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Control Mode of Waterway Traffic under Dangerous Mountain Landslide Conditions

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Academic year: 2021

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书 书 书 第53卷  第4期 2018年8月       西  南  交  通  大  学  学  报 JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY        Vol. 53  No. 4 Aug. 2018 收稿日期:20161108 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51479015);中国博士后基金资助项目(2016M592889XB);重庆市教育委员会科学技术研究 资助项目(KJ1500519);重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心暨水利水运工程教育部重点实验室开放基金资 助项目(SLK2016B06) 作者简介:程志友(1979—),男,副研究员,船舶二副,博士后,研究方向为交通安全与海事保障,Email:104151057@ qq. com 通信作者:王平义(1964—),男,教授,博士生导师,研究方向为航道整治与水运工程灾害预防,Email:pywang@ 163. com 引文格式:程志友,王平义,杨成渝,等. 山体滑坡灾害险情的水上交通管制模式[J]. 西南交通大学学报,2018,53(4):748755. CHENG Zhiyou,WANG Pingyi,YANG Chengyu,et al. Control mode of waterway traffic under dangerous mountain landslide condi tions[J]. Journal of Southwest Jiaotong University,2018,53(4):748755.     文章编号:02582724(2018)04074808    DOI:10. 3969 / j. issn. 02582724. 2018. 04. 012

山体滑坡灾害险情的水上交通管制模式

程志友

1,2,3,4

 

王平义

1,4

 

杨成渝

 

王仕贤

 

 

 

李亚玲

7 (1. 重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室,重庆400074;2. 武汉理工大学内河航运技术湖北省重点 实验室,湖北 武汉430063;3. 重庆交通大学航运与船舶工程学院,重庆400074;4. 重庆交通大学国家内河航 道整治工程技术研究中心,重庆400074;5. 长江海事局指挥中心,湖北 武汉430016;6. 重庆海事局指挥中 心,重庆401121;7. 武汉理工大学交通学院,湖北 武汉430063) 摘  要:为了保障船舶航行安全和维护航道通航效率,以大中规模剧动式岩土混合体滑坡及其涌浪为对象,在 大量案例统计资料、物理模型实验、文献查阅及实地调研资料等基础上,根据滑坡变形破坏阶段和环境外力诱发 因素研判山体滑坡发生概率,根据滑坡破坏变形阶段、滑坡涌浪规模、环境外力诱发因素、通航环境限制条件研 判山体滑坡灾害的海事综合风险;根据其海事风险演变特征,提出以交通管制形式和限航等级为要素的水上交 通管制模式,交通管制形式依据山体滑坡灾害发生概率确定,限航等级依据山体滑坡灾害综合海事风险而确定. 研究结果表明:当山体滑坡灾害发生概率为0. 6、山体滑坡灾害综合海事风险分别取值1. 80和2. 25时,应分别 实施戒备性通航和限定通航形式的限制性通航;当山体滑坡灾害发生概率为0. 72、综合海事风险分别取值2. 16 和2. 70时,应分别实施限定船舶对象与限定通航时间相结合的限制性通航和禁航. 关键词:滑坡涌浪;发生概率;风险评估;交通管制模式 中图分类号:U691. 3    文献标志码:A Control Mode of Waterway Traffic under Dangerous Mountain Landslide Conditions CHENG Zhiyou1,2,3,4,  WANG Pingyi1,4,  YANG Chengyu4, WANG Shixian5,   ZHENG Jie6,   LI Yaling7 (1. Key Laboratory of Hydraulic and Waterway Engineering of the Ministry of Education,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China;2. Hubei Key Laboratory of Inland Shipping Technology,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China;3. School of Shipping and Naval Architecture,Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074,China;4. National Engineering Research Center for Inland Waterway Regulation,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China;5. Command Center,Changjiang Maritime Safety Administration, Wuhan 430016,China;6. Command Center,Chongqing Maritime Safety Administration,Chongqing 401121,China; 7. School of Transportation,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China) Abstract:The control mode of waterway traffic under dangerous mountain landslide conditions was studied to safeguard ship navigation and enhance the transportation efficiency of water channels. Large scale surge generated by paroxysmal mountain landslides was considered based on a considerable amount of case data,conclusions from physical model experiments,conclusions from consulting the

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第4期 程志友,等:山体滑坡灾害险情的水上交通管制模式 literature,and data from practical investigation. The occurrence probability of mountain landslides was estimated according to the stage of landslides deformation and effects of external environmental forces. The maritime risk caused by mountain landslides was assessed according to the stage of landslides deformation,the scale of the surge generated by mountain landslides,and effects of external environmental forces and restricted environmental conditions on ships. The control mode of waterway traffic,which included forms of traffic control and prohibited levels of ship traffic,was designed based on evolving traits of maritime risk. The form of traffic control should depend on the estimated occurrence probability of mountain landslide,and the prohibited level of ship traffic should depend on maritime risk caused by the mountain landslide. A case study shows that,when the occurrence probability of a mountain landslide is 0. 6 and the maritime risk of a mountain landslide is 1. 80,the alert mode of traffic control must be adopted. When the occurrence probability is 0. 6 and the maritime risk is 2. 25,the mode of traffic control with a definite ship flow form must be adopted. When the occurrence probability is 0. 72 and the maritime risk is 2. 16,the mode of traffic control with definite ship objects and definite time must be adopted;when the occurrence probability is 0. 72 and the maritime risk is 2. 70,the prohibited mode of traffic control is necessary. Key words:landslide surge;occurrence probability;risk assessment;traffic control mode     不少内河山区航道山体滑坡灾害多发.大规模 滑坡体冲入航道,不仅破坏航道设施,其产生的巨 型涌浪还将导致周围船舶和浮动设施的损毁.历史 上长江三峡河道山体滑坡灾害频发.长江三峡工程 蓄水成库后,两岸山体滑坡风险更为严重.据调研 了解,截至2014年7月三峡库区范围内崩塌滑坡 已达5 000多处. 2015 年6月,重庆巫山大宁河江 东寺北岸(与长江交汇处约200 m)突发大型滑坡, 引发巨大涌浪,造成对岸21艘小型船舶(渔船、农 用船为主)翻沉,另有21艘靠泊船舶断缆漂航. 文献[1]采用zigbee技术构建无线遥感网络, 设计了基于恒阻大变形锚索吸收能量的滑坡破坏 变形全程监测系统,并实现了滑坡的稳定、次稳定、 近滑、临滑的分级预警;文献[2]通过比尺模型实 验研究滑坡与其涌浪的关系,实验表明波浪特征主 要与滑坡体积和Froude系数有关;文献[3]通过物 理模型实验进一步研究滑坡与其涌浪的关系,实验 表明涌浪流场不稳定和呈非线性,并分析了4类波 形特征;文献[4]通过物理模型实验研究了三峡库 区两个滑坡涌浪灾害案例,提出滑坡体滑入角、水 深、滑入速度、几何尺度、滑移量等与波形、波幅、波 峰、波谷等涌浪特征参数之间的关系;文献[5]基 于重力相似和阻力相似准则设计物理模型实验研 究了峡谷形河道陡岩体滑坡对航道、水工建筑物和 船舶的静态和动态破坏,并以长江三峡链子崖滑坡 为实例,论证了峡谷型河道滑坡涌浪的主要特征, 提出了涌浪估算的经验公式;文献[611]通过物理 模型实验研究了山区河道型水库滑坡涌浪特性,分 析了涌浪对航道通航的影响和对船舶的破坏特征, 并根据有关参数变化特征推导出山区河道港口码 头及锚地建设的安全限制要求和船舶安全影响水 域;文献[12]在风险的经典定义基础上,进一步细 化风险定义为“风险值是威胁发生可能性、后果严 重性和系统脆弱性的乘积”;文献[13]根据山体滑 坡海事风险的形成机制研究其三维测度方法,提出 了以山体滑坡变形破坏阶段、滑坡涌浪规模、涌浪 损毁船舶的系统风险综合系数为测度指标的海事 风险评判模型,并通过实例说明该方法及风险评判 模型的应用.可见有关国内外研究现状主要集中在 山体滑坡监测预警、涌浪特性及其对航运破坏上, 暂未发现山体滑坡灾害水上交通管制的相关研究. 由于山体滑坡及其涌浪形成机制及作用机理 极为复杂,论文仅以大中规模剧动式岩土混合体滑 坡[14]及其涌浪为对象,研究山体滑坡灾害海事风 险演变特性的水上交通管制模式,为出现山体滑坡 灾害险情的水上交通管制实践提供理论参考. 1 

滑坡涌浪灾害的海事风险演变特性

1. 1  山体滑坡灾害的发生机制     本身不利的力学条件和环境外力诱发是形成 山体边坡失稳滑移的主要因素.航道两侧滑坡隐患 体失稳滑移不仅与其内部动力作用有关,还与雨水 冲淋、河水涨落冲刷、地质震动等环境外力诱发因 素有关[8,1518] . 9 4 7

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西  南  交  通  大  学  学  报 第53卷 1. 2  山体滑坡的变形破坏演变过程     文献[8,13,1820]和课题组实地调研结论表 明,在不考虑人为干预条件下山体滑坡破坏变形可 分为3个变化时期,即蠕动变化时期、匀速发展时 期和加速发展时期.根据滑坡监测需要,加速发展 时期又细分为初加速、中加速、临破坏3个变形过 程.初加速阶段破坏变形明显,数月内大规模滑移 的概率较大;中加速阶段临滑前兆显现,几天或数 周内大规模滑移的概率大;临破坏阶段临滑征兆显 著,数 小 时 或 当 天 内 大 规 模 滑 移 的 概 率 很 大[13,1820] . 1. 3  山体滑坡滑移的演进特征     据文献[8,14]和实地调研了解,发展演变的 滑坡隐患体在滑移前可能有两种演进结果:一种是 连续演进而滑移,即在内部动力作用或环境外力因 素影响下滑移;另一种是在发展演变进程中得到缓 解,即可能得到了有利的自然环境作用条件、局部 滑移调整以致改善了力学综合作用条件或经人为 修复干预而得到缓解,但在一定条件下可能反复 发展. 1. 4  滑坡涌浪特性及其破坏特征     滑坡涌浪特性与滑坡体几何尺度、土力学性 质、滑移时运动速度、流固耦合特性、航道几何形态 及水流特性等因素相关[8,1314,2122] .由于滑坡涌浪 形成与作用机制十分复杂,基于最不利原则,论文 主要考虑山体滑坡规模与涌浪规模相一致,且在相 同通航环境条件下对船舶及浮动设施造成相应等 级的危害. 重庆交通大学通过水工物理模型进行了大量 以破碎岩石为主的剧动型山体滑坡实验,并分析了 滑坡涌浪特性及其对航道通航的影响,得到了基于 实验数据统计分析的有关研究成果. (1)涌浪波高 文献[9]表明,滑坡涌浪首浪高度与临滑水 深、滑坡体入水角度、滑坡的厚度及宽度有关,涌浪 沿程波高与首浪高度、涌浪的传播距离有关,即与 临滑水深、滑坡体入水角度、滑坡的厚度及宽度、传 播距离有关,并给出了涌浪首浪高度和沿程波高的 经验公式. (2)涌浪破坏能力 山体滑坡涌浪破坏河道中船舶及浮动设施,主 要表现为涌浪力矩损毁船舶稳性及浮动设施的位 置稳定性而使其失稳翻沉,巨型涌浪破坏船舶及浮 动设施的浮性而使其浸水沉没[13] . 1. 5  山体滑坡灾害的海事风险研判 (1)山体滑坡灾害海事风险的基本定义 根据风险的基本定义,山体滑坡灾害海事风险 为[13] R = PC, (1) 式中: P为山体滑坡的发生概率; C为滑坡涌浪损毁船舶及浮动设施的可能 后果. (2)山体滑坡灾害发生概率的研判要素 剧动式山体滑坡的发生概率主要由滑坡体的 变形破坏阶段决定,同时受河水冲刷、雨水冲淋、地 质震动等外力诱发要素影响[8,13,16,18,20] . 借助文 献[12]的风险概率表达思想和文献[13,23]的风 险概率表达方式,山体滑坡的发生概率为 P = P1E1, (2) 式中: P1 为山体滑坡在各变形破坏阶段的发生 概率; E1 为环境外力诱发要素(河水冲刷、雨水冲 淋、地质震动等)对山体滑坡发生概率的影响系 数,简称环境外力诱发系数. (3)滑坡涌浪损毁船舶及浮动设施的危害后 果的研判要素 滑坡涌浪损毁船舶及浮动设施的危害后果主 要与滑坡涌浪规模有关,同时还受船舶及浮动设施 避险时的通航环境条件等因素影响[13,20,24] . 由于滑坡涌浪损毁船舶及浮动设施的可能后 果受多种因素制约影响,论文仅考虑水上交通管制 所关切的主要因素,即考虑滑坡涌浪损毁船舶及浮 动设施的可能后果主要与滑坡涌浪规模有关,同时 还受船舶及浮动设施避险时的通航环境条件影响 制约.借助文献[12]的风险危害后果表达思想和 文献[13,23]的风险危害后果表达方式,滑坡涌浪 损毁船舶及浮动设施的可能后果可表达为 C = C1N1, (3) 式中: C1 为滑坡涌浪规模; N1 为通航环境条件(夜间、低能见度、不利风 流因素等)对船舶及浮动设施避险能力的影响制 约系数,简称通航环境条件制约系数. (4)山体滑坡灾害海事风险的研判要素 由式(1)、(2)、(3)可得山体滑坡灾害的海事 风险为 0 5 7

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第4期 程志友,等:山体滑坡灾害险情的水上交通管制模式 R = P1E1C1N1. (4) 式(4)与文献 [12]的风险表达思想及文 献[13,23]的风险表达方式相一致,也与山体滑坡 灾害水上交通管制实践所考量的要素相一致. 2 

山体滑坡灾害的水上交通管制模式

2. 1  山体滑坡海事风险特性对水上交通管制的影响     地质勘查部门预报主要给出有关滑坡发生概 率的预警建议,而不会给出确定性的预报结论.尽 可能降低滑坡涌浪灾害造成的海事风险和适当保 护航道通航效率是海事管理部门实施水上交通管 制要解决的主要问题.因此,科学研判山体滑坡灾 害的海事风险演变特性,研究设计针对性的水上交 通管制模式是实施水上交通管制要解决的关键 问题. 2. 2  水上交通管制模式设计分析 2. 2. 1  水上交通管制模式 论文探讨的水上交通管制模式主要包括水上 交通管制的形式和水上交通管制的限航等级两大 要素. (1)水上交通管制形式分析 水上交通管制的形式应与山体滑坡发生概率 相对应.当山体滑坡发生概率较高时,采取管制程 度较严格的水上交通管制形式;当山体滑坡发生概 率较低时,采取管制程度较低的水上交通管制形 式[13] . 水上交通管制形式主要有禁航、限制性通航、 戒备性通航等[25] .视限制形式限制性通航主要有 限时通航、限定船舶通航、限定通航. (2)水上交通管制的限航等级分析 水上交通管制的限航等级应与山体滑坡灾害 海事风险严重程度相对应.当山体滑坡灾害海事风 险较高时,采取管制程度较高的限航等级;当海事 风险较低时,采取管制程度较低的限航等级. 限航等级主要表现在限航水域范围和限航船 舶对象层次上,也可体现在限航时间或通航形 式上. 2. 2. 2  水上交通管制模式与山体滑坡灾害海事风 险的关系式 为了降低山体滑坡险情水域的船舶安全风险 同时又适当保护水域通航效率,设计水上交通管制 模式要考虑3个方面: (1)水上交通管制的形式要与山体滑坡发生 概率相对应,以使交通管制的通航安全保障功能与 管制影响依据实际需求而得到合理优化; (2)水上交通管制的限航等级要与山体滑坡 灾害海事风险程度相对应,以合理控制限航水域范 围、限航船舶对象及限航时间,以避免因盲目限航 对船舶营运活动造成不必要的干扰; (3)水上交通管制模式整体上要与山体滑坡 海事风险演变特性相适应,以使交通管制的通航安 全保障与效率维持功能从时效上能适应山体滑坡 海事风险变化的要求. 根据式(4)及上述水上交通管制模式设计构 想,提出水上交通管制模式与山体滑坡灾害海事风 险研判要素的关系式为 J1(x)= f1(t,e), J2(m)= f2(t,e,n,s),

}

(5) 式中: J1(x)为水上交通管制形式的函数,为等级量 化数据; x为交通管制形式,通常为等级量化数据,分 为正常通航、戒备性通航、限制性通航、禁航4级; J2(m)为限航等级的函数,为等级量化数据; m为限航等级,为等级量化参数,分为要求所 有船舶保持戒备航行、限制高风险船舶通过或限时 通航及限定通航形式、限制一切船舶通过、限制一 切船舶通过且要求浮动设施及(或)人员撤离 4级; f1(t,e)为山体滑坡灾害发生概率的研判函 数,为发生概率P的等级量化数据或百分比数据; f2(t,e,n,s)为山体滑坡灾害海事风险的研判 函数,为综合风险R的等级量化数据; t为滑坡体变形破坏的发展阶段,分为初加速 发展阶段、中加速阶段、临破坏阶段、滑坡险情缓解 阶段,为等级量化数据,可由GPS、全站型电子速测 仪等手段监测滑坡位移获得相关数据,并用滑坡滑 动的变形速率指标判定; e为环境外力诱发因素,主要有河水冲刷、雨 水冲淋、地质震动等因素,为等级量化数据; n为通航环境条件制约因素,主要有夜间、能 见度不良、不利风流条件等因素,为等级量化数据; s为滑坡涌浪规模,为等级量化数据,主要与 滑坡体形状参数、临滑水深、滑移时运动速度、航道 几何形态及地形条件等要素有关. 2. 3  水上交通管制模式设计     结合上述分析和山体滑坡灾害水上交通管制 实践做法,设计基于山体滑坡灾害海事风险演变特 1 5 7

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西  南  交  通  大  学  学  报 第53卷 性的水上交通管制模式基本结构,交通管制模式具 体设计还需结合实际情况综合确定,其设计分析过 程如下: (1)根据滑坡变形破坏阶段t 和环境外力诱 发因素 e 的实际情况,对 P1 和 E1 进行赋值,由 式(2)计算山体滑坡的发生概率P; (2)根据滑坡涌浪规模 s和通航环境条件制 约因素 n 的实际情况,对 C1 和 N1 进行赋值,由 式(3)计算滑坡涌浪损毁船舶的可能后果C; (3)在上述基础上,由式(1)或式(4)计算山 体滑坡灾害海事风险R; (4)根据式(4)和式(5)的对应物理意义,由 P和R综合确定交通管制模式,交通管制模式中的 交通管制形式x主要由P决定,交通管制模式中的 限航等级m主要由R决定. 3 

案例分析

    长江上游巫山干井子滑坡位于长江上游里程 160 ~ 165 km,长江巫峡南岸.经初步研判滑坡隐患 体超过1 × 106 m3、高程 140 ~ 370 m,强变形区滑 坡隐患体约2 × 105 m3、高程140 ~ 240 m,初步考 虑为剧动式山体(以破碎岩石为主)滑坡. 2015年 6月底至7月初,三峡库区处于放水末期,由于水 位下落航道两侧边坡逐渐露出水面,期间存在大雨 冲淋现象,地质勘查部门发出滑坡险情黄色预警, 长江海事管理部门曾多次研讨实施交通管制. (1)涌浪传播估算 考虑到滑坡隐患体超过1 × 106 m3、强变形区 滑坡隐患体约2 × 105 m3、高程 140 ~ 240 m,为避免 造成过度交通管制,仅以强变形区估算涌浪首浪高 度和限制波高下的传播距离,结合实地调研及有关 数据估测强变形区滑移体的纵深长约80 m、宽度 约65 m、厚度约40 m、入滑角60°(转换为弧度计 算)、河道实际水深约120 m. 涌浪传播有多种经验公式估算,论文借用文 献[9]中有关经验公式推算出涌浪首浪波高为 7. 46 m.由船舶限制波高0. 5 m作为沿程波高的限 制值[9],由文献[ 9]中经验公式推算涌浪传播距离 为3 698 m. (2)滑坡险情研判和参数取值 ① 滑坡位移监测与变形破坏阶段研判 根据向地质部门调研所获得的滑坡位移GPS 监测数据,发布预警前水平方向30、20、10 d 平均 变形速率分别约1. 5、1. 7、2. 0 mm / d,经计算该滑 坡体水平方向10 d 平均变形速率增大,同时结合 该滑坡体后缘垂直方向整体位移变形观测及宏观 征兆观察,初步判断该滑坡体开始进入中加速变形 破坏阶段,此时P1 = 0. 4. ② 环境诱发因素研判 由于库区水位下落,河水对航道两侧边坡形成 浸泡冲刷作用,此时E1 = 1. 5. 期间存在强降雨,也对边坡形成冲刷影响,故 环境诱发因素考虑滑坡体受库区水位下落冲刷和 雨水冲刷双重作用,此时E1 = 1. 8. ③ 滑坡涌浪规模研判 将估算的初始涌浪波高与《海洋调查规范》规 定的浪高等级进行参考对比,同时参考滑坡规模的 等级[26],初步判定该滑坡可能造成大中规模滑坡 涌浪,此时C1 = 2. 5. ④ 船舶避险的通航环境限制条件研判 该水域期间曾间断出现过低能见度现象,期间 无明显的不利风流条件.由于考虑夜间和低能见度 情形下通航的可能性,故船舶避险的通航环境条件 主要考虑夜间及低能见度影响.通航环境限制条件 中,正常条件及夜间 N1 = 1. 2,能见度不良时 N1 = 1. 5. 根据该滑坡监测数据与有关统计资料数据比 较确定各参数取值的等级量化区间;根据该滑坡监 测数据、有关经验数据及专家评分结论综合对比, 确定各参数的取值,见表1. (3)海事风险研判 ① 库区水位涨落冲刷过程 当处于库区水位涨落冲刷过程时,由式(2)可 计算P = 0. 6; 当通航环境限制条件为正常条件及夜间时,由 式(4)可计算R = 1. 80; 当通航环境限制条件为能见度不良时,由 式(4)可计算R = 2. 25. ② 库区水位涨落冲刷与大雨冲淋并存过程 当处于库区水位涨落冲刷与大雨冲淋并存过 程时,由式(2)可计算P = 0. 72; 当通航环境限制条件为正常条件及夜间时,由 式(4)可计算R = 2. 16; 当通航环境限制条件为能见度不良时,由 式(4)可计算R = 2. 70. (4)交通管制模式与海事风险研判要素的对 应关系分析 根据有关统计资料、水上交通管制实践资料比 2 5 7

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第4期 程志友,等:山体滑坡灾害险情的水上交通管制模式 较及专家经验评判,确定交通管制模式与海事风险 研判要素对应关系见表2. (5)水上交通管制模式设计 在上述计算分析基础上,由式(4)、(5)的对应 物理意义,并结合现场实际情况及地质勘查部门预 警建议,设计水上交通管制模式. ① 库区水位涨落冲刷过程 当通航环境限制条件为正常条件及夜间时,交 通管制模式设计中交通管制形式为戒备性通航,限 航等级为要求船舶保持戒备航行; 当通航环境限制条件为能见度不良时,交通管 制模式设计中交通管制形式为限制性通航,限航等 级为限定通航形式(实施双向单线通航或单向 通航). ② 库区水位涨落冲刷与大雨冲淋并存过程 当通航环境限制条件为正常条件及夜间时,交 通管制模式设计中交通管制形式为限制性通航,限 航等级为禁止客船、危险品船等高风险船舶通过, 同时禁止船舶夜间通航; 当通航环境限制条件为能见度不良时,交通管 制模式设计中交通管制形式为禁航,限航等级为禁 止一切船舶通过. 表1  参数等级量化与取值区间 Tab. 1  Value interval and rank of parameter 等级 P1 概率百分比 物理意义 等级量化区间 物理意义E1 等级量化区间 物理意义C1 等级量化区间 物理意义N1 Ⅰ (0,0. 3] 初加速 [1,1. 1] 正常条件 [1,1. 5] 小规模 [1,1. 2] 正常条件及夜间 Ⅱ (0. 3,0. 6] 中加速或滑移缓解 (1. 1,1. 4] 雨水冲淋 (1. 5,2. 5] 中等规模 (1. 2,2. 0] 能见度不良 Ⅲ (0. 6,0. 8] 临破坏前期 (1. 4,1. 7] 河水冲刷 (2. 5,4. 0] 大规模 (2. 0,3. 0] 不利风流(或能见度) Ⅳ (0. 8,1] 临破坏后期 (1. 7,2] 雨水冲淋河水冲刷+ 表2  交通管制模式与海事风险研判要素的对应关系 Tab. 2  Relationship between maritime risk and waterway traffic control mode 等级 f1(t,e)取值 等级区间 J1(x)对应 交通管制形式 f2(t,e,n,s) 取值等级区间 J2(m) 对应限航等级 Ⅰ (0,0. 33] 正常通航 [1. 19,3. 30] 要求所有船舶保持戒备航行 Ⅱ (0. 33,0. 90] 戒备性通航 (2. 70,7. 20] 限时通航或限定船舶通航形式禁止高风险船舶通过或 Ⅲ (0. 66,1. 44] 限制性通航 (1. 54,10. 00] 禁止一切船舶通过 Ⅳ (0. 88,2. 00] 禁航 (7. 20,18. 00] 浮动设施及(或)人员立即撤离禁止一切船舶通过,且要求     (6)防控海事灾害的交通管制对策 ① 交通管制模式 为防控滑坡可能造成的海事灾害,根据对该滑 坡体的海事风险研判结论并结合地质部门的滑坡 位移GPS监测数据及预警建议,分环境外力诱发 因素及通航环境条件情形实施不同管制形式及限 航等级的水上交通管制措施,参见本节上述分析中 的“(5)水上交通管制模式设计”. ② 交通管制水域范围 以涌浪在0. 5 m限制波高下的传播距离为交 通管制水域范围[9],即得最小交通管制水域范围 为3. 698 km.为防控滑坡涌浪可能造成的海事灾 害,结合水道实际情况,以长江干线神女溪(长江 上游航道里程155 km)至巫山长江大桥(长江上游 航道里程169 km)共14 km水域为交通管制水域 范围,即滑坡体上下游各7 km水域. ③ 交通管制对象要求 船舶当被允许通过交通管制水域时,应密切关 注滑坡体水域航道、航标的调整,尽量远离滑坡体 一侧航行. (7)交通管制模式的效果评价 论文的风险研判与地质勘查部门预警意见及 海事管理部门交通管制决策考虑基本一致,本文设 计的水上交通管制模式与海事管理部门的分阶段 (库区水位下落冲刷、大雨冲淋)、分情形(夜间、能 见度不良)、分船舶对象实施交通管制相符合. 3 5 7

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西  南  交  通  大  学  学  报 第53卷 4 

 

    在归纳分析山体滑坡灾害发生概率和综合海 事风险研判基础上研究提出了以交通管制形式和 限航等级为要素的水上交通管制模式,使用实践案 例对水上交通管制模式设计进行了验证分析,得到 如下结论:(1)山体滑坡灾害发生概率和综合海事 风险的研判是水上交通管制模式设计考虑的关键 因素;(2)水上交通管制模式设计中,交通管制形 式应与山体滑坡灾害发生概率相适应,限航等级应 与山体滑坡灾害海事综合风险相适应;(3)结合实 际情况综合确定的水上交通管制模式能合理降低 滑坡涌浪灾害造成的海事风险和适当保护航道通 航效率. 致谢:重庆市教委科学技术项目(kj1400318)和内 河 航 运 技 术 湖 北 省 重 点 实 验 室 基 金 (NHHY2015001)资助. 参考文献: [1]  陶志刚,李海鹏,孙光林,等. 基于恒阻大变形锚索的 滑坡监测预警系统研发及应用[J]. 岩土力学,2015, 36(10):30323039. TAO Zhigang,LI Haipeng,SUN Guanglin,et al. Development of monitoring and early warning system for landslides based on constant resistance and large deformation anchor cable and its application[J]. Rock and Soil Mechanics,2015,36(10):30323039. [2]  KAMPHIS J W,BOWERING R J. Impulse waves generated by landslides[C]∥ ASCE,12th International Conference on Coastal Engineering. Washington D. C.: American Society of Civil Engineers,1971:689699. [3]  FIRTZ H M,HAGER W H,MINOR H E. Near field characteirstics of landslide generated impulse waves[J]. ASCE,Journal of Waterway,Port,Coastal, and Ocean Engineering,2004,130(6):287302. [4]  HUANG Bolin,YIN Yueping,CHEN Xiaoting,et al. Experimental modeling of tsunamis generated by subaerial landslides:two case studies of the Three Gorges Reservoir,China[J]. Environmental Earth Sciences,2014,71(9):38133825. [5]  王育林,陈凤云,齐华林. 危岩体崩滑对航道影响及 滑坡涌浪特征研究[J]. 中国地质灾害与防治学报, 1994,5(3):9510. [6]  胡小卫. 山区河道型水库滑坡涌浪特性研究[D]. 重庆:重庆交通大学,2010. [7]  门永强. 山区河道型水库陡岩滑坡涌浪特性及对航 道通航条件影响研究[D]. 重庆:重庆交通大学, 2013. [8]  陈里. 山区河道型水库岩体滑坡涌浪特性及对航道 的影响试验研究[D]. 重庆:重庆交通大学,2014. [9]  路鼎,王平义,喻涛,等. 滑坡涌浪影响下船舶航行限 制范围试验研究[J]. 水利水运工程学报,2014, 36(4):7074. LU Ding,WANG Pingyi,YU Tao,et al. Study of restricted areas for ships during landslide surge disasters[J]. HydroScience and Engineering,2014, 36(4):7074. [10]  许海勇,王平义,喻涛. 滑坡涌浪影响下船舶安全锚 泊范围试验研究[J].人民长江,2015,46(15):7881. XU Haiyong,WANG Pingyi,YU Tao. Experimental studies of safety scope for ships anchorage under landslide generated waves[J]. Yangtze River,2015, 46 (15):7881. [11]  王平义,韩林峰,喻涛,等. 滑坡涌浪对高桩码头船 舶撞击力的影响[J]. 哈尔滨工程大学学报,2016, 37(6):878884. WANG Pingyi,HAN Linfeng,YU Tao,et al. Effects of landslide generated impulse waves on ship impact force for pile wharf[J]. Journal of Harbin Engineering University,37(6):878884,2016. [12]  LI Huipeng. Hierarchical risk assessment of water supply systems[D]. London: Loughborough University,2007. [13]  程志友,王平义,杨成渝,等. 山体滑坡海事风险的 三维测度方法[J]. 水运工程,2017(9):6469. CHENG Zhiyou,WANG Pingyi,YANG Chengyu, et al. Method of threedimensional measurement of maritime risk caused by landslide[J]. Port & Waterway Engineering,2017(9):6469. [14]  刘广润,晏鄂川,练操. 论滑坡分类[J]. 工程地质 学报,2002,10(4):95100. LIU Guangrun,YAN Echuan,LIAN Cao. Discussion on classification of landslides[J]. Journal of Engineering Geology,2002,10(4):95100. [15]  张德成.丁家坟滑坡形成机制及稳定性分析[D]. 昆明:昆明理工大学,2010. [16]  刘华磊.丁家坟滑坡失稳机制及变形预测研究[D]. 昆明:昆明理工大学,2010. [17]  顾成壮,胡卸文,罗刚,等. 地震滑坡启程动力学机 理[J]. 西南交通大学学报,2012,47(4):567572. GU Chengzhuang,HU Xiewen,LUO Gang,et al. Settingout mechanism of landslide induced by earthquake[J]. Journal of Southwest Jiaotong 4 5 7

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