osuwiska

osuwiska są kolejnym zagrożeniem naturalnym, które wykazuje moc prawo częstotliwość obszaru statystyki w wielu różnych okolicznościach. Najpierw rozważamy regionalny inwentarz osuwisk 16,809 w obszarze Umbria-Marche we Włoszech (14). Inwentaryzacja ta powstała na podstawie analiz zdjęć lotniczych wykonanych w skali 1: 33 000, uzupełnionych szczegółowymi badaniami geomorfologicznymi na wybranych stanowiskach (15, 16). Niekumulacyjny rozkład liczbowo-obszarowy podano na Fig. 9 (zestaw danych A). Średnie i duże osuwiska dobrze korelują z relacją prawo-władza z wykładnikiem aL = 2.5 i przecięciem C = 300 (AL w km2). Ten zestaw danych odbiega od skalowania prawa mocy dla AL < 10-1 km2 (a ≈ 300 m). Równoważny rozkład skumulowany dla równoważnika. 21 to następnie rozważamy inwentaryzację osuwisk 4,233 w regionie Umbrii, które zostały wywołane nagłą zmianą temperatury w styczniu 1, 1997. Inwentarz ten uzyskano z analiz zdjęć lotniczych wykonanych w skali 1:20 000 3 miesiące po roztopieniu śniegu, uzupełnionych badaniami terenowymi. Niekonkumulacyjny rozkład powierzchni tych osuwisk jest również podany na Fig. 9 (zestaw danych B). Należy zauważyć, że podziałki pionowe zostały dostosowane w taki sposób, że dwa zestawy danych nakładają się na siebie. Osuwiska te również dobrze korelują z relacją moc-prawo w równaniu. 21, ponownie biorąc aL = 2,5 i C = 0,3 (AL w km2). Ten zestaw danych odbiega od skalowania prawa mocy dla AL < 10-3 km2 (a ≈ 30 m).

nakładanie się dwóch zestawów danych zilustrowanych na Rys. 10-3 km2 < AL < = 4 km2, tj. dla skal długości większych niż ≈ 30 m. inwentaryzacja topnienia śniegu wywołanego osuwiska (zestaw danych B) jest z pewnością bardziej kompletne niż historyczne osuwiska (zestaw danych a). Wnioskujemy, że przewrócenie (przy AL = 2 × 10-2 km2 osuwisk w regionalnym inwentarzu w zestawie danych a jest spowodowane niemożnością zmierzenia obszarów mniejszych osuwisk na zdjęciach lotniczych i/lub spowodowane erozją i innymi procesami marnowania.

z drugiej strony, rolowanie osuwisk w zbiorze danych B nie jest artefaktem i jest wynikiem obcięcia skalowania prawa mocy w skali długości około a ≈ 30 m. Ze względu na świeżość osuwisk wywołanych stopieniem śniegu oraz jakość i skalę (1:20,000) ze zdjęć lotniczych, najmniejszy obszar osuwisko konsekwentnie odwzorowane jest około 2.5 × 10-4 km2 (a ≈ 16 M), to znaczy, niższy od wymiaru a ≈ 30 m, przy którym zbiór danych odbiega od relacji moc-prawo. Wniosek ten został również poparty szczegółowymi badaniami geomorficznymi w wybranych miejscach, które potwierdziły, że inwentaryzacje ze zdjęć lotniczych są praktycznie kompletne.

udział osuwisk wywołanych stopieniem śniegu w całkowitej inwentaryzacji osuwisk można również wywnioskować z porównania zestawów danych A i B na Fig. 9. W rzeczywistych wykazach osuwisk, osuwiska wywołane stopieniem śniegu (zestaw danych B) mają łączną powierzchnię osuwisk 12.7 km2 i stanowią 0.7% całkowitej powierzchni osuwisk 1,831 km2 długotrwałych (regionalnych) osuwisk (zestaw danych A). Jednakże rozkład częstości i powierzchni przedstawiony na Fig. 9 opowiedz inną historię. Załóżmy, że oba zapasy są kompletne dla większych osuwisk. Dowody na to, że jest to prawdą, można zobaczyć na Fig. 9, gdzie oba zbiory danych A i B mają takie same rozkłady mocy. Porównanie wartości C z korektora. 21 dla obu rozkładów (rys. 9), zestaw danych B ma C = 0,3, A zestaw danych a ma c = 300; stosunek wynosi 1: 1000.

obszar pod dwoma rozkładami obszaru częstotliwości reprezentuje względną całkowitą powierzchnię osuwiska dla każdego zbioru danych. Zmiana C w Eq. 21 na 1000 to to samo, co zmiana pola pod krzywą częstotliwość-pole o współczynnik 1000. W związku z tym, w oparciu o rozkład częstotliwości, całkowita powierzchnia osuwisk wywołanych stopieniem śniegu (zestaw danych B) stanowi 0,1% całkowitej powierzchni długoterminowych osuwisk regionalnych (zestaw danych A). Niższa wartość 0,1% (w porównaniu z 0,7%, jak omówiono w ostatnim akapicie) jest odzwierciedleniem faktu, że zestaw danych A jest niekompletny.

ważnym pytaniem jest względne znaczenie wywołanych osuwisk w długoterminowym inwentaryzacji osuwisk. Czy większość osuwisk generowane w największych zdarzeń wywołanych osuwisk lub jest inwentaryzacja osuwisk zdominowany przez regularne tło osuwisk? Z pewnością trzęsienia ziemi, wydarzenia topnienia śniegu i zdarzenia o wysokiej intensywności lub długotrwałych opadach powodują wiele osuwisk. Ale jakie są Statystyki częstotliwości dla tych zdarzeń? Porównanie dokonane na Rys. 9 stanowi racjonalną podstawę do kwantyfikacji intensywności wywołanego zdarzenia osuwiskowego. Samo wzięcie liczby zliczonych osuwisk jest niewłaściwe; robi to dla porównania podanego na Fig. 8 doprowadziłoby do poważnego błędu, ponieważ zbiór danych B jest stosunkowo kompletny (tj. liczone są wszystkie lub duży procent wywołanych osuwisk), A A jest niekompletny. W oparciu o rzeczywiste inwentaryzacje osuwisk, względna intensywność dwóch zestawów danych wynosiłaby 4,233/16,809 lub ≈1/4. To bardzo różni się od naszego poprzedniego wniosku opartego na rozkładzie prawa mocy dla każdego zbioru danych i stosunku 1:1000 dla wartości C, że względne natężenia wynoszą 1/1000.

dla porównania, rozważamy teraz rozkład częstotliwości-obszar 10,000 osuwiska wywołane na obszarze 10,000 km2 przez stycznia 17, 1994, Northridge, CA trzęsienie ziemi. Inwentaryzacja tych osuwisk została przeprowadzona przez Harfa i Jibsona (17). Wykorzystali zdjęcia lotnicze w skali 1: 60 000, zrobione rano po trzęsieniu ziemi i porównali te zdjęcia ze zdjęciami zrobionymi wcześniej. Zdigitalizowane zdjęcia zostały uzupełnione badaniami terenowymi. Oszacowano, że inwentaryzacja jest prawie kompletna dla osuwisk o skali długości większej niż ≈ 5 m. Niekonkumulacyjny rozkład liczby-powierzchni tych osuwisk podano na Fig. 10. Osuwiska te dobrze korelują z EQ relacji moc-prawo. 21 biorąc aL = 2,3 i C = 1,0 (AL w km2). Ten zestaw danych odbiega od skalowania prawa mocy dla AL < 10-3 km2 (a ≈ 30 m).

dane dla tych osuwisk wywołanych trzęsieniem ziemi w Kalifornii są niezwykle podobne do osuwisk wywołanych stopieniem śniegu w środkowych Włoszech. Najlepiej dopasowany wykładnik prawa mocy to aL = 2,3 dla danych kalifornijskich i aL = 2,5 dla danych włoskich. Kumulacje dla małych osuwisk występują w zasadniczo tych samych obszarach osuwisk dla dwóch zestawów danych. Względne intensywności osuwisk wywołanych stopieniem śniegu można uzyskać z korelacji podanych na fig. 9 i 10. Porównanie wykonane w AL = 10-2 km2 pokazuje, że intensywność California osuwisko było około dwukrotnie intensywność włoskiego osuwisko. Ponieważ oba zapasy wydają się być stosunkowo kompletne, względne natężenia są proporcjonalne do liczby osunięć ziemi, tj. 11,000 / 4,233 = 2.6.

następnie porównujemy wyniki podane powyżej z poprzednimi badaniami. Fujii (18) uzyskał skumulowaną inwentaryzację powierzchni 800 osuwisk spowodowanych intensywnymi opadami deszczu w Japonii. Doskonała korelacja z Eq relacji moc-prawo. Znaleziono 22, przyjmując bL = 0,96. Równoważny niekumatyczny wykładnik potęgi-prawa w równaniu. 21 to aL = 1,96. Hovius et al. (19) dały numer-obszar inwentaryzacji 4,984 osuwiska w strefie montane na wschód od uskoku alpejskiego w Nowej Zelandii. Oszacowali, że osuwiska te miały miejsce w okresie 40 – do 60-lat. Ich logarytmicznie binowane dane dobrze korelowały z relacją Potęgowo-prawną o wykładniku BL = 1,17. Ponieważ binowanie logarytmiczne jest równoważne rozkładowi skumulowanemu (Eq. 22), równoważny niekumatyczny wykładnik potęgi-prawa z równania. 21 to aL = 2,17.

Hovius et al. (20) dały numer-obszar inwentaryzacji 1,040 świeże osuwiska w zbiornikach Ma-An i Wan-Li po wschodniej stronie centralnego zakresu na Tajwanie. Szacuje się, że osuwiska mają wiek poniżej 10 lat. Ich logarytmicznie binowane dane miały wykładnik potęgi BL = 1,66. Równoważny niekumatyczny wykładnik potęgi-prawa z równania. 21 to aL = 2,66. Ten zestaw danych odbiega od skalowania prawa mocy dla AL < 10-3 km2 (a ≈ 30 m). Warto zauważyć, że wykładnik prawa mocy i odchylenie od skalowania prawa mocy dla tego zestawu danych oraz dwa osuwiska, które podaliśmy powyżej (Włochy i Kalifornia), są bardzo podobne.

nieliczne rozkłady powierzchni dla kilku regionalnych wykazów osuwisk zostały podane przez Malamud i Turcotte (21). Wyniki dla osuwisk 1,130 z Doliny Challana, Boliwia korelują dobrze z niekonkumulatywną relacją władza-prawo, Eq. 21, biorąc aL = 2.6; 3243 osuwiska z zakresu Akishi, Środkowa Japonia dobrze korelują, biorąc aL = 3.0; i 709 trzęsienia ziemi z Eden Canyon, Alameda, CA korelują dobrze, biorąc aL = 3.3.

(22) podali skumulowane zapasy częstotliwości i objętości dla 1937 wodospadów skalnych i zjeżdżalni skalnych wzdłuż głównych korytarzy transportowych południowo-zachodniej Kolumbii Brytyjskiej. Dane są dobrze skorelowane z relacją moc-prawo, przy czym nachylenie wynosi -0,5 ± 0,2. Zakładając, że objętość V koreluje z obszarem zgodnie z V ∼ A3/2, równoważny kumulatywny wykładnik potęgi obszaru częstotliwości (Eq. 22) wynosi bL = 0,75 ± 0.30, oraz równoważny niekonkumulacyjny wykładnik potęgi obszaru częstotliwości (Eq. 21) jest aL = 1,75 ± 0,30.

Dai i Lee (23) podali skumulowane wielkości zapasów dla 2811 osuwisk ziemi w Hongkongu, które miały miejsce w latach 1992-1997. Dane korelują dość dobrze z prawem mocy, przyjmując nachylenie do -0,8. Ponownie zakładając V ∼ A3/2, równoważny kumulatywny wykładnik potęgi obszaru częstotliwości (Eq. 22) jest bL = 1,2, A równoważny nieakumulatywny wykładnik potęgi obszaru częstotliwości (Eq. 21) jest aL = 2,2.

chociaż z pewnością istnieje zmienność, wiele inwentaryzacji osuwisk wydaje się spełniać niekonkumulacyjne prawo mocy Częstotliwość obszaru statystyki z wykładnikiem aL = 2.5 ± 0.5. Ważnym pytaniem jest, czy ten stosunkowo duży rozproszenie wartości aL jest spowodowane rozproszeniem danych lub różnymi wartościami aL związanymi z inną geologią. Dla pojedynczego zestawu danych Pasek błędu na aL może być stosunkowo duży. Na przykład, w zależności od tego, gdzie ogon jest dopasowany, Stark i Hovius (24) znajdują wariacje w kolejności aL = 2,88 ± 0,22. Ta odmiana jest również cicha widoczna na naszej Fig. 9, gdzie dla każdego zestawu danych rozsądny jest pasek błędu al = 2,5 ± 0,25. Ale, gdy dwa zestawy danych są połączone, błąd jest zredukowany do aL = 2,5 ± 0,10. Ta kombinacja sugeruje, że rozkład mocy prawa osuwisk może być ważny w szerszym zakresie wartości niż wykazano w poprzednich badaniach.

uważamy, że dowody są przekonujące, że średnie i duże osuwiska konsekwentnie spełniają Prawo energetyczne (fraktalne) statystyki obszaru częstotliwości, ale dlaczego? Jednym z wyjaśnień jest po prostu wywołanie modelu stosu piasku jako analogu dla osuwisk w taki sam sposób, w jaki modele bloków suwakowych są związane z trzęsieniami ziemi. Jednakże, niekumulujący wykładnik prawa mocy dla lawin wynosi aL = 2,5 ± 0,5, podczas gdy niekumulujący wykładnik prawa mocy dla lawin modelu stosu piasku wynosi al ∼ 1,0. Aby wyjaśnić tę różnicę, Pelletier et al. (25) w połączeniu z analizą stateczności zbocza z topografią własną i zawartością wilgoci w glebie i znaleziono prawo mocy niekumulujący rozkład częstotliwości obszaru z aL = 2,6.

Hergarten i Neugebauer (26) wykorzystali model numeryczny łączący stabilność nachylenia i ruch masy i znaleźli przybliżenie rozkładu mocy z wykładnikiem al ∼ 2.1. Autorzy Ci (27) wykorzystali później model automatów komórkowych z zależnym od czasu osłabieniem, podobny do modelu stosu piasku, i znaleźli rozkład mocy z Al ∼ 2.0. Chociaż z pewnością możliwe jest opracowanie modeli, które odtwarzają obserwowaną zależność mocy od prawa rzeczywistych danych, istnieje prawdziwe pytanie, czy modele te są realistyczne pod względem fizyki rządzącej. Z pewnością potrzeba znacznie więcej pracy, aby zapewnić kompleksowe Wyjaśnienie zachowania prawa władzy.

przesunięcie danych z korelacji prawo-władza dla małych osuwisk również wydaje się być systematyczne i wymaga wyjaśnienia. Jedną z możliwości jest to, że skala rollover ma Wyjaśnienie geomorfologiczne. Przewrót występuje dla wag mniejszych niż około 30 m, skali, na której tworzą się dobrze zdefiniowane sieci strumieni. Oczekuje się, że gullying związane z sieci strumieni i rzek odegra znaczącą rolę w geometrii osuwisk dla awarii kontrolowanych klimatycznie, takich jak te z zestawu danych B, lub innych osuwisk wywołanych przez opady deszczu. W przypadku osuwisk kontrolowanych klimatycznie woda i wody gruntowe są ważnymi kwestiami i odnoszą się do wielkości skarpy, która z kolei zależy od struktury i gęstości sieci rzecznej. W przypadku osuwisk wywołanych sejsmicznie związek jest mniej wyraźny. Osuwiska te, a zwłaszcza spadki skalne, występują tam, gdzie zbocza są bardziej strome, gdzie koncentruje się wstrząs sejsmiczny, a gdzie skała jest słabsza. Alternatywnym wyjaśnieniem rolowania danych jest to, że skala ta reprezentuje przejście od uszkodzeń kontrolowanych przez spójność do uszkodzeń kontrolowanych przez tarcie podstawowe.