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毕业设计外文翻译
学院名称土木与水利工程学院
专业（班级）水利水电2011-1班
姓名（学号）黄翔（20113673）
指导教师张振华
系（教研室）负责人黄铭
新西兰克莱德大坝水库大型滑坡低速移动行为的观察与预测
D.F.Macfarlane
URSNewZealandLtd,POBox4479,Christchurch,NewZealand
摘要：
沿着克莱德大坝水库边缘十七个滑坡中的九个滑坡的主要修葺工作，包括坡脚支撑，泵送排水，自流排水，渗透防护等等，都是在1992年至1993年间于水库蓄水之前开始实施的。
作为联通电力有限公司实施的大坝安全组织计划的一部分，所有十七个滑坡体一直进行连续的监测与观察。
与水库蓄水，风暴，洪水，长期持续的丰水期以及地震等控制事件相关的滑坡运动，是利用测斜仪、伸长计、调查等综合手段开展监测的。
大部分的监测记录保存有15年之久，某些监测记录甚至超过了25年历史。
超过100年的降雨量记录对于邻近地区来说也是行之有效的。
其中四个较稳定的滑坡产生了由于水库蓄水引起的微小变形，其中一个由于不能再维持稳定，发生了轻微的加速移动；另外三个也检测到有微小的再生（二次）滑动情况发生。
两处滑坡体证明了滑坡的移动速度与降雨情况大有关联，而与水库蓄水情况关系不明显。
监测记录表明，已知的BreweryCreek滑坡体中已有滑动部分的运动，是由于压力值达到或者超过了临界压力值而引起的。
其移动一直持续到压力值降低到临界压力值以下时才停止。
部分Ripponvale滑坡的移动速度，随着长时间持续的降雨有所增加，它几乎不受水库蓄水的影响，同时滑坡也没有对坡脚处洪水位短暂或瞬时的增长作出任何的响应。
滑移体A区域的数据表明，滑动受长时间持续丰水期的影响较为明显。
依据到目前为止的监测记录，我们可以预测，当3
4个月的累积降雨量超过300mm的时候，滑坡会呈现出加速移动的现象。
（C）2009ElsevierB.V.版权所有
关键词：
滑坡监测移动速度降雨影响预测
1引言
隶属于联通电力有限公司的克莱德发电站，是位于新西兰南岛上的一个432MW的利用水能的水力发电站。
克莱德大坝保留了发电站的压力前池，并可在1m范围内进行操作。
压力前池淹没了克伦威尔峡谷沿岸的大部分低速移动的或者静止的滑坡坡脚部分（见图1）。
总的来说，滑坡体积较大，但是特征微妙，缺乏显著突出的陡坡，大部分是属于片岩地区的地质倾向坡这样一种破坏类型。
其中较大的滑坡有超过200m厚。
地质迹象（见Mcsaveneyetal.,1992）表明，它们至少有5000年的历史，有些甚至可能超过了25000年的历史。
九个滑坡的稳压修葺工作，包括坡脚支撑、泵送排水、自流排水以及渗透防护等等，都是在1993年，于水库蓄水完成之前开始实施的。
稳压修葺工作主要针对由于其尺寸、位置、活跃程度、水库堵塞造成不能承受的风险或者存在波浪损坏等的滑坡进行的。
目的是为了抵消水库蓄水对于滑坡稳定性的影响，维持滑坡原有的蠕变性。
Brown等人（1993年）阐明了稳压工作的全部方法和途径以及稳压计划的一个小部分。
表格1也详细地说明了对于已处理过的滑坡所采取的稳压措施与方法，详情见下表1。
在水库蓄水之前、期间以及之后，我们对水库滑坡的移动速度，压力水平以及排水量等参数，一直进行着连续不间断地监测。
某些仪器的监测记录甚至超过了20年之久，同时，这些监测数据也为我们就修葺工程以及外界因素诸如地震、降雨、洪水等对滑坡的影响，提供了良好的依据。
本文主要集中论述两个滑坡对于降雨的响应，即降雨对于滑坡的影响。
一个是位于卡瓦劳桥最前端的Ripponvale滑坡，一个是位于克伦威尔峡谷内的BreweryCreek滑坡的活跃部分。
图1.克莱德大坝滑坡分布图
表1稳定滑坡的特征及修葺措施
滑坡
物理特性
修葺措施
区域ha
体积M3x106
最大厚度m
坡脚淹没深度m
支墩Mm3
隧道km
排水孔km
渗透防护ha
克莱德
120
60
50
28
1.3
1
2.1
-
杰克森湾
23
5
46
35
1.2
0.5
7.6
-
Hintons
16
5
50
35
0.5
-
1.3
-
Dunlays
53
18
80
24
-
1.1
4.7
-
5号湾
126
60
100
40
0.2
0.8
6.3
-
NinemileDS
900
N1000
160
40
-
4.2
12.8
-
NinemileUS
260
240
150
40
1.4
3.1
16.2
-
啤酒湾
149
80
160
40
2.5
3.2
15.6
-
Carmmuir
67
20
85
Nil
-
1.2
22
3.4
克伦威尔
7.5
3
35
40
0.4
-
-
-
2已安装仪器
在上世纪八十年代末九十年代初，水库蓄水之前，克莱德大坝水库滑坡已经安装了大量的监测仪器，用以监测滑坡的移动以及地下水位在水库蓄水之前，蓄水期间以及蓄水之后的变化（MacfarlaneandGillon,1996）。
监测计划致力于解决以下问题：
⏹确定水库（Dunstan湖）蓄水前的先期移动速度；
⏹监测水库蓄水期间以及蓄水之后的滑坡行为；
⏹考虑监测中的滑坡行为。
已安装的仪器包括：
⏹大地测量仪，用以建立斜坡移动向量；
⏹射线遥感测距仪，用以监测滑坡表面移动的一般模式；
⏹已安装的倾角仪，用以监测滑坡内的地表以下岩石的移动速度以及滑体基础的移动水平；
⏹安装在钻井中的压力计，用以监测随着水库蓄水位变化的地下水位；
⏹安装在排水隧道地下滑动基座上或者张力裂缝表面的延伸仪，许多都是远程监控，这使得移动速度的实时监测成为可能；
⏹建立在排水隧道入口处的流动量水堰实行远程监控，这使得排水总量变化的实时监测成为可能。
在水库蓄水期间，监测数据（除了遥测数据之外）每两周收集一次。
水库蓄水完成五年后，监测要求开始进行修订，以往的定期监测也开始有所减少。
但是，在任何区域，只要仪器的功能完好无损，变频定期监测至今仍在继续。
3性能标准
如表2所示，基于滑坡的潜在危害能力，将其划分为“主要影响滑坡”和“次要影响滑坡”。
主要影响滑坡是指那些可能造成峡谷堵塞或者存在损害性的摆动以至于发生加速失效的滑坡。
按照以下的标准，基于滑坡的现行活动情况对所有滑坡进行定期的评估与归类。
分类方式：
活跃的、缓慢移动的以及静止的。
活跃滑坡：
蠕变速率大于5mm/年；
缓慢移动滑坡：
蠕变速率2-5mm/年；
静止滑坡：
蠕变速率小于2mm/年。
滑坡的当前活动状况在表2中进行了详细概述，详情见表2。
表2滑坡当前活动概况表
活跃滑坡（N5mm/年）
缓慢移动滑坡（2-5mm/年）
静止滑坡（b2mm/年）
主要影响滑坡
Clyde（AbutmentSlide）Clyde
Cromwell
JacksonCreek（upper）
JacksonCreek（lower）
Hintons
Dunlays
No.5Creek
NineMileDownstream
NineMileUpstream
BreweryCreek
Cairnmuir
次要影响滑坡
Ripponvale
CornishPoint
ByfordCreek
TwoBridges
FlyingFox
Bannockburn
PipeclayGully
BreweryCreek
（ActivePortion）
4长期蠕变行为
以往年份的变形监测记录表明，克伦威尔峡谷的许多大体积滑坡呈现出长期低速移动的蠕变趋势。
例如克莱德滑坡，其受外部因素诸如降雨、水库蓄水以及地震等的影响较小，呈现出约4mm/年的长期滑动趋势（见图2）。
其他的滑坡（如ByfordCreek滑坡，见图3）虽然受水库蓄水的影响比较大，但是也有着类似的蠕变趋势。
图2.2mm/年-4mm/年大体积、低速移动克莱德滑坡的长期蠕变趋势
图3.ByfordCreek滑坡长期蠕变运动，这清楚地表明了水库蓄水与滑坡长期低速移动之间的关系。
5抗震稳定性
克莱德大坝水库地区每年的监测记录表明，大约平均每发生10次地震，就会使得该地区产生强度为MMIII级或者更大的震动。
该地区地震活动频发，是由于新西兰地处太平洋板块与印度洋板块交界处边缘的地震活动带。
水库库区的典型地震强度等级为MMIII和MMV级。
根据新西兰地震灾害模型预估，在这个地区大约每15年发生一次MMIV级的震动，而大约每300年才发生一次MMIII级的震动。
该地区以前曾多次发生由于地面震动而引起的测压管水位和排水孔流量剧增的情况，但是自从建立监测系统以来，并未检测到任何由于地震活动引起的明显的滑坡滑动。
达到一定规模的地震，会在任何受若干因素影响的滑坡中，诱发一定的滑动。
诱发滑动的关键因素，包括现场的地震强度、地形以及方向的影响、滑坡的类型、地质以及地下水情况等等。
尽管在低强度的震动作用下，也可能引起滑坡的失稳，但是依据国际经验，只有在震动强度达到MMVII至MMVIII级的时候，我们才需要实施有效的斜坡防护措施。
根据GillonandHancox在1992年的记录，尽管在这个地区曾发生过大规模地震，至少在最后的16000年里曾发生过，但是没有任何一个滑坡能够提供因曾经经历过大规模地震而加速移动的证据。
6降雨模式
降雨会通过荷载的形式对滑坡的位移率产生显著的影响，同时降雨还会减少滑坡破坏面的有效抗剪强度。
post-lake蓄水期间的三次大型降雨，成为了Dunstan湖周围滑坡移动速度增加以及地下水位升高的诱发因素（详例见MacfarlaneandGillon,1996）。
此文中论及的，距离BreweryCreek和Ripponvale滑坡最近的一个雨量计，位于克伦威尔镇距离两个滑坡不足5km的地方（见图1）。
这个雨量计有着超过100年的雨量记录，而为了URS（2004）从事的一项研究工作，自1950年以来，每天都会对这个雨量计的记录进行详细地分析。
从图5我们可以看出，自1950年以来，克伦威尔镇的降雨可以分为三个明显的阶段：
第一阶段：
1950年至1967年，除了1956年末至1958年中那段时间，降雨始终低于月降雨平均水平；
第二阶段：
1989年至1993年末，也就是在库水充盈期以及库水充盈期间之前，降雨较多年长期平均水平更低；
第三阶段：
自水库蓄水以来，共发生了三次较大的长时间的持续降雨。
每次降雨对于克伦威尔1850年以来的降雨记录来说，都有着显著的和不同寻常的特点。
这些降雨分别发生于1993年12月至1994年3月、1995年12月至1996年1月和1999年11月至2000年1月。
累积频率曲线2的三个阶段可以清晰地说明，自Dunstan湖蓄水以来，克伦威尔镇一直经历着潮湿的雨量型气候。
表格3罗列了克伦威尔镇自1950年以来，雨量最大的10次降雨，同时也可以清楚地知道有五分之三的大型降雨是在发生在Dunstan湖蓄水之后。
只有一次大型降雨是发生在Dunstan湖蓄水前十年，而在Dunstan湖蓄水期间，也没有发生任何重要的大型降雨。
图6清楚地再现了1991年至2001年间水库蓄水之前，蓄水期间以及蓄水之后的典型降雨过程的月降雨数据。
主要有三个突出的特征：
一、1993或1994年的夏季潮湿；二、1995年的春季和夏季比较潮湿；三、1999年12月份非常潮湿。
所有这些都是在水库蓄水完成之后发生的。
随着每次降雨的发生，在不少滑坡中出现了地下水位急剧增加，同时排水量增加的现象，但是只有少数滑坡发生了基于降雨引起的微小变形。
然后，地下水水位和水量逐渐恢复到先前的水平，同时滑坡的变形率也有所减小。
距相关数据表明，完全恢复可能需要12个月的时间。
2通过月降雨总量计算和绘制土方累积曲线的技术在20世纪50年代开始发展起来，主要用于雨雪覆盖山脉地区的降雨量的分析与计算。
整个过程包括每个月月平均值的比较，然后通过百分比的形式将每月平均值的差异表现出来，最后将每个月的平均值累加起来。
每个与平均值差异较大的月累计百分数都已在图5上被标绘出来。
图4.地震引起的压力计DL545A中压力的突然而短暂的变化与受降雨影响的排水量并非一一对应的关系，且注意到排水量的微小增加与压力的升高相对应。
图5.克伦威尔1995-2001月降雨量土方累积曲线
表3克伦威尔1950年至2001年降雨情况表
Lastdayofevent
No.ofraindays
Rainfalltotal（mm）
Relativetime
21/11/1957
8
94.5
PreLakeFilling
28/04/1967
8
92.5
10/03/1981
5
90.9
12/03/1987
3
92.9
24/12/1993
8
97.3
PostLakeFilling
23/02/1994
5
79.5
14/12/1995
3
137
19/04/1997
14
72.9
14/03/1999
6
83
20/11/1999
6
130.9
7降雨影响
此处我们将对两个已知的移动速度对降雨比较敏感的滑坡进行讨论。
BreweryCreek滑坡（活跃部分）和Ripponvale滑坡的A区域（下游部分），两者都不直接受水库蓄水的影响。
因此，这两个滑坡的有关行为可以认为与降雨直接相关。
两个滑坡都没有表现出任何对于地震的响应，同时两者都处于冬季雪线以下，几乎不受冬季降雪的影响，但是融雪水是否对滑坡产生影响无法准确测定。
两个滑坡都是云母片岩组成的。
Ripponvale滑坡是背斜地质构造边缘一个形成已久的、复杂的倾斜破坏坡，而BreweryCreek滑坡活跃部分是位于BreweryCreek滑坡中一个相对来说比较简单的、浅的滑坡。
7.1BreweryCreek滑坡，活跃部分
活跃部分是BreweryCreek滑坡主体中的一个1Mm3的部分（见图7和图8）。
据推测其最大深度为27m，同时沿着总计11m厚的主要滑坡体的基础破坏部分的表面衰退。
活跃部分包含了一较浅薄的上层滞水含水层，这些显著发生在岩石破碎的基础破坏部分及其以上区域。
同时，该含水层位于邓斯坦湖平面以上，使得活跃部分与湖完全隔离。
该活跃部分的主要修葺工作，包括位于滑坡以下的隧道的垂直钻孔排水帷幕以及延伸8m的地表面、地表径流控制设施和坡趾定向排水设施（见图7和图8）。
如表4所述，自1983年9月以来，BreweryCreek滑坡活跃部分由于公路重建工作而被重新激发，数个不连续的移动被详细地监测并记录下来。
供监测用的已安装的仪器，包括测量标记（图7和图8上以BC为前缀的），倾角计（IDL-）,延伸仪（RX-）以及压力计（DL-）。
但是，许多仪器已经在监测滑坡移动的过程中损坏了。
此外，在滑坡的监测阶段，各种各样的修葺工作也已经开始实施。
破坏面位于随长时间的持续丰水期和高强度的降雨（麦克法兰等地，1999）而有所升高的含水层内，压力的增加反映在排水量的增加以及持续几个月的加速移动上。
当排水总量下降到大约30l/min时，移动开始停止。
自1983年以来，月降雨量超过100m，而没有检测到相应的滑坡移动速度增加的情况只出现过一次。
如图所示，图9通过倾角计IDL-566、IDL-1737以及IDL-2070和延伸仪BRERX-01的组合形式，表现出滑坡的移动历史。
从图9我们可以得知，自1990年以来，降雨、上层滞水含水层中增加的压力水平（如压力计DL-50C所示）以及加速移动之间存在明显的关联。
其中有4个压力计将作为指示器，用来监测随着降雨的发生活跃部分滑坡的加速移动以及水平面小幅上升（典型范围为0.3m-0.6m）的现象。
其他的压力计则位于下游防渗材料内，同时对于降雨并未表现出明显的响应。
自从排水帷幕建成以后，DL-528D（向着帷幕下游坡的一个压力计）并未对降雨做出任何的反应。
由于滑坡的多次移动，损坏了安装在滑坡中的倾角计和许多压力计，现在我们通过测量标记、表面延伸仪、降雨、压力计以及排水流量监测等多参数的组合方式对滑坡进行监测。
相关仪器负责记录关键的数据，并提供滑坡行为的详细记录。
出于对滑坡的严密监测，允许滑坡出现由于降雨引起的微小移动（不超过6mm）。
降雨、滑动体压力升高以及加速移动三者之间的明确的关系在1991年和1992年，1993和1994年，1995年以及1999年和2000年被证明。
由于压力升高所致的滑坡的最大移动发生在1993年和1994年，1995（事件7和8）,以及2000（事件10）年，在经历了长时间的持续丰水期之后。
从指示器压力计DL-50C的数据可以得知，滑坡移动速度与压力水平之间存在合理的相关性，因为滑坡的移动总是在压力计压力水平高于EL280.9或者EL281.0的时候发生。
当滑坡处于完全变干的状态的时候，其移动速度会有所降低；当滑坡的干工况处于上风的时候，滑坡会停止移动。
但是，滑坡的加速和减速与滑坡体内部的压力水平变化之间的确定的关系模式，仍有待进一步研究确定。
7.2Ripponvale滑坡
Ripponvale滑坡位于克伦威尔上游（见图1）10km至13km的地方，滑坡前额端部沿着山脊线延伸至湖泊上方500m。
该滑坡占地面积大约300ha，体积约120Mm3。
3Ripponvale滑坡是联通电力有限公司所监测的沿着克莱德大坝水库边缘的所有滑坡中最活跃的滑坡。
同时它也被认为是一个低影响力的滑坡，因为对于克莱德大坝和克伦威尔镇来说，它的任何破坏所带来的影响是非常小的。
图6.克伦威尔1991-2001年月降雨量图，该图表明自水库蓄水完成以来发生了三次重要的大型降雨
图7.BreweryCreek滑坡活跃部分的布局与仪器分布图
当1993年8月或9月水库蓄水至满库水位时，Dunstan湖面将延伸至卡瓦劳峡谷内2km处，同时将淹没滑坡坡趾部分以及滑坡的大部分下游区域。
自水库蓄水以来，滑坡的移动速度一直在增大。
对于这个现象，所有可能的解释包括：
这是对于水库蓄水的一种响应，或者是对于降雨的一种响应。
目前（2007年4月）滑坡的移动速度在整个区域而言，正在逐渐的放慢和恢复到水库蓄水之前的速度。
7.3地质和地形
依据滑坡的表面地貌、地质以及坡趾处的水平面，将滑坡划分成几个主要的部分。
主要的滑坡段是湖泊的上游段。
而在此文中，只有紧靠湖泊下游段的滑坡段才有所论及。
下游段缓坡沿着峡谷延伸大约1.3km，同时被划分成三个区域。
区域A是地形地貌上不稳定的上游段部分，坡趾部分远远高于湖泊水面。
区域B是中心部分，其下游段有常见的片岩裸露于地表，其上游段存在着许多有张力裂缝和地堑构造的特色区域，是一个相当深的年代久远的移动区域。
区域C是下游段部分，其沿着湖泊边缘的裸露地表上，缺少连续的片岩，包括一个多重的浅的移动区域（图10）。
从沿着湖泊海岸线沿岸裸露于地表的片岩岩层中就地取出的样品来看，我们可以清楚地知道，区域A的滑坡基础部分是处于湖平面以上的，而区域C和区域B，至少区域B的上游段的基础部分是处于湖平面以下的。
因为区域A完全处于湖平面以上，所以它不受水库蓄水的直接影响。
这个部分的滑坡的破坏面是比较浅的，同时所有的边坡都是很陡峻的（见图11）。
其地貌特征为地表降水渗入边坡同时快速地从破坏面渗出，提供了一些证据。
由于这些因素的存在，导致自1993年下旬以来这个区域所发生的降雨，对该地区产生的影响非常显著。
区域A记录了被监测滑坡的最大移动速度。
图8.活跃部分AA横截面（图7）
7.4被监测的滑动响应
滑动监测数据表明，滑坡体通过移动速度增加的方式，对降雨产生的影响做出反应。
区域A对于降雨带来的影响，明显较区域B或者区域C敏感。
其中一部分原因是，区域B和区域C的破坏面总是局部潮湿，而另一部分原因是，区域A滑坡非常陡峻，同时其破坏面埋深比较浅。
滑坡的移动速度在经历了一段时间之后会再次减小，持续的时间，一般典型地表现在几个月到几年之间。
自2000年以来，这个地区再也没有发生过任何大型的降雨，滑坡的移动速度也渐渐地减小至最小速度。
这表明地下水随着大型降雨的发生，所产生的变化可能需要3年或者更长的时间才能完全消散。
移动监测数据的评估是建立在数据统计趋势的基础上的，而不是建立在可能受到错误的或者非典型性行为影响的个人看法的差别上。
此文中，只对区域A的滑坡行为有所描述，因为这部分滑坡完全与湖泊相隔离，不受任何湖泊的影响，而且也不受水库蓄水的影响。
区域A地区的滑坡移动速度，对于区域B和区域C的滑坡移动速度来说，起到一个针对性的调控的作用。
7.5移动速度
区域A中挑选的关键线路的移动速度动态统计趋势如图12所示。
相关细节的审查结果表明，自水库蓄水后，这部分滑坡有时会以比水库蓄水期间更快的移动速度下滑。
1993年末到1994年中这段时间期间，坡趾处（RV07K）的移动速度，开始发生从10mm/年至35mm/年的变化。
自1995年中期开始，滑坡移动速度呈现出一个急剧增长的趋势，又渐渐地下降到大约40mm/年，然后自2000年年初开始又再次出现增长的现象。
目前的滑坡移动速度大致等于水库蓄水初期的移动速度。
图9.BreweryCreek滑坡活跃部分-自1990年来的移动历史V压力计DL50C.当压力水平超过EL280.9至281.0m的时候将会触发不连续的移动.
图10.Ripponvale滑坡下游段的地质与地形图RV位置是调查监测点
图11.Ripponvale滑坡区域A横截面图
图12.Ripponvale滑坡区域AVS湖平面与降雨量
7.6水库蓄水响应
在1992年4月至1993年9月期间，Dunstan湖分三个阶段进行蓄水。
自高程EL180，EL185以及EL190起，湖平面的升高，都对区域A前的河流造成影响。
但是，直到水库蓄水完成3个月后，也就是1993年12月关键线路调查为止，滑坡移动速度的监测测量记录都没有明显的变化。
在区域A没有检测到任何水库蓄水引起的滑坡移动速度的变化。
7.7降雨响应
如图12所示，Ripponval滑坡监测过的最引人注目的表面位移速度增长发生在区域A。
在1993-1994年潮湿的夏季之后，滑坡移动速度有一个明显地增长，在1995年之后移动速度也有所增长，2000年4月之后移动速度再次出现增长。
此种情况，每次都伴随着大型丰水期的出现而发生。
我们推测区域A滑坡移动速度增长的主要原因，是长时间的持续大型降雨导致的地下水位升高。
1949年至1991年期间卵石移动（35mm/年）的摄影测量解释所指示的长期表面移动速度，均不能与该区域水库蓄水期间任何仪器所显示的数据匹配一致。
自1933年至1994年潮湿的夏季之后，直到目前为止，滑坡移动速度仍一直高于卵石移动指示的长期移动速度。
8滑坡响应预测
位于世界各地不同位置地点的缓慢移动的滑坡都
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