《International Journal of Disaster Risk Reduction》:Multi-hazard Mitigation Measures Plan for Ischia Island after the November 26th, 2022, landslide and flood events
编辑推荐:
2022年11月26日影响伊斯基亚岛的灾难性滑坡与洪水事件,发生在五年前地震曾破坏的同一区域,凸显了在复杂火山与高度城市化环境中对综合多灾害风险减缓策略的迫切需求。本研究提出一项全面的减缓措施计划(Mitigation Measures Plan,MMP),由
2022年11月26日影响伊斯基亚岛的灾难性滑坡与洪水事件,发生在五年前地震曾破坏的同一区域,凸显了在复杂火山与高度城市化环境中对综合多灾害风险减缓策略的迫切需求。本研究提出一项全面的减缓措施计划(Mitigation Measures Plan,MMP),由伊斯基亚岛应急与重建政府委员会(Government Commission for the Emergency and Reconstruction for Ischia Island,GCER)协调制定,以支持土地规划,核算包括降雨诱发碎屑崩滑(debris avalanche)、泥石流(debris flow)、落石(rockfall)、洪水及地震边坡失稳在内的多类灾害。所提方法超越传统单灾害框架,整合地质、地貌、水文与岩土数据及源自LiDAR与航空摄影测量的高分辨率地形信息。采用基于物理的数值模型重建灾害情景并量化易发性格局。落石轨迹与运移区以及碎屑崩滑与泥石流传播使用三维软件模拟。洪水灾害与淹没动态在极端降雨情景下使用二维水动力模拟建模,含基于强度—历时—频率(intensity–duration–frequency,IDF)分析的气候预估。这些数据进一步与历史编录、地震微区划研究及震后(2017)与滑坡后(2022)野外巡查整合,以确保对灾害过程的多源稳健刻画。结果突显陡峻火山斜坡、深切水系与密集城市化区之间的强空间耦合,暴露度显著放大。对此,MMP结合结构性与基于自然的修复措施(如边坡稳定工程、碎屑拦挡系统、地下水利分流隧洞)与非结构性策略(包括土地利用管控、监测系统、应急规划及防护林采伐计划)。伊斯基亚案例证明了综合多灾害方法在将先进数值模拟转化为可操作风险减缓策略中的有效性,为其他面临交互自然灾害的地中海火山岛提供可转移框架。
研究背景与问题提出
伊斯基亚岛位于意大利南部那不勒斯湾西北侧,是火山活跃、构造复杂、人口稠密(约6.2万居民分布于47 km2、密度超1300人/km2)且旅游季节性暴露度高的典型多灾害环境。该岛以埃波梅奥山(Mt. Epomeo,787 m)为主体分水岭,火山凝灰岩广泛出露、风化强烈,历史记录显示近场地震、降雨诱发滑坡(落石、碎屑流等)与山洪频发且常时间相继发生:1883年卡萨米乔拉地震致死逾2000人;2017年8月21日Mw 3.9浅源地震造成卡萨米乔拉泰尔梅镇严重破坏;2022年11月26日强降雨在同一北部斜坡触发碎屑崩滑与泥石流,致12人死亡及大面积建成区损毁。既有防灾实践多按单灾害、局部区段或应急导向推进,忽视地震—降雨—滑坡—洪水链式耦合及火山岛上短小陡流域快速响应特征。为此,伊斯基亚岛应急与重建政府委员会(GCER)于2023—2025年推动制定全岛尺度的综合减缓措施计划(MMP),作为《International Journal of Disaster Risk Reduction》报道的战略性、操作性规划工具,贯彻“Building Back Better”理念,覆盖降雨诱发碎屑崩滑、泥石流、落石、洪水及同震边坡失稳,排除火山喷发、海啸与地震结构性破坏。
主要技术方法概述
研究人员整合了多源数据:2022年Copernicus紧急测绘获取的0.15 m正射影像与1 m数字地形/地表模型(DTM/DSM),2025年4月GCER委托补测的0.02 m影像、0.05 m正射图、30点/m2 LiDAR点云及0.5 m DTM/DSM(ETRF2000/UTM33N);叠加1:1万地质图、地震微区划(MS)、MASLIDE项目岩土参数及栗树矮林生物量近感数据。灾害建模分四条线:落石用Rockyfor3D基于2 m DEM与3700块体统计体积(代表65 m3球块、每源胞100块随机模拟)评估起裂(坡度>60°)与传播;碎屑流/崩滑上游用RAMMS::DEBRISFLOW(Voellmy阻力μ=0.06–0.15、ξ=130–200 m/s2,0.5 m DEM、1 m网格,以2022年Cava Celario与2006年Mt. di Vezzi事件反演校准),下游城镇段用2D_UFM(Herschel–Bulkley本构)接力模拟超浓水流;洪水用HEC-RAS 6.6二维浅水方程“rain-on-grid”(2 m网格、200年重现期Chicago雨型、加8.5%气候增长因子、Manning n按用地0.013–0.1);同震滑坡易感性引用MASLIDE的GIS耦合土吸力季节变化与惯性力评价。样本队列来源即伊斯基亚全岛六市镇,重点为卡萨米乔拉泰尔梅、拉科阿梅诺、福里奥、伊斯基亚港、巴拉诺、塞拉拉丰塔纳。
研究结果
- 2.
伊斯基亚岛背景
研究人员依据地质地貌与气候数据指出,岛屿属更新世晚期以来复活穹隆控制的多期火山—构造地貌,北坡陡、南坡缓,深切“cave”冲沟控制侵蚀,年均降雨875—1623 mm且东北高于西南,EIB气候评估显示中间排放情景下<24 h极端雨强增约8.5%,已被保守纳入水力学边界。
- 3.
数据与方法
如技术方法概述,形成“数据融合→物理情景→关键点到访→措施定位”工作流(图4逻辑),保证后续MMP空间落地。
- 4.
灾害情景
4.1 起裂体积与分布:落石源集中于埃波梅奥山北西坡及南海岸悬崖,代表块体65 m3;碎屑流源位于上坡天然陡坎与人工台地边缘,单源<150 m3。
4.2 落石传播:Rockyfor3D显示运移廊道沿最陡线及冲沟延伸,上段自由落体—反弹、下段滚动—滑动,停积于坡脚碎屑裙与谷底,65 m3情景捕获最大入侵范围。
4.3 碎屑流流动性:RAMMS反演Cava Celario获峰值速度在中坡基岩跌水段、沉积厚6—7 m于坡趾;高侵蚀情景(可蚀厚3.0 m)比低侵蚀(0.5 m)显著扩大足山扇入侵,道路交叉口为集中冲击点。
4.4 洪水淹没:HEC-RAS显示全岛缺乏有效天然排水,漫流沿街道台地扩展,200年情景vh(流速×水深)局部>2 m2/s,远超1 m2/s人员危险阈值,城镇加速段为优先干预区。
4.5 地震失稳:MASLIDE指出同震位移依赖覆盖层饱和度季节波动,干湿季同震滑坡易发性差可达数倍,MMP措施须兼顾静力与地震荷载。
- 5.
MMP构成
研究人员将措施按减危(hazard reduction)、减脆(vulnerability reduction)、减曝(exposure reduction)分目,再分主动预防(边坡锚固、植被调控)与被动防护(落石网、拦砂坝、地下分流隧洞)。图8示例展示“坡面栗树矮林择伐→岩体主动加固→落石拦截→碎屑流拦砂坝→超浓水流蓄滞池”的纵向分级组合。非结构措施含用地管控、监测、应急计划与防护林采伐时序。
讨论与结论翻译
讨论部分强调,伊斯基亚案例证明将基于物理的多灾害数值模拟(Rockyfor3D、RAMMS、2D_UFM、HEC-RAS)直接转为可实施MMP,需以“数据—模型—现场关键点—治理层级”闭环为前提;单一工程无法应对火山岛短陡流域中地震—降雨—滑坡—洪水的时空耦合,必须结构与非结构并行、按集水区自上而下分级布设。结论部分原文要义为:2022年11月26日事件与2017年地震相继打击同一暴露社区,证实单灾害框架失效;GCER协调的MMP通过LiDAR高精度地形、物理模型量化落石/碎屑流/洪水/同震失稳空间耦合,结合栗树矮林采伐计划、岩体稳定、拦截系统、地下水利隧洞及用地规制,形成可转移于地中海其他火山岛的多灾害减缓范式,其价值不在个体工程复制而在决策工作流可适配重评。