GIS

Aug 19, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7684 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

地理情報システム(GIS)の空間データ処理機能と組み合わせて、Pan Jiazheng法を2次元(2D)から3次元(3D)に拡張し、グリッドに基づいた3D地滑りサージ高さ計算方法を提案します。列単位。 まず、地滑りに関するデータをラスタライズしてグリッド列を形成し、3D 地滑りの力解析モデルを構築します。 垂直ストリップ法とニュートンの運動法則を組み合わせて、動的平衡方程式を確立してサージ高さを解決します。 さらに,3D地滑りサージ高さ計算拡張モジュールをGIS環境で開発し,結果を2D潘家正法の結果と比較した。 比較の結果、提案された方法によって得られた最大サージ高さは、Pan Jiazheng 方法に基づくものよりも 24.6% 大きいことがわかりました。 従来の 2D 手法と比較して、本論文で提案した 3D 手法は地滑りの実際の空間状態をよりよく表現し、リスク評価に適しています。

地滑り災害とは、重力の作用により岩塊や土塊が全体的に滑り落ちることによって引き起こされる災害を指し、世界の主要な地質災害の一つです。 中規模および大規模な地滑りの速い滑り速度と長い滑り距離は、毎年多大な人命と財産の損失をもたらします。 中でも貯水池土砂崩れは、水面に滑り込む際に大きなうねりを生じ、航行する船舶や周囲の建物に大きな被害を与え、世界中で大きな懸念を集めています。 世界では、地滑りによって引き起こされる高潮が数多く発生しています。たとえば、1963 年にイタリアのヴァジョン貯水池で起きた地滑りによって引き起こされた高さ 100 メートルの高潮では、少なくとも 2,000 人が死亡しました1。 2015 年に中国重慶市呉山で起きた赤い岩の隆起2。 そして2014年には中国の湖北省でダヤンタンが急増した3。 そのすべてが多大な死傷者と経済的損失をもたらしました。 したがって、貯水池堤防の地滑りによって引き起こされる高波の危険性を評価することは極めて重要です。

サージ高さの計算は、サージの危険性を評価するための重要な指標の 1 つです。 サージ高さの計算方法は、主に理論解析法 4,5,6,7,8、数値シミュレーション法 10,11,12,13,14、物理モデリング法 15,16,17 に分けられます。 その中でも、理論解析手法の潘家正法は、モデリングプロセスが簡単で、エンジニアへの要求が少なく、精度が高いため、工学用途で広く使用されています。

潘家正法は野田発祥です。 野田４は、線形理論から得られた解を利用して、非線形領域における最大サージの振幅を求める近似法を提案した。 それ以来、多くの学者がより詳細な研究を行ってきました。 これに基づいて、学者の潘家正 5 は、地滑り本体を多数の 2 次元 (2D) 垂直ストリップに分割し、地滑りの水平および垂直方向の動きを考慮してサージ高さを計算しました。 この方法は潘家正法と呼ばれます。 この方法は長年にわたって適用され、改良されてきました。 たとえば、Dai ら 6 は、潘家正法を使用して、三峡貯水池地域の下都嶺地滑りの滑り速度を計算しました。 Huang et al.7 は、水の抵抗と摩擦係数の変化を考慮して Pan Jiazheng 法を改良しました。 Miao et al.8 は、最大サージ高さを予測するために 2D 垂直ストリップ法に基づいたスライディング ブロック モデルを提案しました。

Pan Jiazheng 法はいくつかの改良を加えていますが、まだ 2D 段階にあり、2D セクションを選択すると計算結果が異なります。 しかし、実際の地滑りの状況は3次元（3D）であり、2D解析手法では現実の地滑りの状況を合理的にシミュレーションすることはできません。 Hu18 は、2 次元状態解析によって得られる値は 3 次元状態値の約 70% であると提案しました。 2D モデルに基づく潘家正法では高精度の結果値を得ることができず、3D 状態解析に基づく潘家正法の研究は計算精度を向上させる上で非常に重要です。