美国华盛顿州西雅图区域滑坡灾害评价.doc

美国华盛顿州西雅图区域滑坡灾害评价 ［ 美 ］ Rex L. Baum Jeffer A. Coe 等李 烨 译 ；冯 翠 娥 、田 芳 校 译在 美 国 华 盛 顿 州 的 西 雅 图 和 普 吉 特 湾 地 区 ，滑 坡 是 分 布 广 泛 、发生 频 率 较 高 的 地 质 灾 害 该 区 最 常 见 的 滑 坡 是 由 暴 雨 诱 发 的 浅 层 滑 坡 ；许 多 滑 坡 又 转 化 成 泥 石 流 ，造 成 极 大 的 财 产 损 失 或 交 通 中 断 ；尽 管 转 动型 或 平 滑 型 滑 坡 仅 是 偶 尔 出 现 ，但 也 造 成 了 重 大 的 财 产 损 失 1995～ 1996 年 和 1996～ 1997 年 冬 季 发 生 的 上 百 次 滑 坡 ，再 次 使 普 吉特 湾 地 区 很 多 研 究 团 体 对 确 定 滑 坡 易 发 区 ，采 取 一 定 措 施 减 少 将 来 由于 滑 坡 造 成 的 损 失 的 研 究 产 生 了 极 大 的 兴 趣 USGS、西 雅 图 市 和 一 些私 人 顾 问 公 司 之 间 进 行 的 非 正 式 合 作 正 着 眼 于 滑 坡 灾 害 区 的 识 别 和 填图 工 作 ，并 确 定 滑 坡 的 时 间 特 征 。

已 经 开 发 出 了 基 于 GIS 的 填 图 方 法 ，来 确 定 滑 坡 的 发 生 概 率 以 及 经 验 降 雨 阈 值 ，同 时 也 建 立 了 一 些 预 测 滑坡 发 生 时 间 的 物 理 模 型 对 滑 坡 灾 害 区 进 行 填 图 ，从 野 外 研 究 和 物 理模 型 着 手 ，来 评 价 斜 坡 稳 定 性 ，包 括 岩 土 性 质 、季 节 性 地 下 水 水 位 和 降雨 入 渗 的 影 响 也 分 析 了 有 关 滑 坡 发 生 的 历 史 记 录 和 斜 坡 稳 定 性 之 间的 相 关 关 系 ，对 滑 坡 灾 害 的 程 度 进 行 了 填 图 西 雅 图 市 利 用 USGS 在暴 雨 方 面 的 研 究 成 果 ，对 可 能 出 现 的 紧 急 情 况 制 定 应 对 计 划 ，对 山 坡开 发 或 者 恢 复 进 行 规 划 ，对 城 市 设 施 进 行 规 划 并 确 定 优 先 保 护 次 序 如 果 有 一 些 可 以 利 用 的 资 料 ，本 方 法 也 适 用 于 其 它 地 区 一 、 概 述在 华 盛 顿 州 西 雅 图 市 和 普 吉 特 湾 地 区 经 常 会 出 现 滑 坡 灾 害 ， 这 对 居 民 、 公共 和 私 人 财 产 、 重 要 的 交 通 线 和 商 业 交 易 等 造 成 了 极 大 的 破 坏 。

几 乎 每 年 的 雨季 都 会 出 现 滑 坡 ， 通 常 从 10 月 持 续 到 来 年 的 4 月 （ Thorsen， 1989） 在1934、 1972、 1986、 1990、 1996、 1997 和 2001 年 ， 冬 季 的 暴 雨 诱 发 了 大 量滑 坡 （ Tubbs， 1974； Laprade， 1986； Miller， 1991； Gerstel， 1996； Harp 等 ，1996； Gerstel 等 ， 1997； Baum 等 ， 1998； Chleborad， 2003） 1996 和 1997年 的 滑 坡 对 公 共 和 私 人 财 产 造 成 了 极 大 的 破 坏 ， 并 造 成 4 人 死 亡 （ Harp 等 ，1996； 美 国 陆 军 工 程 公 司 ， 1997； Pageler， 1998； Maier， 1997； Baum 等 ，1998） 尽 管 西 雅 图 的 大 多 数 城 市 和 城 镇 以 及 普 吉 特 湾 地 区 都 对 陡 坡 开 发 进 行管 制 ， 但 是 损 失 仍 在 持 续 增 加 ， 这 是 因 为 ： （ 1） 经 济 发 展 对 滑 坡 易 发 区 的 开发 压 力 不 断 增 加 ； （ 2） 城 市 径 流 加 速 了 地 面 侵 蚀 ， 引 起 局 部 斜 坡 失 稳 ；（ 3） 在 规 章 制 度 出 台 之 前 ， 新 的 和 以 前 未 识 别 的 滑 坡 已 经 破 坏 了 不 稳 定 区 的建 筑 设 施 。

政 府 和 私 人 部 门 在 多 层 次 上 展 开 合 作 ， 对 1997 年 的 滑 坡 和 其 它 最 近 出 现的 滑 坡 事 件 进 行 分 析 ， 为 普 吉 特 湾 地 区 制 定 了 地 质 灾 害 减 灾 措 施 1996 年10 月 ， USGS 启 动 了 一 个 针 对 普 吉 特 湾 5 个 地 区 的 地 震 、 洪 涝 、 滑 坡 和 火 山灾 害 的 研 究 项 目 作 为 该 项 目 的 一 部 分 ， 西 雅 图 市 、 USGS、 华 盛 顿 大 学 于1998 年 开 始 合 作 ， 利 用 现 有 的 上 万 个 岩 土 勘 察 成 果 （ 钻 孔 、 爆 破 和 开 挖 ） 建立 了 详 细 的 三 维 地 质 模 型 和 数 据 库 ， 这 些 成 果 被 应 用 到 了 本 次 滑 坡 灾 害 研 究 中 1998 年 ， 美 国 联 邦 应 急 管 理 局 （ 简 称 FEMA） 启 动 了 一 项 名 为 “项 目 影 响 评估 ”的 减 灾 计 划 ， 选 择 西 雅 图 作 为 试 点 城 市 之 一 FEMA 投 资 了 100 万 美 元 ，成 立 了 由 公 共 和 私 人 机 构 组 成 的 项 目 影 响 评 估 委 员 会 ， 目 的 是 建 设 一 个 更 具 灾害 抵 抗 力 的 城 市 。

Shannon 和 Wilson 等 人 负 责 建 立 1890 年 至 今 西 雅 图 市 的滑 坡 信 息 数 字 数 据 库 （ Laprade 等 ， 2000） 西 雅 图 市 的 滑 坡 和 地 形 资 料 可 以为 USGS 的 研 究 自 由 使 用 最 近 ， 郡 、 州 和 联 邦 机 构 之 间 展 开 合 作 ， 使 用 激光 雷 达 技 术 （ LIDAR） 获 取 了 普 吉 特 湾 大 部 分 地 区 ， 包 括 西 雅 图 市 在 内 的 高分 辨 率 的 地 形 数 据 在 西 雅 图 开 展 的 这 些 合 作 使 更 多 的 资 源 可 用 ， 为 开 发 、 测 试 和 比 较 各 种 滑坡 灾 害 评 价 方 法 创 造 了 机 会 ， 使 USGS 可 以 利 用 一 种 更 全 面 的 方 法 来 评 价 西雅 图 的 滑 坡 特 征 这 一 方 法 包 括 对 斜 坡 稳 定 性 和 滑 坡 发 生 的 相 关 关 系（ Soeters 和 van Westen， 1996； Harp 等 ， 1998； Baum 等 ，2000； Schulz， 2004； Godt， 2004） 、 滑 坡 重 现 概 率 （ Wu 等 ， 1996； Coe 等 ，2000， 2004） 、 野 外 实 验 仪 器 （ Baum 等 ， 1998， 2005） 、 降 雨 阈 值（ Chleborad， 2000， 2003） 以 及 特 定 滑 坡 的 野 外 调 查 和 模 拟（ Arndt， 1999； Savage 等 ， 2000） 的 研 究 。

本 文 对 研 究 中 如 何 刻 画 浅 层 平 滑 型 滑 坡 和 相 关 的 泥 石 流 灾 害 的 时 间 和 空 间特 征 ， 以 及 深 部 的 转 动 型 和 平 滑 型 滑 坡 的 空 间 特 征 进 行 了 介 绍 （ Brien 和Reid， 2001） ； 简 单 介 绍 地 质 背 景 ， 回 顾 前 人 的 工 作 ， 描 述 西 雅 图 地 区 常 见 的滑 坡 类 型 ； 介 绍 利 用 不 同 方 法 绘 制 的 西 雅 图 西 南 部 的 地 质 灾 害 图 ， 略 谈 西 雅 图深 部 滑 坡 的 确 定 性 模 型 ， 简 述 建 立 的 西 雅 图 滑 坡 降 雨 阈 值 ； 做 了 简 短 的 总 结 二 、 地 质 背 景普 吉 特 湾 周 围 低 地 的 表 层 主 要 由 更 新 世 冰 碛 物 、 冲 积 物 和 海 相 沉 积 物 组 成 ；只 有 少 许 基 岩 出 露 地 表 在 某 些 西 雅 图 山 脉 和 普 吉 特 湾 沿 岸 的 很 多 海 岬 ， 存 在冰 河 期 前 的 火 山 岩 和 沉 积 岩 填 图 区 主 要 的 第 四 系 地 层 单 元 包 括 非 冰 碛 成 因 的砂 砾 、 砂 、 粉 砂 和 粘 土 （ Qob-Qpo） 以 及 冰 川 沉 积 物 ， 包 括 Vashon 冰 碛（ Crandell 等 ， 1965； Mullineaux 等 ， 1965） 。

Vashon 冰 碛 的 基 本 组 成 是 广泛 分 布 的 厚 层 冰 川 粘 土 和 粉 土 ， 称 为 Lawton 粘 土 组 （ Qvlc） （ Mullineaux 等 ，1965） Esperance 砂 组 （ Qva） 位 于 Lawton 粘 土 组 之 上 Esperance 砂 的 底部 是 几 十 米 厚 的 砂 与 粘 土 互 层 的 过 渡 层 Vashon 冰 碛 ， 一 般 致 密 而 坚 硬 ， 覆于 抬 升 的 冰 水 沉 积 物 或 Esperance 砂 层 之 上 Vashon 冰 碛 上 的 局 部 地 方 有 后退 碛 （ Qvr） 覆 盖 该 区 冰 河 期 以 后 的 沉 积 物 包 括 海 滩 沉 积 物 （ Qb） 、 冲 积物 、 崩 积 层 和 填 土 （ Qf） 沿 峭 壁 分 布 有 几 个 大 型 的 冰 河 期 以 后 的 滑 坡 沉 积物 ， 其 中 包 括 深 部 的 平 滑 型 和 转 动 型 滑 坡 沉 积 物 ， 形 成 于 晚 更 新 世 或 全 新 世 其 中 一 些 是 活 动 滑 坡 。

在 大 多 数 薄 层 的 平 滑 型 滑 坡 和 泥 石 流 中 ， 冰 川 沉 积 物 上都 发 育 有 崩 积 层 三 、 前 人 的 研 究多 年 来 ， 研 究 人 员 一 直 在 研 究 如 何 能 减 轻 西 雅 图 市 的 滑 坡 损 失 Tubbs（ 1974） 进 行 了 一 次 全 面 的 研 究 ， 分 析 了 1972 年 暴 雨 引 发 的 滑 坡 ， 他观 察 到 在 Esperance 砂 和 下 伏 的 Lawton 粘 土 之 间 的 过 渡 带 或 过 渡 带 附 近 发 生了 多 次 滑 坡 根 据 这 一 观 察 结 果 ， Tubbs 绘 制 了 滑 坡 高 度 敏 感 区 另 一 些 研 究人 员 记 载 了 最 近 的 滑 坡 事 件（ Laprade， 1986； Miller， 1991； Gerstel， 1996； Harp 等 ， 1996； Baum 等 ，1998， 2000） 1997 年 发 生 的 大 部 分 滑 坡 都 与 1972 年 发 生 的 滑 坡 位 于 同 一地 区 （ Baum 等 ， 1998） 。

在 上 世 纪 70 年 代 ， 联 邦 和 州 的 一 些 相 关 机 构 针 对 普 吉 特 湾 周 围 的 几 个 城市 地 区 绘 制 了 不 同 比 例 尺 的 斜 坡 稳 定 性 图（ Miller， 1973； Artim， 1976； Smith， 1976） 这 些 图 基 于 简 单 的 地 质 资 料。