科学视点

成都山地所等基于地震动信号反演分析评估泥石流

  近日,中科院水利部成都山地灾害与环境研究所研究员何思明团队博士张振与瑞士苏黎世联邦理工学院,瑞士联邦森林、雪与景观研究所以及荷兰乌得勒支大学研究人员合作,建立了一种全新的基于泥石流地震动信号的反演分析模型。相关成果在线发表于《地球物理研究通讯》。

  泥石流往往具有突发性和隐蔽性,很难主动监测预警。尽管室内、室外试验以及数值模拟在理解泥石流动力过程方面取得了一定进展,但由于缺乏直接数据,全面理解其动力演化仍是一大挑战。

  近年来,随着环境地震学的快速发展,地震动信号作为一种潜在监测数据正被逐渐用于地质灾害评估。但泥石流在运动过程中对沟道冲击产生的地震动信号一般集中在高频域,高频信号的复杂性限制了泥石流动力参数的评估。何思明团队利用布设在泥石流沟道的力板监测泥石流冲击力、地震动信号以及视频资料,分析了瑞士Illgraben泥石流沟14场泥石流过程。研究人员基于全新的地震动信号反演物理模型,模拟了泥石流高频地震信号传播,评估了泥石流运动过程中对沟道垂直和水平向冲击力演化过程。

  研究发现,泥石流冲击力、泥石流重量与粗颗粒尺寸之间存在很好的相关性;地震动信号数据可以识别出泥石流中大块石数量和分布;在泥石流运动过程中冲击力随沟道地形快速变化,并随较大规模泥石流运动演进逐渐增加,而规模较小泥石流则减小,这反映了泥石流在运动过程中的颗粒分选、侵蚀以及沉积过程的影响。该研究结果使得将地震动信号数据用于泥石流运动演进过程评估、监测预警成为可能。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2020GL088994


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