Sesuvy půdy

Sesuvy půdy jsou další přírodní nebezpečí, že exponáty power-law frekvenční oblasti statistiky podle nejrůznějších okolností. Nejprve uvažujeme o regionálním soupisu 16 809 sesuvů půdy v oblasti Umbria–Marche v Itálii (14). Tento seznam byl získán z analýzy leteckých snímků pořízených v 1:33,000 stupnice, doplněné o podrobné geomorphic šetření na vybraných místech (15, 16). Nekumulativní rozdělení číselné plochy je uvedeno na obr. 9 (soubor dat A). Střední a velké sesuvy půdy korelovat s power-law vztahu s exponent aL = 2,5 a zachytit C = 300 (AL v km2). Tato datová sada se odchyluje od měřítka power-law pro AL < 10-1 km2 (a 300 300 m). Ekvivalentní kumulativní rozdělení pro ekv. 21 je dále Jsme zvážit, soupis 4,233 sesuvy půdy v regionu Umbrie, které byly vyvolané náhlou změnou teploty o 1. ledna 1997. Tento inventář byl získán z analýz leteckých snímků pořízených v měřítku 1:20 000 3 měsíce po události tání sněhu, doplněných terénními průzkumy. Nekumulativní rozložení počtu a plochy těchto sesuvů je také uvedeno na obr. 9 (soubor údajů B). Všimněte si, že svislé stupnice byly upraveny tak, aby se obě datové sady překrývaly. Tyto sesuvy půdy také dobře korelují se vztahem power-law v Eq. 21, opět s aL = 2,5 A C = 0,3 (AL v km2). Tato datová sada se odchyluje od měřítka power-law pro AL < 10-3 km2 (a 30 30 m).

překrytí dvou datových souborů znázorněných na obr. 9 ukazuje, že výkon práva měřítko je platné v celém rozsahu sesuvu půdy oblastech, 10-3 km2 < AL < = 4 km2, tj. pro délky váhy větší než ≈ 30 m. Soupis snow-melt vyvolané sesuvy půdy (soubor údajů, B), je jistě více kompletní než historické sesuvy půdy (data set). Došli jsme k závěru, že převrácení (AL = 2 × 10-2 km2 sesuvy půdy v regionálních zásob v datové sadě A je způsobena neschopností měřit oblastech menších sesuvů na letecké fotografie a/nebo způsobených erozí a další plýtvání procesů.

Na druhou stranu, převrácení sesuvy půdy v souboru dat B není artefakt, a je výsledkem zkrácení power-zákon měřítka na délku stupnice z o ≈ 30 m. Protože čerstvost tání sněhu-vyvolaly sesuvy půdy, a kvalita a měřítko (1:20,000) letecké fotografie, nejmenší lavina oblast důsledně zmapována je asi 2,5 × 10-4 km2 ( ≈ 16 m), tj. nižší, než je rozměr ≈ 30 m na který soubor dat se odchyluje od power-law vztahu. Tento závěr byl také podpořen podrobnými geomorfními výzkumy na vybraných místech, což potvrdilo, že zásoby z leteckých snímků jsou prakticky kompletní.

příspěvek sesuvů vyvolaných sněhem k celkovému inventáři sesuvů lze také odvodit ze srovnání datových souborů A A B na obr. 9. Ve skutečné lavině zásoby, tání sněhu-vyvolaly sesuvy půdy (soubor údajů, B) mají celkovou lavina oblast 12,7 km2 a představují 0,7% z celkové sesuvu oblasti 1,831 km2 dlouhodobé (regionální) sesuvy půdy (data set). Rozdělení kmitočtové oblasti, jak je uvedeno na obr. 9 řekněte jiný příběh. Předpokládejme, že obě zásoby jsou kompletní pro větší sesuvy půdy. Důkaz, že je to pravda, lze vidět na obr. 9, kde obě datové sady A A B mají stejné mocninné rozdělení. Porovnání hodnoty C z Eq. 21 pro obě rozdělení (obr. 9), datová sada B má C = 0,3 a datová sada a má C = 300; poměr je 1: 1 000.

plocha pod dvěma distribucemi frekvenční oblasti představuje relativní celkovou plochu sesuvu půdy pro každou datovou sadu. Změna C v Eq. 21 x 1 000 je stejné jako změna plochy pod křivkou kmitočtové plochy o faktor 1 000. Na základě rozložení kmitočtové plochy tedy celková plocha sesuvů vyvolaných sněhem (datová sada B) představuje 0,1% celkové plochy dlouhodobých regionálních sesuvů (datová sada A). Nižší hodnota 0,1% (oproti 0,7%, jak je uvedeno v posledním odstavci) je odrazem skutečnosti, že datová sada a je neúplná.

důležitou otázkou je relativní význam spouštěných sesuvů v dlouhodobém inventáři sesuvů. Vzniká většina sesuvů při největších spouštěných sesuvech nebo je v inventáři sesuvů dominováno pravidelné pozadí sesuvů? Zemětřesení, události tání sněhu a události s vysokou intenzitou nebo dlouhodobými srážkami jistě vyvolávají mnoho sesuvů půdy. Jaké jsou však statistiky četnosti těchto událostí? Srovnání provedené na obr. 9 poskytuje racionální základ pro kvantifikaci intenzity spustil lavinu událostí. Pouhé zohlednění počtu počítaných sesuvů půdy je nevhodné; dělat to pro srovnání uvedené na obr. 8 by vedlo k závažné chybě, protože soubor dat B je relativně úplný (tj. počítá se celé nebo velké procento spuštěných sesuvů půdy) a A je neúplný. Na základě skutečných soupisů sesuvů půdy by relativní intenzita obou datových souborů byla 4,233 / 16,809 nebo ≈1/4. To je velmi odlišné od naší předchozí závěr na základě výkonu-zákon rozdělení pro každou sadu dat, a poměr 1:1 000, – pro hodnoty C, relativní intenzity jsou 1/1,000.

Pro srovnání, dnes považujeme frekvenci-oblast distribuce 10.000 vyvolalo sesuvy půdy na ploše 10 000 km2 do 17. ledna 1994, Northridge, CA zemětřesení. Soupis těchto sesuvů provedl Harp a Jibson (17). Použili leteckou fotografii v měřítku 1:60 000, pořízenou ráno po zemětřesení, a porovnali tyto fotografie s fotografiemi pořízenými dříve. Digitalizované fotografie byly doplněny terénní prací. Odhadli, že soupis je téměř kompletní pro sesuvy půdy s délkovou stupnicí větší než ≈ 5 m. Nekumulativní rozložení počtu a plochy těchto sesuvů je uvedeno na obr. 10. Tyto sesuvy půdy dobře korelují s EQ vztahem power-law. 21 přičemž aL = 2,3 a C = 1,0 (AL v km2). Tato datová sada se odchyluje od měřítka power-law pro AL < 10-3 km2 (a 30 30 m).

data pro tyto zemětřesení vyvolalo sesuvy půdy v Kalifornii, jsou nápadně podobné tání sněhu-vyvolaly sesuvy půdy ve střední Itálii. Nejlepší exponent mocninového práva je aL = 2.3 pro Kalifornská data a aL = 2.5 pro italská data. K převrácení malých sesuvů dochází v podstatě ve stejných sesuvných oblastech pro obě datové sady. Relativní intenzity sesuvů půdy vyvolaných táním sněhu lze získat z korelací uvedených na obr. 9.a 10. Srovnání provedené na AL = 10-2 km2 ukazuje, že intenzita v Kalifornii lavinu událostí byl asi dvakrát intenzitu italské lavinu událostí. Vzhledem k tomu, že obě inventury se zdají být relativně úplné, relativní intenzity jsou úměrné počtu sesuvů půdy, tj.

dále porovnáme výše uvedené výsledky s předchozími studiemi. Fujii (18) získal kumulativní číselný soupis 800 sesuvů půdy způsobených silnými srážkami v Japonsku. Vynikající korelace s EQ vztahem mocnina-zákon. Bylo zjištěno 22, přičemž bl = 0,96. Ekvivalentní nekumulativní mocninový exponent v Eq. 21 je aL = 1,96. Hovius a kol. (19) dané číslo oblasti inventarizace 4,984 sesuvy půdy v horské pásmo na východ od Alpine chyba v Nový Zéland. Odhadovali, že k těmto sesuvům došlo v období 40 až 60 let. Jejich logaritmicky binovaná data dobře korelovala s vztahem mocninového zákona s exponentem bL = 1.17. Protože logaritmické binning je ekvivalentní kumulativnímu rozdělení (Eq. 22), ekvivalentní nekumulativní mocninoprávní exponent z Eq. 21 je aL = 2.17.

Hovius et al. (20) dali číslo oblasti zásob 1,040 čerstvé sesuvy půdy v Ma-a Wan-Li povodí na východní straně Centrální oblasti na Tchaj-wanu. Odhadli, že sesuvy půdy mají věk kratší než 10 let. Jejich logaritmicky binovaná data měla mocninový exponent bL = 1,66. Ekvivalentní nekumulativní mocninový exponent z Eq. 21 je aL = 2,66. Tato datová sada se odchyluje od měřítka power-law pro AL < 10-3 km2 (a 30 30 m). Je zajímavé, že síla-zákon exponent a odchylka od moci-práva měřítka pro tuto sadu dat, a dva lavina událostí jsme výše (Itálie a Kalifornie), jsou velmi podobné.

nekumulativní rozdělení počtu ploch pro několik regionálních inventur sesuvů půdy bylo dáno Malamudem a Turcottem (21). Výsledky pro 1,130 sesuvy půdy z údolí Challana v Bolívii dobře korelují s nekumulativním vztahem mocenského práva, Eq. 21, přičemž aL = 2.6; 3,243 sesuvy půdy z rozsahu Akishi, střední Japonsko dobře koreluje, přičemž aL = 3.0; a 709 zemětřesení z Eden Canyon, Alameda, CA korelují dobře, přičemž al = 3.3.

Hungr et al. (22) vzhledem kumulativní četnost-objem zásob za 1,937 rock falls a skalní skluzavky podél hlavní dopravní koridory jihozápadní Britské Kolumbii. Údaje korelují rozumné no s power-law vztahu, přičemž sklon být -0.5 ± 0.2. Za předpokladu, že objem V koreluje s plochou podle V ∼ A3/2, ekvivalentní kumulativní exponent mocninového práva frekvenční oblasti (Eq. 22) je bL = 0,75 ± 0.30 a ekvivalentní nekumulativní mocninný exponent frekvenční oblasti (Eq. 21) je aL = 1,75 ± 0,30.

Dai a Lee (23) poskytli souhrnné inventury kmitočtového objemu pro 2,811 sesuvy půdy v Hongkongu, ke kterým došlo v období 1992-1997. Data poměrně dobře korelují s mocí zákona, přičemž sklon být -0.8. Opět za předpokladu, že V ∼ A3 / 2, ekvivalentní kumulativní frekvenční oblast mocninného zákona exponent (Eq. 22) je bL = 1.2 a ekvivalentní nekumulativní frekvenční oblast mocninného zákona exponent (Eq. 21) je aL = 2.2.

i když je jistě variabilita, mnoho sesuv půdy, zásoby se objeví uspokojit nekumulativní power-law frekvenční oblasti statistiky s exponentem aL = 2.5 ± 0.5. Důležitou otázkou je, zda je tento relativně velký rozptyl v hodnotách aL způsoben rozptylem v datech nebo různými hodnotami aL spojenými s odlišnou geologií. Pro jednu datovou sadu může být chybová lišta na aL relativně velká. Například, v závislosti na tom, kde je ocas fit, Stark a Hovius (24) najdou variace na pořadí aL = 2,88 ± 0,22. Tato variace je také tichá patrná na našem obr. 9, kde pro každou datovou sadu je přiměřená chybová lišta aL = 2,5 ± 0,25. Když jsou však obě datové sady kombinovány, chyba se sníží na aL = 2,5 ± 0,10. Tato kombinace naznačuje, že rozložení sesuvů půdy podle mocenského zákona může být platné v širším rozsahu hodnot, než ukázaly předchozí studie.

věříme, že důkazy jsou přesvědčivé, že střední a velké sesuvy půdy trvale uspokojit power-law (fractal) frekvence-oblast statistiky, ale proč? Jedním z vysvětlení je jednoduše vyvolat model pískové hromady jako analog pro sesuvy půdy stejným způsobem, jakým jsou modely posuvných bloků spojeny se zemětřesením. Nekumulativní mocninový exponent pro sesuvy půdy je však aL = 2,5 ± 0,5, zatímco nekumulativní mocninový exponent pro laviny modelu písku je aL ∼ 1,0. Vysvětlit tento rozdíl, Pelletier et al. (25) v kombinaci svahu stability rozboru s self-afinní reliéf a půdy-obsah vlhkosti a našel síly-zákon nekumulativní frekvence-oblast distribuce s aL = 2.6.

Hergarten a Neugebauer (26) použili numerický model kombinující stability svahů a masové hnutí a nalézt aproximace k power-zákon rozdělení s exponentem aL ∼ 2.1. Tito autoři (27) později použili model celulárních automatů s časově závislým oslabením, podobný modelu pískové hromady, a našli rozložení silového zákona s aL ∼ 2.0. I když to je jistě možné vyvinout modely, které reprodukují pozorované energie-zákon závislost skutečných údajů, je otázkou, zda tyto modely jsou realistické, pokud jde o správní fyziky. Určitě je zapotřebí mnohem více práce, aby bylo možné poskytnout komplexní vysvětlení chování mocenského práva.

překlopení dat od power-law korelace pro malé sesuvy půdy také se zdá být systematické a vyžaduje vysvětlení. Jednou z možností je, že stupnice převrácení má geomorfologické vysvětlení. K převrácení dochází u měřítek menších než asi 30 m, což je měřítko, na kterém se tvoří dobře definované proudové sítě. Na gullying spojené s stream a říční sítě se očekává, že hrát významnou roli v geometrii sesuvy půdy pro klimaticky řízené selhání, jako jsou datové množině B, nebo jiné sesuvy půdy vyvolané srážky. Pro klimaticky řízené sesuvy půdy jsou voda a podzemní voda důležitými otázkami a obě se týkají velikosti svahu, což zase závisí na vzoru a hustotě říční sítě. Pro seismicky vyvolané sesuvy půdy je vztah méně jasný. Tyto sesuvy půdy, a zejména skalní pády, se vyskytují tam, kde jsou svahy strmější, kde se koncentruje seismické otřesy, a kde je skála slabší. Alternativní vysvětlení pro převrácení dat je, že tato stupnice představuje přechod od poruch řízených soudržností k poruchám řízeným bazálním třením.