deslizamentos de terras

deslizamentos de terras são outro perigo natural que exibe estatísticas da área de frequência da lei do poder sob uma grande variedade de circunstâncias. Em primeiro lugar, consideramos um inventário regional de 16.809 deslizamentos de terras na região de Umbria–Marche, na Itália (14). Este inventário foi obtido a partir de análises de fotografias aéreas tiradas a uma escala de 1:33.000, complementadas por investigações geomórficas detalhadas em locais selecionados (15, 16). A distribuição não cumulativa da área numérica é indicada na Fig. 9 (Conjunto de dados A). Os deslizamentos de terra médios e grandes correlacionam-se bem com a relação poder-lei com expoente aL = 2,5 E Interceptam C = 300 (AL em km2). Este conjunto de dados se desvia da escala power-law para AL < 10-1 km2 (a ≈ 300 m). A distribuição cumulativa equivalente para a NQA. 21 is we next consider an inventory of 4233 landslides in the Umbria region that were triggered by a sudden change in temperature on January 1, 1997. Este inventário foi obtido a partir de análises de fotografias aéreas tiradas a uma escala de 1: 20.000 3 meses após o evento neve-derretimento, complementado por pesquisas de campo. A distribuição não cumulativa do número de superfícies destes deslizamentos de terras é igualmente indicada na Fig. 9 (Conjunto de dados B). Note que as escalas verticais foram ajustadas para que os dois conjuntos de dados se sobreponham. Estes deslizamentos de terras também se correlacionam bem com a relação poder-Lei no qe. 21, tomando novamente aL = 2,5 e C = 0,3 (AL em km2). Este conjunto de dados se desvia da escala de poder-lei para AL < 10-3 km2 (a ≈ 30 m).

a sobreposição dos dois conjuntos de dados ilustrados na Fig. 9 mostra que a lei de potência de escala é válida para o intervalo de deslizamento de terra em áreas, 10-3 km2 < AL < = 4 km2, i.é., para comprimentos de escalas maior do que Um ≈ 30 m. O inventário de neve a derreter induzida por deslizamentos de terra (conjunto de dados B) é, certamente, mais completo do que o histórico de deslizamentos de terra (conjunto de dados de Um). Concluímos que a capotagem (em AL = 2 × 10-2 km2 dos deslizamentos de terra no inventário regional no conjunto de dados A é causada pela incapacidade de medir as áreas dos deslizamentos menores nas fotografias aéreas e/ou causados pela erosão e outros processos de desperdício.

por outro lado, a substituição dos deslizamentos de terra no conjunto de dados B não é um artefato, e é o resultado do truncamento da lei de potência de dimensionamento em um comprimento de escala de cerca de Uma ≈ 30 m. Por causa da frescura da neve derreter-deslizamentos de terra provocados, e a qualidade e a escala (1:20.000) das fotografias aéreas, a menor área de deslizamento de terra consistentemente mapeada é de cerca de 2,5 × 10-4 km2 (a ≈ 16 m), ou seja, menor que a dimensão a ≈ 30 m em que o conjunto de dados se desvia da relação poder-lei. Esta conclusão foi também apoiada por investigações geomórficas pormenorizadas em locais seleccionados, que confirmaram que os inventários das fotografias aéreas estão virtualmente completos.

a contribuição dos deslizamentos de neve desencadeados por derretimento para o inventário total de deslizamento também pode ser deduzida a partir da comparação dos conjuntos de dados A E B na Fig. 9. Nos inventários reais de deslizamento de terra, os deslizamentos de terra desencadeados por derretimento de neve (conjunto de dados B) têm uma área total de deslizamento de terra de 12,7 km2 e representam 0,7% da área total de deslizamento de terra de 1.831 km2 dos deslizamentos de longo prazo (regional) (conjunto de dados a). No entanto, as distribuições de área de frequência apresentadas na Fig. 9 conte uma história diferente. Suponha que ambos os inventários estão completos para os maiores deslizamentos de terras. A evidência de que isto é verdade pode ser vista na Fig. 9, onde ambos os conjuntos de dados A E B têm as mesmas distribuições power-law. Comparar o valor C de Eq. 21 para ambas as distribuições (Fig. 9), o conjunto de dados B tem c = 0.3 e o conjunto de dados A tem C = 300; a razão é 1:1000.

a área sob as duas distribuições de área de frequência representa a área total relativa de deslizamento de terras para cada conjunto de dados. Mudança de C no Eq. 21 por 1000 é o mesmo que mudar a área sob a curva da área de frequência por um factor de 1000. Por conseguinte, com base na distribuição da área de frequência, a área total dos deslizamentos de terra desencadeados por derretimento da neve (conjunto de dados B) representa 0,1% da área total dos deslizamentos de terra regionais de longo prazo (conjunto de dados a). O valor mais baixo de 0,1% (contra 0,7%, como discutido no último parágrafo) é um reflexo do fato de que o conjunto de dados A é incompleto.uma questão importante é a importância relativa dos deslizamentos de terras desencadeados no inventário de deslizamento de terras a longo prazo. A maioria dos deslizamentos de terras são gerados nos maiores eventos de deslizamento de terras desencadeados ou o inventário de deslizamento de terras é dominado pelo fundo regular de deslizamentos de terras? Certamente terremotos, eventos de derretimento de neve, e eventos de alta intensidade ou precipitação prolongada desencadeiam muitos deslizamentos de terra. Mas quais são as estatísticas de magnitude de frequência para esses eventos? A comparação feita na Fig. 9 fornece uma base racional para quantificar a intensidade de um evento desencadeado deslizamento de terras. Simplesmente tomar o número de deslizamentos de terras contados é inapropriado; fazendo isso para a comparação dada na Fig. 8 levaria a um erro grave, uma vez que o conjunto de dados B é relativamente completo (ou seja, a totalidade ou uma grande percentagem dos deslizamentos de terras desencadeados são contados) e A é incompleto. Com base nos inventários reais de deslizamento de terras, as intensidades relativas dos dois conjuntos de dados seriam 4233/16.809 ou ≈1/4. Isto é muito diferente de nossa conclusão anterior baseada na distribuição de energia-lei para cada conjunto de dados, e a razão 1:1000 para os valores de C, que as intensidades relativas são de 1/1,000.para comparação, agora consideramos a distribuição de área de frequência de 10.000 deslizamentos de terra desencadeados sobre uma área de 10.000 km2 até o terremoto de 17 de janeiro de 1994 em Northridge, CA. Um inventário desses deslizamentos de terras foi realizado por Harp e Jibson (17). Eles usaram fotografia aérea em escala de 1:60.000, tirada na manhã após o terremoto, e compararam essas fotos com fotos tiradas anteriormente. As fotos digitalizadas foram complementadas com trabalho de campo. Eles estimaram que o inventário está quase completo para deslizamentos de terra com uma escala de comprimento maior que a ≈ 5 m. A distribuição não cumulativa do número de superfícies destes deslizamentos de terras é indicada na Fig. 10. Estes deslizamentos de terras correlacionam-se bem com a relação poder-lei Eq. 21 tomar aL = 2,3 e c = 1,0 (AL em km2). Este conjunto de dados se desvia da escala power-law para AL < 10-3 km2 (a ≈ 30 m).

O expoente de power-law mais adequado é aL = 2,3 para os dados da Califórnia e aL = 2,5 para os dados italianos. Os deslizamentos para pequenos deslizamentos ocorrem essencialmente nas mesmas áreas de deslizamento para os dois conjuntos de dados. As intensidades relativas dos deslizamentos de terra desencadeados por derretimento de neve podem ser obtidas a partir das correlações dadas nos figos. 9 e 10. Uma comparação feita em AL = 10-2 km2 mostra que a intensidade do deslizamento de terras na Califórnia foi cerca do dobro da intensidade do deslizamento de terras Italiano. Dado que ambos os inventários parecem ser relativamente completos, as intensidades relativas são proporcionais ao número de deslizamentos de terras, ou seja, 11 000/4233 = 2.6.em seguida, comparamos os resultados dados acima com estudos anteriores. Fujii (18) obteve um inventário cumulativo de área de 800 deslizamentos de terra causados por um forte evento de chuva no Japão. Uma excelente correlação com a relação poder-direito Eq. 22 foi encontrado, tomando bL = 0, 96. O equivalente a um expoente de direito energético não cumulativo na NQA. 21 é aL = 1,96. Hovius et al. (19) apresentaram um inventário numérico de 4.984 deslizamentos de terras na zona montanhosa a leste da falha alpina na Nova Zelândia. Eles estimaram que esses deslizamentos de terras ocorreram durante um período de 40 a 60 anos. Seus dados logaritmicamente ligados correlacionaram-se bem com uma relação de poder-lei com o expoente bL = 1.17. Porque binning logarítmico é equivalente a uma distribuição cumulativa (Eq. 22), o equivalente expoente não cumulativo da legislação em matéria de energia da Eq. 21 é aL = 2,17.Hovius et al. (20) apresentaram um inventário numérico de 1,040 novos deslizamentos de terras nas bacias hidrográficas Ma-An e Wan-Li do lado oriental da Zona Central de Taiwan. Eles estimaram que os deslizamentos de terras têm uma idade inferior a 10 anos. Seus dados logaritmicamente binned tinham um expoente de poder de bL = 1,66. O equivalente expoente de energia não cumulativo da NQA. 21 é aL = 2.66. Este conjunto de dados se desvia da escala power-law para AL < 10-3 km2 (a ≈ 30 m). É interessante notar que o expoente power-law e o desvio da escala power-law para este conjunto de dados e os dois eventos landslide que demos acima (Itália e Califórnia) são muito semelhantes.a Malamud e a Turcotte (21) forneceram distribuições não cumulativas da área do número para vários inventários regionais de deslizamento de terras. Resultados de 1.130 deslizamentos de terras do Vale de Challana, Bolívia correlacionam-se bem com a relação poder-lei não cumulativa, Eq. 21, tomando aL = 2.6; 3 243 deslizamentos de terras da Gama Akishi, o Japão central correlaciona-se bem, tomando aL = 3.0; e 709 terremotos de Eden Canyon, Alameda, CA correlacionam bem, tomando aL = 3.3.

Hungr et al. (22) apresentaram inventários cumulativos de frequências-volume para 1.937 quedas de rochas e deslizamentos de rochas ao longo dos principais corredores de transporte do sudoeste da Colúmbia Britânica. Os dados correlacionam bem razoável com uma relação de poder-lei tomando a inclinação para -0,5 ± 0,2. Assumindo que o volume V está correlacionado com a área de acordo com o V ∼ A3/2, o equivalente cumulativo de área de frequência-potência-lei expoente (Eq. 22) é bL = 0,75 ± 0.30, e o equivalente expoente power-law da área de frequência não cumulativa (NQA. 21) é aL = 1, 75 ± 0, 30.

Dai e Lee (23) apresentaram inventários cumulativos de frequência-volume para 2.811 deslizamentos de terras em Hong Kong que ocorreram durante o período de 1992-1997. Os dados correlacionam-se razoavelmente bem com uma lei de poder tomando a inclinação para ser -0,8. Mais uma vez assumindo V ∼ A3 / 2, o equivalente cumulativo de área de frequência de potência-lei expoente (Eq. 22) é bL = 1,2, e o equivalente expoente de energia da área de frequência não cumulativa (Eq. 21) é aL = 2,2.embora haja certamente variabilidade, muitos inventários de deslizamento de terras parecem satisfazer estatísticas da área de frequências não cumulativas em termos de potência, com um expoente aL = 2,5 ± 0,5. Uma questão importante é se esta dispersão relativamente grande em valores de aL é causada por dispersão nos dados ou por valores diferentes de aL associados com geologia diferente. Para um único conjunto de dados, a barra de erro em aL pode ser relativamente grande. Por exemplo, dependendo de onde a cauda está apta, Stark e Hovius (24) encontram variações na ordem de aL = 2,88 ± 0,22. Esta variação também é evidente na nossa Fig. 9, em que para cada conjunto de dados é razoável uma barra de erro de aL = 2,5 ± 0,25. Mas, quando os dois conjuntos de dados são combinados, o erro é reduzido para aL = 2.5 ± 0.10. Esta combinação sugere que a distribuição power-law dos deslizamentos de Terras pode ser válida para uma gama mais ampla de valores do que mostrado em estudos anteriores.

acreditamos que a evidência é convincente de que os deslizamentos de terra de média e grande consistentemente satisfazem as estatísticas de área de frequência de power-law (fractal), mas por quê? Uma explicação é simplesmente invocar o modelo de pilha de areia como um analógico para deslizamentos de terra da mesma forma que os modelos de bloco deslizante estão associados com terremotos. No entanto, o expoente da lei da energia não cumulativa para deslizamentos de terras é aL = 2,5 ± 0,5, enquanto o expoente da lei da energia não acumulada para as avalanches do modelo da pilha de areia é aL ∼ 1.0. Para explicar esta diferença, Pelletier et al. (25) combinou uma análise da estabilidade do declive com a topografia auto-afinada e o teor de humidade do solo e encontrou uma distribuição de zonas de frequência não cumulativas de poder com aL = 2.6.Hergarten and Neugebauer (26) used a numerical model combining slope stability and mass movement and found an approximation to a power-law distribution with an exponent of aL ∼ 2.1. These authors (27) later used a cellular-automata model with time-dependent failing, similar to the sand pile model, and found a power-law distribution with aL ∼ 2.0. Embora seja certamente possível desenvolver modelos que reproduzam a dependência da lei do poder observada dos dados reais, há uma questão real se esses modelos são realistas em termos da física governante. Certamente muito mais trabalho é necessário para fornecer uma explicação abrangente para o comportamento power-law.

a capotagem dos dados longe da correlação poder-lei para pequenos deslizamentos de terras também parece ser sistemática e requer uma explicação. Uma possibilidade é que a escala de rollover tem uma explicação geomorfológica. A capotagem ocorre para escalas inferiores a 30 m, a escala na qual redes de fluxo bem definidas se formam. Espera-se que o gullying associado às redes fluviais e fluviais desempenhe um papel significativo na geometria dos deslizamentos de terra para falhas climaticamente controladas, como as do conjunto de dados B, ou outros deslizamentos desencadeados pela chuva. Para os deslizamentos climáticos controlados, a água e as águas subterrâneas são questões importantes e ambas se relacionam com o tamanho de um declive, que por sua vez depende do padrão e densidade da rede fluvial. Para deslizamentos sísmicos, a relação é menos clara. Estes deslizamentos de terra, e particularmente quedas de rocha, ocorrem onde as encostas são mais íngremes, onde o tremor sísmico se concentra, e onde a rocha é mais fraca. Uma explicação alternativa para a capotagem dos dados é que esta escala representa uma transição de falhas controladas pela coesão para falhas controladas pelo atrito basal.