第三讲地质环境系统演化的一般原理分解.ppt

第三讲地质环境系统演化的一般原理 提 纲 一、系统演化的基本概念 二、地质环境系统演化的外部条件 三、地质环境系统演化的内在机理 四、地质环境系统演化的几个阶段 三峡库区一个滑坡系统的演化实例 滑坡系统演化分析 一般应该考虑以下的问题: 哪些信号可用于分析系统的状态? 滑坡所处的演化阶段? 滑坡失稳时可能是何种模式? 失稳后的强度有多大 ? 对哪些区域有所影响 ? 在受影响区域内有哪些对象 (人口、经济实体等) ，存在多大的风险 ? 应该采取何种规避风险的措施? 应该采取何种规避风险的措施? 具体地措施 1. 成立灾害应急指挥小组. 2. 对受影响范围内人和船只等进行预警. 3. 突发事件的营救组织. 涌浪影响区内预警网络通信的测试. 5. 加强滑坡监测. 6. 必要时封航. 渐变与突变有何关系？ ① 渐变与突变可以在同一系统中同时发生 ② 渐变与突变的相互影响 渐变的过程可能是突变过程的诱因，突变过程反过来又促进渐变过程的发展。 ③ 突变现象具有渐变的阶段 大量研究表明，突变的的发生都有一定的前兆，即存在渐变发展的酝酿阶段，突变之前有一个加速渐变的过程。 四、地质环境系统演化的几个阶段 四、地质环境系统演化的几个阶段 稳定状态 地质环境系统处于稳定阶段时，其宏观的状态具有正常涨落的特点，此时，系统的结构、功能都是稳定、有序的。 四、地质环境系统演化的几个阶段 失稳状态 系统原有的稳定性遭到破坏，宏观状态具有异常涨落的特点，属于非平稳的随机过程。 四、地质环境系统演化的几个阶段 稳定态重建 地质环境系统由异常涨落转变为正常涨落，或者说从无序变为有序的过程称为稳定态重建阶段。地质环境系统的演化是不可逆过程，经过失稳阶段的系统不可能恢复到初始的宏观状态。 三、地质环境系统演化的内在机理 地质环境系统如何从稳定走向失稳？ 输入具备正常涨落的特点→地质环境系统响应正常涨落； 输入变化很大→地质环境系统响应出现大涨落→巨涨落； 自组织维护系统稳定→协同作用丧失→自由度增大→自组织破坏原有稳定； 稳定阶段特点：时间序列服从大数定律，均值稳定，均方差小于均值； 失稳阶段特点：均方差不断增加，大于均值。 系统演化实例分析 参考：殷坤龙 教授, A practice of landslide risk management in the Three-Gorges Reservoir 白水河滑坡位置图 位于三峡大坝上游56Km 位置 系统演化实例分析 地质背景 纵长： 600 m 横宽： 700 m 滑体最大厚度: 30 m 体积 : 1260×104 m3 平均坡度 : 30° 岩性: 侏罗系 泥岩和砂岩互层 系统演化实例分析 地质剖面 系统演化实例分析 获取信号的监测网络： GPS 深部测斜 裂缝伸缩计 推力计（压力合） 位移 —— 系统演化的主要信号 系统演化实例分析 0 50 100 150 200 250 300 加速阶段 累计位移 降雨量 库水位变化 库水位第一次下降 系统响应信号 自然输入信号 人工输入信号 系统演化实例分析 系统演化实例分析 哪些信号可用于分析系统的状态? 累计位移 降雨 库水位 地表宏观变形 2. 滑坡所处的演化阶段?——突发性的地质灾害 系统演化实例分析 累计位移 输入项的相应位移 系统自身的趋势位移 滑坡演化阶段的划分 系统演化实例分析 3. 滑坡失稳时可能是何种模式? 4. 失稳后的强度有多大 ? ——根据该滑坡的次级滑坡，可以在三峡库区内找到类似的滑坡例子 ① 新滩滑坡 1985.6.12 滑坡前 滑坡后 系统演化实例分析 ② 千将坪滑坡 2003.7.13 三峡水库蓄水后发生的第一个巨型岩质高速滑坡, 滑坡体积约 1500 万m3. 系统演化实例分析 ——白水河滑坡很有可能是个大型高速滑坡。 ——发生在三峡水库，最大的危害或风险是什么 ? Dam Guojiaba Xietan Xietan Xinling Xinling Guojiaba Baishuihe Landslide 三峡大坝 郭家坝 新滩 西陵峡 关渡口 白水河滑坡 滑坡后形成的涌浪 5. 对哪些区域有所影响 ? ? 系统演化实例分析 人员: 375 人, 6 村镇 1个县, 码头: 38个 船舶: 130只 轮船: 33艘 6.在受影响区域内有哪些对象 (人口、经济实体等) ，存在多