Landslides: 分析滑坡的新方法！
2018-2020年期间印度喀拉拉邦的主要山体滑坡:使用降雨数据和泥石流模型的分析
【研究问题】
降雨诱发的滑坡是水对地形、地质、土壤和植被共同作用的结果，近几年印度喀拉拉邦的滑坡事件数量显著增加，几乎所有发生在喀拉拉邦的主要滑坡都是泥石流型。研究降雨数据和泥石流模型对滑坡的流动特性和特征的影响，有助于调查喀拉拉邦大规模滑坡的原因。
【研究区域背景】
图1显示，滑坡位置存在太古时代角闪-黑云母片麻岩、绢云母片岩、花岗片麻岩、酸性至中间绿绿岩、石英-长榴石麻粒岩、角闪-黑云母片麻岩和粉红色花岗片麻岩等岩石类型。在中、高易感性区，塌体顶部有节理、裂隙、浅层岩土界面，坡度在19 ~ 35°之间。
图1 六个滑坡地质图:Pancharakolly滑坡、Manniyankunnu滑坡、Kurchermala滑坡、Puthumala滑坡、Kavalappara滑坡和Pettimudi滑坡
【研究方法】
利用泥石流模型研究了印度喀拉拉邦Wayanad、Malappuram和Idukki地区2018年至2020年发生的6次大型滑坡的一些关键问题，如近期大规模滑坡的成因、地形和降雨控制对滑坡发生的影响以及滑坡路径预测(图2)。本研究显示了使用2018年至2020年所有主要事件的高分辨率卫星数据进行的基于事件的滑坡库存测绘。在6次滑坡中，有3次滑坡(Puthumala、Kavalappara和Pettimudi)造成了大规模的人员和财产损失。
此外，还调查了以前发生的滑坡的重新激活，并确定了未来重新激活的新区域。
图2 6个主要山体滑坡的位置。(a) Pancharakolly滑坡，(b) Manniyankunnu滑坡，(c) Kurchermala滑坡，(d) Puthumala滑坡，(e) Kavalappara滑坡和(f) Pettimudi滑坡
【研究结果】
由于2018-2020年期间的强降雨，喀拉拉邦共绘制了5662次山体滑坡(图3)在5662个滑坡中。
降雨数据分析显示，近3年(2018年、2019年和2020年)降雨量最高的月份都是8月份。对7月15日至8月31日期间的6次滑坡进行了日降雨量数据分析。可以观察到，滑坡事件总体上遵循降雨模式的趋势(图4)。
图3 喀拉拉邦2018年、2019年和2020年滑坡库存图
图4 Pancharakolly和Manniyankunnu滑坡，b Kurchermala滑坡，c Puthumala滑坡，d Kavalappara滑坡和e Pettimudi滑坡的日和前期降雨资料
Pancharakolly 滑坡
从树冠到跳动带末端的水流总长约0.9 km，坡度为21°。径流路径模拟了主要夹带发生的滑坡路径。顶部和侧面滑坡的拐角不包括在流道中，因为它是主要破坏后的后续运动。滑坡顶部岩性单元为角闪黑云母片麻岩，含红土矿床。该滑坡发生在高易感带(HSZ)。滑坡顶部为常绿或半常绿茂密森林(图5)。
图5 a滑坡发生前三维卫星图，b滑坡发生后三维卫星图，c Pancharakolly滑坡现场照片，d Pancharakolly泥石流三维透视图
Manniyankunnu滑坡
Manniyankunnu滑坡从峰顶到跳动带末端的总流量为0.78 km，坡度为24.5°。它占地约1782平方米。由于DEM中的地形变化，预测的流道与实际的流道不匹配(图6)。
图6 a滑坡前三维卫星图，b滑坡后三维卫星图，c曼尼扬库努滑坡现场照片，d Manniyankunnu泥石流三维透视图
Kurchermala滑坡
滑坡体顶部附近为温带/亚热带草地。Kurchermala滑坡从峰顶到跳跃带末端的总长度约为3.3 km，为平均坡度35.4°的大型泥石流，占地面积约16.79万m2(图7)。
图7 a滑坡前三维卫星图，b滑坡后三维卫星图，c Kurchermala滑坡现场照片，d Kurchermala泥石流三维透视图
Puthumala 滑坡
Puthumala 滑坡(图8)最初是发生在森林深处的一个小滑坡。据观察，山的大部分已经倒塌，巨大的山谷地带被泥土、岩石和碎片填满。滑坡顶部为常绿/半常绿茂密森林。大部分茶园被山崩冲走了。在滑坡体顶部附近观察到节理、裂隙和浅层岩土界面。滑坡体上发现了以酸性-中间绿绿岩(滑坡体顶部和底部)、石英-长石-石榴石麻粒岩(滑坡体中部)为岩性单元的红土矿床，主要产自MSZ。
图8 a滑坡发生前三维卫星图，b滑坡发生后三维卫星图，c Puthumala滑坡现场照片，d Puthumala泥石流三维透视图
Kavalappara 滑坡
马拉普兰地区的Kavalappara滑坡掩埋了一个小社区(图9) 这次滑坡是由一段时间的强季风降雨引发的。Kavalappara滑坡从峰顶到跳动带末端的水流全长约0.74 km，坡度为26.9°。占地面积约176321平方米。径流物质包括大的水饱和碎片延伸了250米的距离。
图9 a滑坡发生前的卫星3D视图，b滑坡发生后的卫星3D视图，c Kavalappara滑坡现场照片， d Kavalappara泥石流3D透视图
Pettimudi 滑坡
卫星图像显示，这是一个大的，长跳动的河道化泥石流，沿着现有的排水线路。滑坡似乎起源于森林中的高斜坡(图10)。Pettimudi滑坡流从顶部到跳动带末端的总长度约为1.4 km，坡度为33.3°，面积约为55,060 m2。滑坡体顶部为陡坡、浅岩、浅土界面。在滑坡顶部发现并发生了以粉红色花岗片麻岩为岩性单元的红土矿床。滑坡顶部为常绿/半常绿森林和温带/亚热带草地。
图10 a滑坡前3D卫星图，b滑坡后3D卫星图，c Pettimudi滑坡现场照片， d Pettimudi泥石流3D透视图
【研究结论】
研究表明，在红土矿床、风化变质岩、坡度在19 ~ 35°之间以及节理、裂隙等构造特征存在的情况下，日降雨量以及前期200 ~ 600 mm的3 d和7 d降水对Wayanad、Mallapuram和Idukki地区的山体滑坡起着关键作用。泥石流模型表明，如果摩擦(系数µ)在0.01 ~ 0.2之间，粘流摩擦(系数ξ)在100 ~ 250之间，则该区域易发生泥石流。6个滑坡的最大崩落物速度为12.9 ~ 29.6 m/s，崩落物流动长度为0.82 ~ 3.3 km。
文章来源与链接
该研究成果发表在国际期刊Landslides上，详细内容见：Jain, Nirmala*，Martha, Tapas R，Khanna, Kirti，Roy, Priyom，Kumar, K Vinod(2021). Major landslides in kerala, india, during 2018–2020 period: An analysis using rainfall data and debris flow model. Landslides 18(11): 3629-3645. 文章链接：10.1007/s10346-021-01746-x
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