Zeitliche Überwachung und Analyse des Erdrutschmechanismus beim schweren Erdrutschunglück in Guangming, Shenzhen durch Kombination von Radarfernerkundung und numerischer Simulation

Qin Xiaoqiong ,  

Huang Jianming ,  

Huang Yuanjun ,  

Wang Chisheng ,  

Chen Xiangsheng ,  

摘要

Bezüglich des schweren Erdrutsches im Jahr 2015 im Guangming-Bezirk von Shenzhen (Erdbodenlagerstätte in Hong’ao) verwenden bisherige Forschungen hauptsächlich optische Bilder, Felduntersuchungen und numerische Simulationen zur nachträglichen Ursachenanalyse. Frühere Studien konnten jedoch den Prozess der Oberflächenveränderung vor und nach dem Erdrutsch nicht erfassen. Diese Studie verwendet Cosmo-SkyMed Radar-Satellitenbilder zur zeitlichen Überwachung der Erdbodenlagerstätte in Hong’ao, kombiniert mit der Small Baseline Radar-Interferometrie (SBAS-InSAR), der Schattenwiederherstellung in der dreidimensionalen Radarinterferometrie (SAR-SFS) sowie dem tiefen Integrationskontinuumsmodell, um eine zeitliche Analyse und numerische Simulation der Oberflächenverformung vor und nach dem Erdrutsch in den Jahren 2013-2016 durchzuführen. Zunächst wurden die Verteilung der Oberflächensenksatzgeschwindigkeit und die Zeitreihen vor und nach dem Erdrutsch ermittelt. Es wurde festgestellt, dass die Verformungsgeschwindigkeit der Oberfläche im Bereich von [-40,7, 64,3] mm/Jahr liegt, wobei die Senkung hauptsächlich im Bereich S9 am hinteren Rand des Erdrutsches konzentriert ist. Darauf aufbauend wurde eine numerische Modellierung der Unfallstelle durchgeführt, bei der das SAR-SFS DEM zur Reduzierung von Geländefehlern verwendet wurde. Der Kriechprozess vor dem Erdrutsch wurde durch den Vergleich der Mehrzeitraum-DEM-Inkremente und der InSAR-Deformationstrend rekonstruiert, wobei das DEM als Ausgangsgelände verwendet wurde. Der Hang wurde mit dem tiefen Integrationskontinuumsmodell und dem Coulomb-Modell berechnet und der Flüssigkeitszustand während des schnellen Fernabrutsches simuliert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einem Porenwasserdruckkoeffizienten von λ=0,6 die Modellierung am besten mit der realen Situation des Erdrutsches übereinstimmt. Das Volumen der Gleitschicht über der Oberfläche beträgt etwa 3,60×10^6 m³, mit einer maximalen Bodenschichtdicke von 62,7 m. Der Erdrutschkörper weist eine starke Fluidität auf, der Hauptgleitvorgang wird in den ersten 50 Sekunden abgeschlossen, und es gibt weiterhin Nachrutschbewegungen, die einen Kollisionsimpuls von 44000 kg·m/s erzeugen, was die Sicherheitsgrenzen für Menschen und Gebäude weit übersteigt und katastrophale Folgen verursacht. Diese Studie enthüllt aus der doppelten Perspektive der Radarfernerkundung und numerischen Simulation den Erdrutschmechanismus am Erdbodenlagerplatz in Hong’ao, Guangming, und zeigt auf, dass Überlagerung und Variation des Porenwasserdrucks die Hauptursachen des Erdrutschunglücks sind. Dies ist von großer Bedeutung für ein besseres Verständnis des Entstehungs- und Katastrophenprozesses von Erdrutschen, insbesondere für die Analyse des Vorabbrutsches und seiner Einflussfaktoren.

关键词

Guangming-Erdrutsch;SBAS-InSAR;zeitliche Verformung;numerische Simulation;Vorabrutschen- Kreep;Erdrutschmechanismus;Risikoanalyse

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