山体滑坡是指大量土壤和/或基岩物质向山下移动的现象。山体滑坡是由多种地面运动过程引起的,并产生具有特征性的地貌。山体滑坡的主要驱动力是重力,但其他因素也可能导致斜坡坍塌。弗吉尼亚州的山体滑坡通常是由强降雨、快速融雪或溪流侵蚀导致山坡过于陡峭引起的。改变自然坡度和排水系统的人类活动也会大大增加发生山体滑坡的可能性。山体滑坡可能摧毁建筑物、切断电力和电话线路、阻塞交通路线。

有些山体滑坡移动缓慢,但通常情况下,这种移动会迅速发生,且没有任何预兆。土壤蠕变和塌陷会逐渐造成财产损失,而快速移动的岩石滑坡和泥流则会卷走人员、建筑物、道路和车辆。在美国,每年因山体滑坡而死亡的人数为 25 至 50 人,财产损失为2至4亿美元( 2010美元)。

纳尔逊和阿尔伯马尔过去发生的山体滑坡

8 月19至20 1969夜间,纳尔逊县、阿尔伯马尔县南部及附近县份地区遭遇暴雨,降雨量达27英寸,持续时间约为8小时。两天前登陆墨西哥湾沿岸的飓风卡米尔 (Caille) 已减弱,在纳尔逊县东南部地区遭遇了几乎饱和的水分空气,罕见的水分和环流组合导致降雨迅速加剧。洪水造成的破坏沿着詹姆斯河一直延伸到里士满,但受影响的大部分地区位于纳尔逊县。除了洪水之外,该地区的山坡还遭遇了超过7 、 800山体滑坡,通常是泥石流和滑坡(见下图)。这些滑坡造成约2 , 000英亩的土地因山体滑坡和洪水而受损。

飓风卡米尔过后不久,纳尔逊县的泥流槽

飓风卡米尔过后不久,纳尔逊县的泥流槽

飓风卡米尔给弗吉尼亚州造成了巨大的财产损失和人员伤亡。至少有150人在风暴和洪水中丧生,仅纳尔逊县就有125丧生。财产损失达140万美元( 1969美元),主要是农田(包括果园)、住宅、个人财产、公路和铁路的损失。

纳尔逊县戴维斯溪社区的房屋被飓风卡米尔洪水摧毁

纳尔逊县戴维斯溪社区的房屋被飓风卡米尔洪水摧毁

1995年,另一场严重的风暴导致阿尔伯马尔县和麦迪逊县西部发生山体滑坡。该事件造成的财产损失达112万美元( 1995美元)。谢南多厄国家公园内的摩尔曼斯河北叉发生了超过100山体滑坡。值得注意的是,这些山体滑坡产生的碎石顺流涌入夏洛茨维尔的主要水源——Sugar Hollow 水库。这些碎片的沉积使水库的容量降低了15 %。

谢南多厄国家公园摩尔曼斯河北叉处暴露的史前山体滑坡沉积物(上图中央)。

谢南多厄国家公园摩尔曼斯河北叉处暴露的史前山体滑坡沉积物(上图中央)。

降低风险

山体滑坡灾害对公众健康和安全构成重大风险,并且是一个反复出现的问题。确定未来易发生山体滑坡灾害的区域,尤其是像1969飓风卡米尔和1995阿尔伯马尔县西部强雷暴期间经历的泥石流,可以帮助公民了解情况,并允许应急人员在未来发生强暴雨事件( 24小时内降雨量超过5英寸)时针对需要早期预警和疏散程序的特定区域。

山体滑坡测绘2019 - 2024

地质与矿产资源部于2017和2020从联邦紧急事务管理局 (FEMA) 灾前减灾拨款计划获得资金,通过弗吉尼亚州紧急事务管理局 (VDEM) 为纳尔逊县和阿尔伯马尔县 (PDMC-PL- 03 -VA- 2017 - 009和 PDMC-PL- 03 -VA- 2019 - 013 ) 完成滑坡灾害地图研究。该研究确定了更容易发生山体滑坡和洪水的区域和基础设施,并供当地应急管理部门、县官员和居民为未来的风暴事件做好准备。该地图还可用于改进全州和地方的灾害缓解计划。

研究区域

该项目的研究区域包括阿尔伯马尔县和纳尔逊县的全部地区,并使用1米2016激光雷达数字高程数据来识别历史滑坡特征。高分辨率激光雷达可以精确识别山体滑坡的起始区(陡崖)和山体滑坡下坡淹没的区域。

粉色阴影标记标识了研究区域的范围
粉色阴影标记标识了研究区域的范围

方法

该项目分四个阶段完成:

1 。研究区域现代和史前滑坡的遥感
2 。山体滑坡易发区的地质现场测绘
3 。滑坡敏感性测绘与建模
4 。向规划社区和公众展示数据产品和结果。

在这张由 LiDAR 生成的坡度阴影底图中,滑坡特征以红色勾勒出来。这些景观位于弗吉尼亚州纳尔逊县的财富湾。

在此 LiDAR 衍生的坡度阴影
底图中,滑坡特征以红色勾勒出来。这些特征位于弗吉尼亚州纳尔逊县的财富湾地区。

遥感

美国地质调查局于2016收集了适用于研究区域的一米分辨率 LiDAR 数据。我们的工作人员利用这个公开的激光雷达创建了高分辨率基础地图,并用它们来查看地球地面的详细图像。有关 LiDAR 的更多信息,请访问我们的网页

左图:卡米尔飓风过后几天拍摄的财富湾鸟瞰图。向北看。右图:财富湾的山体滑坡特征,如2016 LiDAR 底图所示

左图:卡米尔飓风过后几天拍摄的财富湾鸟瞰图。向北看。
右图:财富湾的山体滑坡特征,如2016 LiDAR 底图所示。

利用激光雷达和数年航空摄影,我们直观地识别了研究区域内现有的滑坡特征,并确定了它们的位置、范围和其他地貌特征。所有滑坡数据均输入到综合 ArcGIS(地理信息系统)地理数据库中。

在财富湾上部小径沿线拍摄的巨石山体滑坡碎片。

在财富湾上部小径沿线拍摄的巨石山体滑坡碎片。

字段映射

初步的 LiDAR 解释允许在研究区域内进行有针对性的详细现场测绘。近距离研究山体滑坡有助于地质学家找出原因、模拟运动、确定土壤特性并限制发生山体滑坡的地质条件。收集这些信息的目的是为了更好地了解未来可能发生山体滑坡的地点。


滑坡敏感性建模

一旦现有滑坡特征得到充分绘制,地质学家将使用 ArcGIS 来识别潜在的滑坡危险区域。这些地图将根据该地区新绘制的已有滑坡区域所确定的坡度和土壤特性等因素,突出显示危险区域。地质和矿产资源计划使用类似的建模方法为西弗吉尼亚州的其他地区绘制了危险地图。


交付成果

我们为山体滑坡测绘项目开发了多种产品,并于2024 9 月交付给弗吉尼亚州紧急事务管理部门 (VDEM)。它们包括 GIS 文件、PDF 格式的地图、宣传材料和 PowerPoint 演示文稿。这些可交付成果可以 ZIP 文件形式下载,如下所述。

滑坡地理数据库(包含 ArcGIS 地理数据库的 ZIP 文件):

此 ZIP 文件包含一个 ESRI ArcGIS 地理数据库,其中包含表示已知滑坡起始区(点)、斜坡运动轮廓(多边形)、斜坡运动沉积物轮廓(多边形)的点和多边形要素类以及其他相关要素。截至2024年的山体滑坡数据已汇编(不包括最近的滑坡数据)。请参阅元数据以获取每个要素类的详细描述。

下载内容还包括地图文档文件 (.aprx),可用于方便地查看 GIS 山体滑坡数据。

山体滑坡地图(下载中包含三张 PDF 格式的地图):

1 。弗吉尼亚州阿尔伯马尔县和纳尔逊县的斜坡运动和斜坡运动沉积物地图
该地图说明了研究区域内已知的历史斜坡运动和先前存在的斜坡运动沉积物的程度和分布。

2 。弗吉尼亚州纳尔逊县和阿尔伯马尔县的山体滑坡易发性地图。
该地图标出了在发生重大降雨事件后,原本未受干扰的斜坡上可能开始自然发生斜坡运动的位置。

3 。弗吉尼亚州阿尔伯马尔县和纳尔逊县已知和潜在泥流路径地图。
该地图标出了一旦发生泥石流可能流经的地区。

三张地图缩略图

项目可交付成果下载中包含的三张地图的缩略图。


外展材料(ZIP 文件包含向规划人员和应急管理人员提供的外展材料和 PowerPoint 演示文稿)

用户指南缩略图。

专为业主设计的项目可交付下载中包含的地图用户指南的缩略图。


致谢:

本报告由联邦紧急事务管理局通过弗吉尼亚州紧急事务管理部资助,资助协议编号为 PDMC-PL- 03 -VA- 2017 - 009金额为114美元、 198 ,以及 PDMC-PL- 03 -VA- 2019 - 013 ,金额为182美元、 764 。

其他资源

什么是山体滑坡?(美国地质调查局)
弗吉尼亚州的山体滑坡(地质和矿产资源)
飓风卡米尔详情
弗吉尼亚州蓝岭的泥流灾害(美国地质调查局)

参考文献:

美国地球科学研究所,《山体滑坡给美国造成了多少经济损失?》:https://www.americangeosciences.org/critical-issues/faq/how-much-do-landslides-cost-terms-monetary-losses( 2019年 4 月访问)。

Boyer, John, 2019 ,极端之年:里士满和弗吉尼亚州2018年最大的天气事件:《里士满时报快报》,1 月2日:https://www.richmond.com/weather/year-of-extremes-richmond-and-virginia-s-biggest-weather-stories/article_a 2 c 08 eb 0 - 07 ec- 5 f 10 -b 582 -b 66904 c 53 a 08 .html(访问日期:3 月)2019 )。

Gryta, JJ 和 Bartholomew, MJ, 1989 ,影响弗吉尼亚州纳尔逊县卡米尔飓风造成的碎石雪崩分布因素, 1969 Schultz, AP 和 Jibson, RW 编辑,美国东部和波多黎各的滑坡过程:美国地质学会特别论文236 ,第15 - 28页。

Morgan, BA 和 Wieczorek, GF, 1996 ,6 月27 、 1995风暴导致弗吉尼亚州谢南多厄国家公园摩尔曼斯河北叉发生泥流和山体滑坡:美国地质调查局公开文件报告96 - 503 、 21页。

Williams, GP 和 Guy, HP, 1973 ,《弗吉尼亚州飓风卡米尔的侵蚀和沉积方面》, 1969 :美国地质调查局专业论文804 , 80页。

弗吉尼亚州地质和矿产资源部,山体滑坡。可访问网址:https://www.energy.virginia.gov/DGMR/landslides.shtml (2013 年 3 月访问)2019 )。

弗吉尼亚矿产资源部, 1969 ,弗吉尼亚州纳尔逊县和阿默斯特县灾难性风暴造成的自然特征:弗吉尼亚矿产资源部弗吉尼亚矿产,特刊, 20页。

Witt, AC. 和 Whitehead, D., 2017 ,《财富湾与1969飓风卡米尔泥流: 3第 3 届北美山体滑坡研讨会实地考察指南》, 26页。