Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô phỏng độ dài chảy trượt của các trận lở đất ở quần đảo Faroe, Bắc Đại Tây Dương
Tóm tắt
Quần đảo Faroe ở Bắc Đại Tây Dương có nguy cơ cao về các trận lở đất loại chảy trong lớp vật liệu vón cục giàu hữu cơ. Sau một số sự kiện sạt lở đất nguy hiểm, nghiên cứu đã được khởi xướng để định lượng rủi ro lở đất. Một nhiệm vụ trung tâm trong công việc này là dự đoán hành vi chảy trượt của lở đất. Thông qua mô phỏng số của bốn sự kiện lở đất, nghiên cứu này cung cấp sự sàng lọc ban đầu về loại cơ học và các tham số đầu vào liên quan nào tốt nhất dự đoán hành vi chảy trượt của lở đất ở quần đảo Faroe. Ba loại cơ học (ma sát, Voellmy và Bingham) được chọn và sử dụng cho phân tích ngược riêng lẻ của các sự kiện trong các mô hình số BING và DAN3D. Một loại cơ học phù hợp nhất được chọn từ việc so sánh giữa hành vi chảy trượt dự đoán và quan sát được. Phân tích ngược tổng quát để xác định các tham số đầu vào tối ưu cho loại cơ học đã chọn được thực hiện bằng cách kiểm định chéo, trong đó mỗi trận lở đất được mô hình với các tham số đầu vào từ ba sự kiện khác. Các tham số đầu vào tối ưu được tìm thấy từ mô hình chạy tạo ra độ dài chảy và tốc độ chính xác nhất. Loại Bingham được chọn là loại cơ học phù hợp nhất, một kết quả khác biệt so với các nghiên cứu tương tự về lở đất vón cục. Một lý do cho việc loại cơ học ma sát lại không phù hợp là xu hướng tạo ra độ dài chảy quá lớn của vật liệu chảy có trọng lượng thấp, một kết quả cho thấy những hạn chế quan trọng khi sử dụng loại cơ học ma sát trong DAN3D. Các tham số đầu vào tối ưu của Bingham là τ_y = 980 Pa và μ_b = 117 Pa/s. Tuy nhiên, các nghiên cứu trong tương lai được thực hiện trong các mô hình 2D là cần thiết để tiên đoán chính xác các tham số trước khi kết quả có thể được sử dụng để đánh giá rủi ro lở đất.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Aune B, Førland EJ (1986) Precipitation in the Faroe Islands—estimates related to hydropower extensions on Eysturoy. Norwegian Meteorological Institute, Report no. 27/86, Oslo
Ayotte D, Hungr O (2000) Calibration of a runout prediction model for debris-flows and avalanches. In: Wieczorek GF, Naeser ND (eds) Debris-flow hazards mitigation: mechanics, prediction, and assessment. AA Balkema, Rotterdam, pp 505–514
Beguería S, Van Asch TWJ, Malet J-P, Gröndahl S (2009) A GIS-based numerical model for simulating the kinematics of mud and debris flows over complex terrain. Nat Hazards Earth Syst Sci 9:1897–1909
Bertolo P, Bottino G (2008) Debris-flow event in the Frangerello Stream-Susa Valley (Italy)—calibration of numerical models for the back analysis of the 16 October, 2000 rainstorm. Landslides 5:19–30
Bertolo P, Wieczorek GF (2005) Calibration of numerical models for small debris flows in Yosemite Valley, California, USA. Nat Hazards Earth Syst Sci 5:993–1001
Cappelen J, Laursen EV (1998) The climate of the Faroe Islands—with climatological standard normals, 1961–1990. Danish Meteorological Institute, Ministry of Transport, Report no. 98-14, Copenhagen
Cepeda J (2007) The 2005 on Tate's Cairn debris flow: back-analysis, forward predictions and a sensitivity analysis. In: Ho K, Li V (eds) 2007 International forum landslide disaster management. The Hong Kong Institution of Civil Engineers, Hong Kong, pp 813–833
Chen H, Lee CF (2000) Numerical simulation of debris flows. Can Geotec J 37:146–160
Chen H, Lee CF (2003) A dynamic model for rainfall-induced landslides on natural slopes. Geomorphol 51:269–288
Christiansen HH (1998) Highland aeolian deposits in the Faroe Islands. Fróðskaparrit 46:205–213
Christiansen HH, Mortensen LE (2002) Arctic mountain meteorology at the Sornfelli Mountain in year 2000 in the Faroe Islands. Fróðskaparrit 50:93–110
Christiansen HH, Blikra LH, Mortensen LE (2007) Holocene slope processes and landforms in the northern Faroe Islands. Earth Environ Sci Trans R Soc Edinb 98:1–13
Dahl M-PJ (2007) Landslides in the Faroe Islands—an analysis of triggering parameters. M.Sc. Dissertation, Roskilde University, (In Danish with English Abstr.)
Dahl M-PJ, Mortensen LE, Veihe A, Jensen NH (2010) A simple qualitative approach for mapping regional landslide susceptibility in the Faroe Islands. Nat Hazards Earth Syst Sci 10:159–170
DAN3D (2010) DAN3D—dynamic analysis of landslides in three dimensions. Beta version 2. O. Hungr Geotechnical Engineering Inc., Vancouver.
Fraccarollo L, Papa M (2000) Numerical simulation of real debris-flow events. Phys Chem Earth 25:757–763
Geertsema M, Hungr O, Schwab JW, Evans SG (2006) A large rockslide-debris avalanche in cohesive soil at Pink Mountain, northeastern British Columbia, Canada. Eng Geol 83:64–75
Humlum O (1996) Main shapes of the landscape Funningur, Slættaratindur. In: Guttesen R (ed) Topographic atlas the Faroe Islands. Royal Danish Geographical Society, Copenhagen, pp 38–41 (in Danish)
Hungr O (1995) A model for the runout analysis of rapid flow slides, debris flows, and avalanches. Can Geotec J 32:610–623
Hungr O, Evans SG, Bovis MJ, Hutchinson JN (2001) A review of the classification of landslides of the flow type. Environ Eng Geosci 7:221–238
Hutter K, Koch T (1991) Motion of a granular avalanche in an exponentially curved chute: experiments and theoretical predictions. Philos Trans: Phys Sci Eng 334:93–138
ICG (2007) Benchmarking of debris flow runout distance—simulation of Sham Tseng San Tsuen and Tate's Cairn debris flows. Cepeda J, Quan B, Gauer P (ed), International Centre for Geohazards, Norwegian Geotechnical Institute, Report no. 20071435-1, Oslo
ICG-Safeland (2010) Pre-processing of GIS data for DAN3D analysis. Dahl M-PJ, Kalsnes B, Cepeda J (ed), International Centre for Geohazards, Norwegian Geotechnical Institute, Report no. 20092228-00-2-R, Oslo.
Imran J (1999) BING subaqueous and subaerial finite-source debris flow model. Saint Anthony Falls Laboratory, Minneapolis
Imran J, Harff P, Parker G (2001) A numerical model of submarine debris flow with graphical user interface. Comput Geosci 27:717–729
Iverson RM (1997) The physics of debris flows. Rev Geophys 35:245–296
Jarðfeingi (2011) The Syðradalur Landslide—a geomorphological assessment of future scenarios. Dahl M-PJ, Mortensen LE (ed), Jarðfeingi (Faroese Earth and Energy Directorate), Report no. 2011-01, Tórshavn.
Laigle D, Coussot P (1997) Numerical modeling of mudflows. J Hydraul Eng 123:617–623
Malet J-P, Maquaire O, Locat J, Remaître A (2004) Assessing debris flow hazards associated with slow moving landslides: methodology and numerical analysis. Landslides 1:83–90
McDougall S (2006) A new continuum dynamic model for the analysis of extremely rapid landslide motion across complex 3D terrain. University of British Columbia, PhD Dissertation
McDougall S, Hungr O (2004) A model for the analysis of rapid landslide motion across three-dimensional terrain. Can Geotec J 41:1084–1097
McKinnon M (2010) Landslide runout—statistical analysis of physical characteristics and model parameters. M.Sc. Dissertation, University of British Columbia.
O'Brien JS, Julien PY, Fullerton WT (1993) Two-dimensional water flood and mudflow simulation. J Hydraul Eng 119:244–261
Passey SR, Bell BR (2007) Morphologies and emplacement mechanisms of the lava flows of the Faroe Islands Basalt Group, Faroe Islands, NE Atlantic Ocean. Bull Volcanol 70:139–156
Passey SR, Jolley DW (2008) A revised lithostratigraphic nomenclature for the Palaeogene Faroe Islands Basalt Group, NE Atlantic Ocean. Earth Environ Sci Trans R Soc Edinb 99:127–158
Portilla M, Chevalier G, Hürlimann M (2010) Description and analysis of the debris flows occurred during 2008 in the eastern Pyrenees. Nat Hazards Earth Syst Sci 10:1635–1645
Quan Luna B, Remaître A, van Asch TWJ, Malet J-P, van Westen CJ (2012) Analysis of debris flow behavior with a one dimensional run-out model incorporating entrainment. Eng Geol 128:63–75
RAMMS (2008) RAMMS rapid mass movements—user manual. WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF, Switzerland
Rasmussen J, Noe-Nygaard A (1969) Description to geological map of the Faroe Islands, 1st series 24. Geological Survey of Denmark, Copenhagen, (in Danish).
Remaître A, Malet J-P, Maquaire O, Ancey C, Locat J (2005) Flow behaviour and runout modelling of a complex debris flow in a clay-shale basin. Earth Surf Process Landf 30:479–488
Revellino P, Hungr O, Guadagno FM, Evans SG (2004) Velocity and runout simulation of destructive debris flows and debris avalanches in pyroclastic deposits, Campania region, Italy. Environ Geol 45:295–311
Rutherford GK, Debenham PL (1981) The mineralogy of some silt and clay fractions from soils on the Faeroe Islands. Soil Sci 132:288–299
Savage SB, Hutter K (1989) The motion of a finite mass of granular material down a rough incline. J Fluid Mech 199:177–215
Stone M (1974) Cross-validatory choice and assessment of statistical predictions. J R Stat Soc, Ser B (Methodol) 36:111–147
Veihe A, Thers M (2007) Pedogenesis and root development in a complex geomorphologic setting of the Faroe Islands. Commun Soil Sci Plant Anal 22:293–314
Voellmy A (1955) Über die Zerstörungskraft von Lawinen. Schweiz Bauztg 73:212–285