地貌密切相关，在相对高差较大的边坡（200-550m）、坡度25-40°区间、东-南东-南-南西坡向范围内滑坡最为集中发育。②在岩性较为软弱或软硬岩相间区域，滑坡成片发育。国内段，集中分布于第四纪沉积物分布区，国外段则较多分布于泥岩、板岩等软弱岩层区。③滑坡沿活动断裂带成群、成带状分布，地震与断层以及地形放大效应等其他因素耦合作用，促进滑坡发育。④人类活动密集区域是滑坡高发区域。⑤中巴公路及洪扎河谷滑坡地形坡高、后缘高程与滑坡面积参数之间的幂指数关系。　　（3）针对滑坡高发区——洪扎河谷，首次综合利用多角度观测InSAR及光学遥感解译，完成了断裂带滑坡精细监测与识别、滑坡发育特征与成因研究。①洪扎河谷滑坡发育和分布主要受到岩性、海拔及高差、坡度、坡向等因素控制；距道路、水系、断层及震中越近，滑坡越易发。②建立了洪扎河谷滑坡面积-体积幂律模型公式，预测了本研究识别滑坡的体积。③揭示了洪扎河谷活动滑坡“高位—大面积—大高差—大坡度—高形变速率”活动特征，初步讨论了活动断裂—海拔—季节性冻土冻融—温度—侵蚀综合控制的成因机制。④洪扎河谷内滑坡主要分布在洪扎河北侧，滑坡灾害隐患与侵蚀过程、人类活动密切相关。　　（4）以斜坡为评价单元，基于支持向量机分类模型（SVC）完成滑坡易发性评价预测。①在整个中巴公路沿线，滑坡高易发性和极高易发性区域的面积占研究区域总面积的 12.93%。主要分布于盖孜河谷、红其拉甫、洪扎河谷和苏斯特等地区，与识别滑坡的密集分布特征具有良好的一致性。这些区域具有地形陡峭、山高谷深、冰川影响剧烈等特点，滑坡高易发。本研究识别的762处潜在滑坡中，有753处位于高、极高易发区，占98.82%。②在洪扎河谷，高易发性边坡单元主要分布在洪扎河北岸，与识别滑坡分布规律相一致。洪扎河谷北岸村庄多，人口密度大，建筑密集。以近期中巴公路沿线滑坡灾害案例，验证了滑坡易发性等级为高的区段。区域滑坡易发性预测，作为滑坡识别编目的补充，评价结果对该区域滑坡易发性区划与风险防范具有指导作用。　　（5）论文采用50年超越概率10%（这一超越概率水平下地震重复周期约为475年）的地震动峰值加速度进行中巴公路沿线地震滑坡危险性预测研究。评价结果显示，研究区处于高、极高危险区的斜坡单元数量为2931个，面积为3945.72 km2，占全区面积的21.95%。本研究识别的762处潜在滑坡中，有252处位于高、极高危险区，占 33.07%。中巴公路巴基斯坦段有多区段公路沿线斜坡处于高、极高危险区，集中在苏斯特至洪扎河谷南端查尔特、吉尔吉特和加格特部分区域、及萨津至达苏局部区域。塔什库尔干帕米尔高原山前局部斜坡、盖孜河谷段公路沿线多数斜坡处于高、极高危险区。这些区段，断裂带、地震点分布密集，为滑坡发育发生提供内动力来源。最后，基于评价结果和研究期间多次调查的滑坡对中巴公路危害特征，提出了针对性防治措施建议。　　潜在滑坡识别编目及评价研究成果可以直接应用于中巴公路灾害风险详查、评价和防治规划研究。
作者：	苏晓军
专业：	地理学
导师：	孟兴民;张毅
授予学位：	博士
授予学位单位：	兰州大学
学位年度：	2023