土木工程师使用公共卫星图像研究Jagersfontein大坝失败的原因

2022年 9 月 11 日，南非自由州省 Jagersfontein 镇一座被称为尾矿坝的钻石矿废料储存设施发生故障。失败导致一人死亡，多处房屋被毁。

尾矿是从岩矿石中去除有价值的金属后留下的精细研磨的剩余物。尾矿一般与水一起运输，堆放在尾矿坝中贮存。

现在，六个月后的 2023 年，约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学 ( Wits ) 的土木工程师在一项研究中使用公共卫星和航拍图像来调查 Jagersfontein 大坝的历史。

卫星图像显示出了什么问题

研究中使用的公共卫星图像来源包括 Google Earth Pro 以及 Sentinel-2 和 Landsat 8 卫星任务。此外，使用商业卫星图像评估了故障的一些直接后果。

Wits土木与环境工程学院的Luis Torres-Cruz 博士和Christopher O'Donovan先生撰写了这篇论文，该论文于 2023 年 4 月 5 日发表在《科学报告》杂志上。

研究发现，Jagersfontein 大坝的历史偏离了最佳工程实践。偏差包括主要来自大坝一侧的矿山废物沉积、大坝壁上的侵蚀沟渠以及有时靠在挡土结构上的大量积水。

根据分析的图像，研究假设水渗入大坝，随后是外部侵蚀，最终引发了不稳定。

“我们希望我们的论文对那些有兴趣了解这一悲惨事件是如何发生的人有用，并有助于防止未来的失败，”通讯作者兼土木与环境工程学院高级讲师 Torres-Cruz 说，他专门研究尾矿坝的岩土工程。

O'Donovan 是该研究的合著者，也是 Wits Master 的候选人，他对高效的工程实践和创建信息访问感兴趣，他补充说：“我们的研究依赖于公开可用的数据来调查大坝的历史这一事实意味着任何人都可以独立验证我们的观察。”

后果评估

为评估大坝溃决的影响和后果，托雷斯-克鲁兹和奥多诺万拍摄了两张高分辨率卫星图像，展示了对周围居民区造成的破坏。

根据对失效大坝的三维重建，作者估计释放了四到六百万立方米的矿山废物。

该研究还包括一个演示故障后几何形状的动画。其他卫星图像显示，矿山废料在旱地上行进 7 公里，沿着溪流和河流行进 56 公里，到达 Kalkfontein 大坝的水库。

外表

该论文指出，分析中使用的一些卫星图像查看平台对于非商业目的是免费的，并且相对易于使用。因此，如果再加上对尾矿坝的了解，这些平台可以使利益相关者能够采用公共卫星图像作为主动监测尾矿坝的起点。此外，该研究表明，提高对公共卫星图像功能的认识可以鼓励更好地遵守良好的施工规范。

该研究还强调，强有力的尾矿坝监测策略应侧重于其适当的建设和运营。它还提请注意进行官方和独立现场调查以更好地了解故障顺序和导致故障的条件的重要性。

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