Otomura台风诱发滑坡的管理（日本）外文翻译资料

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Otomura台风诱发滑坡的管理（日本）

Kazunori Fujisawa^a ,Gianluca Marcato^b, Yasuhiro Nomura^a , Alessandro Pasuto^b

^a PWRI - 公共工作研究所，茨城县筑波市南原市1-6，日本3058516

^b CNR-IRPI - 国家研究委员会，水文地质保护研究所，C.so Stati Unit，4，35127 Padova，意大利

摘要：2004年1月末，在日本奈良县靠近Otomura的地方，沿国道168的挡土墙上出现了裂缝和沉降等不稳定性证据。这条道路作为客车和卡车的距离路线的一个漫长的战略角色，因此进行详细调查和不断监测，以便管理诱发的风险情况。六个月后，8月10日，由于八月第一周袭击日本的台风10号和11号的强降雨造成的一个大滑坡。现场和网站的空中调查是第一次出现后不久进行滑坡运动的地貌证据，监控系统立即成立。滑坡位移是自运动的早期阶段，道路交通严格的控制以尽可能减少损坏。本文阐述了滑坡活化的影响，并且进行了调查，以评估滑坡灾害和预测失效时间。适当的风险管理方法，旨在提高公共安全，对风险控制和危机减缓行动也进行了讨论。

关键词：滑坡 风险管理 监控 预测 札幌市 日本

文章信息

文章历史：2010年9月27日接受 在线可用2010年10月8日

copy;2010 Elsevier B.V.保留所有权利

1、介绍

从地貌的角度来看，日本是一个非常动态的人口密集的国家。因此，主要的自然灾害（火山，水文地质，地震等），如果它们没有充分的管理可能会导致严重的损坏和人的生命的损失。此外，在夏季期间日本群岛经常受到暴烈的台风袭击，极端强降雨造成的风险情况不仅仅在于水文网络（这是由于地形原因不是开发的特别好），也给整个山坡造成影响。在某些情况下，由于高频的地震冲击，后者已经接近极限平衡条件。

土地基础设施，运输和旅游部（MLIT，1 998年）在日本映射11,288个易发生滑坡的危险场所。因此，为了利用数量有限的资金和技术来尽量减少山体滑坡的社会影响，网站需要稳定优先，应提前进行有效的预防措施以及有效的保留工程。涉及评估的风险管理和风险控制被广泛用于解决这些问题。

本文涉及台风引发的山体滑坡案例Otomura（奈良县，日本），收集了从触发到崩溃的大量运动学数据。钻了几个钻孔，并建立了一个记录故障阶段的视频系统的监控系统。自2004年1月以来进行的所有活动，以及安装的仪器仪表允许管理国道168号公路并将现象所产生的社会影响降到最低。通过分析运动速度来预测失败时间，这对风险管理非常有用。

⁎ 通讯作者。 电话： 39 498295830; 传真： 39 498295827。

电子邮件地址：marcato@irpi.cnr.it（G. Marcato）。

0169-555X / $ - 参见前言copy;2010 Elsevier B.V.保留所有权利。

doi：10.1016 / j.geomorph.2010.09.027

2、不稳定过程概述

2004年是日本特别关键的一年，因为袭击该国的台风很多。从春天晚些时候开始，持续

到夏天，几个重型低压系统对日本群岛的影响非常激烈，在某些情况下也是长时间的降雨。他们在很大一部分地区造成了基础设施的巨大破坏和许多山体滑坡。奈良县所在的Ui区位于本州岛的中南部，是四个主要岛屿中最大的一个，共占据日本领土的98％。这个地区经常受到太平洋地区的热带台风的影响，然后向日本西北移动。

2004年1月，在奈良县Otomura村附近的国道168号公路上发现右裂缝产生（图1）。

考虑到这条路线的重要性，奈良县立即启动监督和监测系统，以保证安全运输的车辆。在这个阶段，监测系统基本上由裂缝上安装的应变计组成。然而，5月3日，由于发生了一个在20米宽的立面上的紧贴上坡表面的土壤滑坡，必须关闭交通道路。

此外，6月下旬伴随台风6号的降雨导致了墙体裂缝位移速度的明显增加，使当地政府要求对MLIT进行干预。 6月27日，除了先前存在的裂缝扩大以外，沿高速公路上方约五十米的斜坡也发现了新的运动迹象，如裂痕和壕沟。 在这些事件之后，计划进一步调查，以便更好地了解这一运动的特点，并设计可能的补救措施。

总体来说，钻出沿着三个纵向剖面对准的11个钻孔，以获得关于滑动平面几何形状的信息。这些钻孔随后配备了压力计和管道应变计。此外，与主裂缝对应安装了20根引伸计。7月中旬，所有安装的仪器都连接到能够管理可能的警报情况的自动数据采集系统。这样就可以计划在山体滑坡的情况下放置车辆阻塞和疏散人口从风险区域流出。

7月30日，随着台风10号临近，近畿区域发展局的技术人员安装了摄像机进行24小时监视。随着台风11号的到来，情况恶化，虽然遵循不同的轨迹，但是在8月4日和5日击中了Otomura地区（图2）。

八月十日（约600毫米）大量降雨的强度大幅度上升，导致断裂面发生断层，以至于八月十日全面崩溃。这个事件发生在三个阶段：首先，8月10日0时15分左右发生大规模的基础滑落，其次是在早上发生间歇性小规模的滑落，第三次滑动发生在8月12日22时30分。 每次滑动面进一步延斜坡向下滑动（图3）。

在这些日子收集的数据和摄像机记录的照片的分析，可以更好地了解渐进失利，并提前几个小时预测崩溃。在以下部分中，将介绍和讨论这种滑坡的特征，根据监测设备产生的数据进行的分析以及紧急情况下所需遵循的方法。

图1 学习区的位置

3、滑坡事件

从地质学角度来看，滑坡地区属于日本东部海岸特征的四万十地带。特别是露头岩石由

砂岩组成，砂岩和页岩变质为珍贵的绿石，下游浸入大致与斜坡相同的角度。这种结构明显地限制了滑坡过程的发展，尤其是其倒退的动力。斜坡密集地被树林覆盖，陡峭倾斜（约35°）。熊野河沿着谷底流动，但似乎没有起到触发斜坡运动的作用。事实上，滑坡面在河床上大约15-20米的坡上。

以前的地貌证据允许滑坡的边界具有良好的可靠性。滑动体宽约220米，长250米。从

核心分析获得的信息来看，允许大约20万立方米的滑坡体积。在滑坡活动期间几乎整个预测体积都堆积在河床中（图3）。因此，约30％的熊野江流域受阻。滑动表面的可见上部几乎是平面的。滑动表面顶部的右侧稍向左下方倾斜，而左侧则形成锋利的陡坡。滑坡体的轮廓重建显示船体形状，右侧比左侧略薄。观察到丘状地形围绕滑坡体，特别是它的右上角。 在暴露的滑动表面上发现其从右上到左下的最大倾角的断层线。在从滑坡头到山脊的斜坡上也观察到倾斜度不均匀，这也可能是与滑坡相关的。

负责道路管理的奈良县高野公共工程办公室从2004年2月的高速公路挡土墙发现裂缝发生时，直到发生山体滑坡，仔细监测了山体滑坡的运动。由基于引伸的报警装置构成的监视系统（基于先前数据建立的报警阈值：连续两个小时的2mm/h的位移），对系统工作人员的手机自动发出警告；以及建立了总部办公室跟踪滑坡体位移的实时自动监测系统。在滑坡崩塌的情况下，在对岸建成了一条新道路作为转移，并于8月9日，滑坡活动发生的前一天开放。图3显示了安装在滑坡区域的钻孔和引伸计的位置。对于钻孔，它们沿着三个纵向部分定位，大致彼此平行并且沿着滑块的主轴线。 核心分析允许详细识别破裂滑动表面的深度，其从右侧（约30m）向左侧（15米）的移动逐渐减小。

滑坡材料的岩性由位于国道高速公路上方的钻孔BV10表示。 地层序列描述在表1中，这也表明滑动表面可以大致对应于高度风化的页岩层。

图2 2004年10号和11号台风轨迹

图3 三大事件中滑坡面的形态演变。 BV：钻孔; S：引伸计 和ML：测量线

4、移位

几乎所有的引伸计记录了类似的位移量（图4）：最初，它们几乎没有位移，但在5月中

旬，它们开始监测到约1.0毫米/天的恒定运动速度。在7月下旬和8月初，台风10号和11号的速度突然增加。 从8月1日至5日，记录了4~6毫米/日的位移量。从8月6号开始位移加速，在接下来的4天内，滑坡崩塌了。和2004年5月至8月的降水资料对比分析显示，相对于台风10号和11号约为540毫米的降水量，降水强度峰值出现在7月31日，仅在24小时内下了173.5毫米。这表明各种台风的通过逐渐削弱沿着滑动平面的基岩的机械特性，使其达到通常归因于三级蠕变的变形趋势，与7月下旬事件相一致。

为了更好地了解事件的最终演变以及由此产生的坍塌，特别有用的是分析钻孔BV10记录的数据，配备应变计传感器和压力电池。与钻孔地层相似， 图5示出了在约12m的深处的滑动表面的存在。至于位移的运动学，显然7月31日的降水高峰，除了造成地下水位相当而立即的抬升，也标志着位移加速阶段的开始。8月3日，甚至8月6日记录的数据清楚地表明，位移已经达到三级蠕变阶段。 在这些观察的基础上，为了更好地管理紧急阶段，我们通过广泛测试的方法计算了可能的崩溃时间。

图4 5月至8月初的排水量和日降水量。 仅绘制由最重要的引伸计提供的数据。 还显示了以恒定运动速度（1毫米/天和10毫米/天）为特征的时期

图5 管道应变仪BV10在塌陷前几天的加速阶段和每天的沉淀速率变形率。 就在七月三十一日降雨高峰之后，三级蠕变阶段的运动也趋于加速

图6 由引伸计S6记录的斜率运动与每60分钟计算的预测和记录的故障时间之间的差异之间的关系

图7 崩溃前水平斜坡运动的反向率。 1 / v倾向于在主事件发生几个小时以前随时间线性下降，从而准确预测故障时间

5、结果

5.1．预测失败的时间

在许多情况下，滑坡事故之前是呈加速趋势，这在图4中也可清楚地看到，其中位移是与时间相关。引伸仪提供的数据分析显示，安装在山体顶部的S6记录的位移是最可靠和准确的，因此该数据集已被用于预测失效时间，评估不同的有效性方程式，并更好地评估产生的风险状况。有两种实用的方法来预测滑坡崩塌，分别由齐藤和福库诺提出; 这些方法没有被完全检查，以便通过使用这里记录的位移来检验它们并验证预测的故障时间的波动范围。

斋藤在现场测量和实验室实验的基础上提出的模型的应用（Saito，1965,1968,1969）已被证明是特别可靠的，尤其是由于所研究的斜坡运动的运动学行为遵循典型的蠕变 - 由于斜坡的地质结构和所涉材料的岩土特性构成的模型。使用的简单方程考虑了二次蠕变阶段的应变率与残余失效时间之间的紧密关系：

log10 tr = 2:33–0:916 log10 dε / dt 0:59

其中：

tr： 到失效的剩余时间

dε / dt : 应变率

ε=dL/ L

dL是在时间间隔dt中发生的位移。

L的值通常被认为是两根引伸计之间的距离。

为了验证预测的准确性以及监测系统的有效性，包括安装的仪器和数据的采集和连续处理，将Saito方程与记录的故障时间结果进行比较，这些已经被执行。这种考虑了由引伸计S6记录的数据的反向分析被证明是最可靠的。如图6所示，在滑坡崩塌前的最后五天，每个小时绘制预测故障时间与记录时间之间的绝对差异（以下简称“误差”）。这个误差从8月6日开始，即崩溃前的四天，因为事故发生了。 由于误差小于1 小时，滑坡发生前12 小时，线性关系变得非常明显。 误差稍稍波动，并在故障前2小时稳定在小于45分钟的值。

通常在日本采用的另一种预测方法主要是由福库诺（福库诺，1985a，b，1990）开发，沃伊特（1988）、克罗斯塔和阿利亚尔迪（2003）进一步实施。 基于这样的考虑，当速度变高时，其反向趋向于零。 因此，1 / v曲线与时间轴的交点表示最大速度的时间，换句话说，是故障时间。 这种方法已经在紧急阶段得到应用，使我们能够大大减少潜在的损害。

通过应用该方法获得的结果显示于图7。1/v值在崩溃前约24小时波动，但在崩溃前约6小时，加速趋势趋向于产生直线。 崩溃前约2.5 小时，当引伸计记录的速度达到18 毫米/小时，1/v曲线明显接近直线时，预测结果为1分钟以内。 一小时后，可以预测几乎没有错误的崩溃时间，以便该地区被严格封闭。

精确的监测和数据分析使我们能够预测滑坡时间失效，从而提供交通转移（Furuyama et al.，2005）。 因此，没有人受到影响，损害最小化。

在崩溃期期间，只有安装在国道168号附近，在山体左侧（图8）附近的摄像机仍然保持活动状态，从而可以完整记录最后阶段。 视频分析显示，5秒内面对相机滑坡的右侧达到最大速度约3.5 m / s，15秒后停止。 运动的持续时间约为20秒。 由于记录的图像显示滑坡在山坡上行进，导致树顶稍微倾斜，因此可以确定破裂面几乎是平面的，从而将平移型运动归因于这种滑坡。

图8 崩溃的后一天，山体滑坡的全景。还指出了沿国道168号的摄像机的位置

6、争论

在日本，风险管理（按照上野2005年定义）基于两个主要概念：i）“风险控制”，其

中所有活动所包含的主要目的是预期，预防和减少潜在损害; ii）“危机缓解”，包括事件发生后的缓解和恢复活动。

图9所示的方法总结了与压力事件有关的主要行动在全世界是众所周知的。 周期细分的四个干预部门对应于失败前后要采取的具体措施。 显然，“风险控制”（防备和减轻）干预措施的效率越高，“危机缓解”（反应和修复 - 恢复）的阶段就越少。 同时，在以前的“减轻危机”期间进行的

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