Large debris flows in Chosica,Lima, Peru: the application of hydraulic infrastructure for erosion control and disaster prevention

Abstract

Large debris flows in steep-sloped ravines debouching to the Rimac River, in metropolitan Lima (Peruvian capital), have resulted in considerable loss of life and property adversely impacting communities in the region. Temporal, spatial and volumetric features of debris flows are difficult to predict, and it is of utmost importance that achievable management solutions are found to reduce the impact of these catastrophic events. The emotional and economic toll of these debris flows on this increasingly densely populated capital city in South America is devastating where communities must live in such inadequate and dangerous conditions. To address this problem, the application of advanced Japanese technology, Sustainable Actions Basin Orientation (SABO), has been investigated using a geomorphological modelling to develop an implementation plan. Rayos de Sol stream basin in Chosica, was selected as a pilot to develop the proposal, as it is considered high risk due to the presence of ancient debris flows and recent flows in 2012, 2015 and 2017. The recurrence of debris flows in this location has resulted in numerous deaths and catastrophic property losses. This study combines geologic and geomorphic mapping and hydraulic and landform evolution numerical modelling. The implementation of a SABO Master Plan based on the multidisciplinary assessment hazard scenarios, will allow the implementation of feasible mitigation actions. The SABO technology has been applied successfully in Japan and other countries in areas with steep short slopes, similar to the conditions surrounding the Peruvian capital. Results from this study will be presented to the Peruvian Government as part of an action plan to manage debris-flow impact.

1. KEY POINTS

2. High-risk mass slope failure is linked to poor urban planning in urban developing regions of Lima the capital of Peru.

3. A multidisciplinary study including geotechnical and hydrological analysis, engineering design, and socio-economic research is required to implement a SABO Master Plan, and this basin is pilot study basin.

4. At the present time, a maintenance programme for existing hydraulic structures should be implemented, and a flood risk management plan developed may propose the relocation of some communities and infrastructure.

     

《古地理学报》的立体办刊模式

网络技术为科技期刊的发展提供了动力和渠道,促进了《古地理学报》办刊模式的转变。通过建立独立网站、为读者提供多样化的文章获取渠道、多样化的沟通方式、个性化的文章精准推送、加入OSID开放科学计划等,逐步形成了适应期刊发展的立体办刊模式。     

基于GIS的盐城国家级自然保护区生态安全评价（英文）

本研究利用遥感和GIS技术,分析盐城自然保护区1983–2018年的景观格局变化,建立了基于区域自然-社会-经济复合生态系统安全格局的评价指标体系,分析了生态安全变化的空间特征和成因。结果表明,1983–2018年由于人类活动加剧,研究区内景观格局变化强烈,从以自然景观为主发展到自然景观与人工景观并存。在整体生态安全方面,目前保护区的生态安全状况不容乐观,从保护区丹顶鹤的生存状态看,保护区总体上还是适宜丹顶鹤栖息的,但由于人类活动的增加以及政策的调整,丹顶鹤的栖息地呈现破碎化并向核心区和缓冲区等局部区域聚集。我们应从管理、政策制定以及当地居民的环境保护意识上增加宣传和投入,并相应减少保护区内人类活动的强度。     

中国台商农业技术时空扩散的格局、路径与机制——以福建省漳浦县为例

结合统计数据及实地调研、访谈数据,研究中国台湾青枣种植技术透过台商直接投资渠道在福建省漳浦县落地、发散与传播过程,分析其时空扩散路径、格局与机制,以期揭示中国台商农业技术在中国大陆地区独具特色的扩散规律与机制,为加速两岸农业合作交流、制定技术应用政策提供理论与实践依据。研究发现,在时间维度,中国台商农业技术扩散过程呈现典型的S型曲线,但其扩散迅速、周期较短,扩散阻力小且示范效应显著;在空间维度,形成多核心、多强度、梯度扩散体系（中国台湾扩散源与本地扩散节点）,扩散场相互叠加,以就近扩展扩散为主、等级扩散为辅的特色扩散格局。     

探秘“能源新星”——干热岩

干热岩是近些年逐渐发展起来的清洁能源，指埋藏于地球表面3000 m以深，不含或含少量水或蒸汽等流体，温度在180 ℃以上且渗透率极低的岩体。对干热岩的应用主要是建立增强型地热系统进行发电。目前对干热岩的研究尚处于起步阶段,干热岩的热源、热储、形成机理、埋藏机制等都未形成完整的理论体系，干热岩的开发过程也面临诸如储层改造、高温钻探以及随钻监测等一系列的技术“瓶颈”。干热岩资源储量大，开发利用过程低碳环保、节能高效，是国际社会公认的优质清洁能源，但是干热岩研究程度低，开发难度大，需要不断的知识积累和技术积累。本文从科普的角度列举了干热岩的相关研究现状及存在的问题，以期能让更多的人对这一“能源新星”加深了解。     

基于混合聚类的岩体结构面优势分组方法

提出一种基于凝聚层次法和模糊C均值法的混合聚类法,用于对岩体结构面的优势组划分。该方法将结构面投放到在单位球面上,并使用欧式距离作为极点的相似性度量准则。先剔除结构面数据中的孤值产状,然后用凝聚层次法得到初步聚类结果,并将其作为FCM法的初始聚类中心,最后用FCM法划分优势组。通对人工生成产状样本的分组,验证了该法的正确性。将该方法应用于大藤峡坝址区实测的结构面数据的划分。在实测数据中寻找到两个孤值产状,成功将大藤峡D1y^1-3地层岩体结构面划分为两组,得到了符合实际的分组结果。     

基于自然区块的城市热环境空间分异性研究

通过有效解决建设用地子类划分,实现定量评价城市热环境的空间分异性,对改善城市生态环境、实现城市化的健康发展具有重要的意义和科学价值。论文以广州市为例,参考自然城市的概念,基于5类兴趣点(Point Of Interest,POI)开放数据,结合城市建设用地分类标准,构建5类自然区块;在Landsat 8遥感影像地表温度反演的基础上,计算分析自然区块下地表热场等级分布格局、热场平均值及热环境足迹范围,以对城市热环境空间分异性进行评价。研究表明：① 自然区块的构建,能准确地反映各类POI数据空间分布情况,能够实现对建设用地子类型的划分;② 5类自然区块内部地表热场等级均以高温像元为主,但等级分布具有显著差异。同时,自然区块的热场平均值由高到低的排序为：工业区块>商业服务业区块>交通与道路区块>居住区块>公共管理与服务区块;③ 自然区块形成的高温集聚区,存在热量扩散现象,实际影响范围大于其物理边界,5类自然区块的热环境足迹范围具有分异性。热环境足迹影响范围由大到小排序为：工业区块>商业服务业区块>居住区块>道路与交通区块>公共管理与服务区块。研究结果可为微观尺度上分析城市热环境、改善城市生态环境、实现城市化的健康发展提供科学依据。     

三峡库区龙门寨危岩体崩塌产生涌浪研究

长江两岸高耸的危岩体对航道、沿岸居民带来巨大安全隐患。大宁河属于长江一级支流，龙门寨危岩体位于大宁河上，距离巫山县城仅1 km。利用FLOW-3D软件，模拟了145 m、175 m两种水位工况下龙门寨危岩体崩塌产生涌浪过程和涌浪传播过程。模拟结果表明，涌浪在145 m水位工况下最大浪高约为17.9 m，175 m水位工况下最大浪高约为11.6 m；在巫山县的五个码头处，两种水位工况最大涌浪爬高分别约为10.9 m、3.8 m；根据涌浪高度，对大宁河进行危险分区，145 m水位工况下极高危险区长度约4.4 km，很高危险区长度约1.9 km；175 m水位工况下极高危险区长度约3.0 km，很高危险区长度约1.0 km。研究结果有助于防控龙门寨危岩体潜在涌浪灾害危害，保障大宁河航道和巫山县码头安全，同时也为三峡库区滑坡涌浪灾害提供了预警依据。      

基于最大球算法定量表征土体空间孔隙网络

孔隙网络控制着土体渗流、排水固结与基质吸力等重要工程性质。本文介绍了多孔介质孔隙网络最大球建模基本原理与算法。以显微CT扫描振捣干法生成的南京粉砂试样为例,采用最大球算法建立了试样三维重构模型表征单元体(REV)的空间孔隙网络球棍模型,计算得到了样品REV尺度的孔隙网络参数,统计发现,孔隙半径、喉道半径、孔隙配位数、孔隙截面形状因子、喉道截面形状因子与喉道长度等孔隙参数均近似服从正态分布,孔隙体积近似服从衰减型指数分布。孔隙与喉道半径分别分布在100μm与65μm以内,两者数学期望分别为40. 0μm与18. 0μm;配位数分布在25以内,数学期望为5. 1;孔隙与喉道截面形状因子分别分布在0. 01~0. 04与0. 01~0. 05的区间内,两者数学期望分别为0. 019与0. 033;喉道长度分布在100~800μm以内,数学期望为292. 22μm。同时发现,样品中体积小于1. 5×10^7μm^3的小孔隙数量超过90%。本方法可应用于土体细观孔隙结构的定量表征。