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Thesis. 1976. Ph.D.--Massachusetts Institute of Technology. Dept. of Earth and Planetary Sciences. / Microfiche copy available in Archives and Lindgren. / Vita. / Bibliography: leaves 385-402. / Ph.D.

Communities around the world are encountering unprecedented rates of change due to population growth, land use change, development, and increased social vulnerability to natural hazards. Understanding how physical processes and human vulnerability to natural hazards interact is a primary objective of researchers, policy makers, and disaster risk reduction practitioners in order to combat increases in natural hazard frequency and intensity. Nepal, a landlocked mountainous country spanning the central Himalayan region, has about 28 million inhabitants in 147,181 square kilometers. Nepal is exposed to a multitude of natural hazards, requiring individuals and communities to interact with and make decisions on risk acceptability on a day-to-day basis. In many cases, Nepal's geographic location, available resources (human, economic, and capital), and limited government capacity coalesce to turn natural hazards into disasters, resulting damaged infrastructure, economic disruptions, and death. This dissertation evaluates the geographic distribution of natural hazard mortality, quantifies social vulnerability to natural hazards, and models multi-hazard risk in the data deficient environment of Nepal. Chapter 1 conceptualizes relevant terms such as natural hazards, disaster, vulnerability, and risk before discussing the challenges associated with multi-hazard risk assessment in Nepal. Chapter 2 evaluates the spatial and temporal distribution of natural hazard mortalities at the village level using a publicly available disaster database. Results reveal that landslides were the deadliest disasters between 1971-2011. Chapter 3 identifies major social factors and processes that contribute to the vulnerability of individuals and communities using census data. Adapting the Social Vulnerability Index (SoVI) method developed for the US context, this chapter investigates the spatial distribution and clustering of various social vulnerabilities across the country. 'Renter and Occupation', 'Poverty and Poor Infrastructure', and 'Favorable Social Conditions' are three major components that influence social vulnerability in Nepal. Results indicate an interesting regional difference: the eastern and central Tarai are more vulnerable than western Tarai, whereas the eastern Hills and Mountains are less vulnerable than western Hills and Mountains. In Chapter 4, a model of risk from multiple natural hazards in the city of Dharan, Nepal, is presented. Freely available geospatial data in combination with socio-economic data collected from local government and secondary sources are used. Multi-hazard risk assessment is data intensive and requires considerable financial and human resources, which are lacking in Nepal. Results show that geospatial modeling techniques can be used to fill the gap and assist local officers and emergency managers in risk management. Cumulatively, this work offers new insights on natural hazards, vulnerability, risk, the use of geospatial technologies, and their inter-relationships. Research findings advance scholarly understandings of multi-hazard risk in general and particularly in the Nepali context. Additionally, this work is valuable to disaster practitioners who seek to implement more effective disaster risk reduction programs and policies. / Ph. D. / Natural hazards are earth system processes that pose threats to people and have the capacity to disrupt social and ecological processes. Thus, a consideration of both physical and social dimensions is required to better understand natural hazards. This research evaluates social factors and processes that have significant roles in enhancing the vulnerability of individuals and communities. First, this dissertation explores spatial and temporal patterns of natural hazard fatalities at the village level in Nepal. Research findings identified that landslides were the highest contributor to natural hazard fatalities from 1971-2011. Second, this dissertation assesses which social factors and processes contribute most to social vulnerability in Nepal. Additionally, the spatial distribution and clustering of social vulnerability is explored. Finally, geospatial modeling was performed to analyze cumulative risk to floods, landslides, and earthquakes in the municipality of Dharan, Nepal.

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Les structures chevauchantes frontales d'une chaîne de collision et son bassin d'avant-pays constituent une zone où le déplacement des écailles chevauchantes, l'érosion, la sédimentation et la subsidence du substratum se produisent simultanément. Ces différents phénomènes interfèrent et conduisent à une évolution en régime permanent constituée d'une suite d'exhumations et d'enfouissements des écailles des structures. Des modèles originaux développés en Pascal pour chacun des phénomènes sont couplés dans un algorithme général. En faisant varier la valeur des paramètres géométriques et / ou mécaniques, il est ainsi possible d'étudier et de quantifier l'influence de ces phénomènes sur le développement et l'histoire tectonique des fronts de chaîne de collision. De plus ces modèles fournissent un aperçu des faciès sédimentaires à partir des pentes à l'instant du dépôt des sédiments dans les bassins. En effet, lors d'études expérimentales des systèmes fluviatiles, des faciès corrélés avec des classes de pentes ont été mises en évidence par certains auteurs. Dans une deuxième partie le modèle développé est appliqué à la chaîne des Siwalik, piémont de la chaîne himalayenne. Les Siwalik se comportent comme un prisme tectonique décollé à la base lors d'un raccourcissement imposé à l'arrière et érodé en surface. Classiquement on distingue trois formations dans cette chaîne: les Siwalik Inférieur, Moyen et Supérieur. Les premiers dépôts sont datés autour de 18 Ma. Depuis, les conditions de dépôt sont toujours continentales. Au Népal occidental les sédiments des Siwalik sont affectés de plis, de chevauchements et de structures rétrochevauchantes pouvant être séparés par des bassins intramontagneux (duns) déplacés au toit des écailles chevauchantes. L'analyse de la réflectance de la vitrinite (VR0) montre qu'une érosion intense contemporaine de l'activité tectonique équilibre l'épaississement tectonique et empêche ainsi un enfouissement important des séries sédimentaires. Le Main Boundary Thrust (MBT), montre une composante normale des mouvements récents sur une grande partie de sa longueur. Des données microstructurales échantillonnées le long d'un tronçon du MBT sont utilisées pour calibrer les paramètres mécaniques de la chaîne en la considérant comme un prisme de Coulomb. Ces paramètres sont utilisés dans le modèle numérique décrit précédemment afin de caractériser les séquences d'activation des failles dans le système chevauchant des Siwalik ainsi que la sédimentation syn-tectonique associée. La comparaison entre la distribution de la déformation dans l'avant-pays himalayen et dans le modèle numérique montre que le prisme himalayen est en régime permanent contrôlé par une convergence horizontale et par les phénomènes superficiels et se caractérise par une distribution spatiale et temporelle irrégulière des mouvements des failles dans l'ensemble du prisme. Un traitement par Modèle Numérique de Terrain est ensuite appliqué à deux zones de la chaîne des Siwalik au Népal occidental et permet de comparer les structures prédites avec celles proposées par l'analyse de ces MNT pour expliquer la localisation des virgations des structures et leur relation avec le plan de décollement sous-jacent. Finalement l'analyse de la sédimentation dans les bassins transportés et la comparaison des données au secteur de Nahan Dehra-Dun (Inde occidentale) permet d'apprécier le rôle joué par les paramètres dépendant du temps et permet de mieux cerner l'origine des fluctuations enregistrées dans les sédiments de la zone externe de la chaîne himalayenne. En termes de climatologie et de phénomènes superficiels les schémas d'évolutions proposés par les modèles numériques et appliqués à la chaîne himalayenne tendent à montrer qu'il existe une transition brutale vers -6,5 Ma. Les adaptations nécessaires au rééquilibrage par succession d'amincissements et d'épaississement crustaux de la chaîne himalayenne afin de conserver une évolution en régime permanent sont enregistrées dans les bassins sédimentaires périphériques proches ou distaux.

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Les reliefs terrestres résultent de la compétition entre deux processus antagonistes : le soulèvement tectonique et l'érosion. A l'échelle d'une chaîne de montagne, les rivières constituent les agents du modelé des paysages les plus importants : en réponse au soulèvement, elles s'incisent dans les massifs rocheux et contrôlent ainsi l'abaissement progressif du niveau de base pour les processus d'érosion des versants, notamment les glissements de terrain. Elles assurent de surcroît l'évacuation des produits de l'érosion de la chaîne sous forme de charge dissoute, de charge en suspension ou de charge de fond. Cette dernière interagit avec le substrat rocheux de la rivière et en contrôle la vitesse et le mode d'abrasion. Une bonne compréhension et une quantification des processus d'abrasion liés aux interactions entre les galets et le fond rocheux est donc nécessaire pour comprendre l'évolution des paysages montagneux. Dans cette optique, nous avons réalisé une étude expérimentale basée sur un dispositif inédit dans lequel nous reproduisons de manière relativement réaliste les processus d'abrasion effectifs en rivière naturelle. Par rapport aux précédentes études, nous confirmons le contrôle exercé par la lithologie des matériaux et par la vitesse des particules, avec notamment une relation entre le taux d'abrasion et l'énergie cinétique des galets. La dépendance vis-à-vis de la taille des particules est cependant complexe à décrire par une loi simple ; par exemple, la tendance observée au sein de matériel hétérogène granulométriquement va à l'encontre de ce que l'on observe lorsque l'on utilise du matériel calibré : plus les particules sont petites, plus elles s'érodent rapidement. Ces premiers résultats, même s'ils nécessitent d'être caractérisés plus finement dans le cadre d'expériences futures, indiquent que l'abrasion des galets comme celle du substrat rocheux dépend fortement de nombreuses variables et que la charge de fond exerce un contrôle majeur sur la géomorphologie du réseau fluvial et sur son évolution. En combinant cette étude à une étude de terrain en contexte orogénique actif (vallée de la Marsyandi, Himalaya), là où l'évolution des caractéristiques des sédiments vers l'aval peut être interprétée en terme d'abrasion au cours du transport, de nouvelles vues sur les modalités d'approvisionnement et de transport des sédiments et sur les interactions entre ceux-ci et le substrat des rivières ont pu être proposées. Nous montrons en particulier que l'évolution de la granulométrie des alluvions vers l'aval reflète principalement l'influence des sources et les modalités de transport. Les taux de réduction de taille mesurés sur le terrain ne peuvent donc pas être directement comparés à des taux d'abrasion. En revanche, l'abrasion des galets peut être mise en évidence par l'évolution des proportions lithologiques vers l'aval, celle-ci étant moins sensible aux effets de source et de transport. On parvient, via un modèle numérique simple, à réconcilier pour la première fois les taux d'abrasion obtenus expérimentalement et ceux déduits des observations faites le long de la rivière. Nos résultats de terrain et expérimentaux soulignent enfin l'importance de la distribution spatiale et temporelle des zones d'apport et de leurs caractéristiques et confirment le rôle majeur joué par la lithologie du substrat rocheux et de la charge de fond en terme de contrôle des processus tectoniques et de dénudation, et par conséquent en terme d'évolution à long terme des chaînes de montagne.

Cette thèse de doctorat en géographie envisage les transports comme une clé de compréhension du Népal. Les évolutions géopolitiques liées à une dialectique d'ouverture / fermeture permettent de comprendre la surimposition des réseaux de transport. Les relations entre transports (en particulier routiers) et développement sont complexes et sont étudiées ici comme des processus cumulatifs. Pour accompagner la démonstration, la thèse défend le nouveau concept de syncrasie. Le fonctionnement complexe des réseaux de transport est ici intimement lié à l'évolution géographique du pays. Menées à différentes échelles, les analyses géographiques cherchent à comprendre la fragmentation des territoires au regard d'un espace structuré par des vallées longitudinales. Ce nouveau système, organisé et structuré par différents types de centres et de périphéries, est marqué par une grande flexibilité et une grande adaptabilité. Au final, il doit être interrogé dans ses éventuelles spécificités montagnardes.

The oldest sedimentary and metasedimentary rocks exposed in the Himalayan foothills of Pakistan record a gradual transition seaward from the evaporites of the Salt Range Formation to pelitic sediments deposited in deeper water to the north. The Upper Proterozoic Tanawal Formation was derived from erosion of a northern highland produced during the early stages of Late Proterozoic to early Ordovician tectonism. Early Paleozoic tectonism is indicated by an angular unconformity at the base of the Paleozoic section, the intrusion of the Mansehra Granite, and the local removal of Cambrian strata. Paleozoic shallow-marine strata are preserved in half-grabens created during extensional tectonism that began during the Carboniferous and climaxed with rifting during the Permian. Paleozoic rocks were largely or completely eroded from northwest-trending highlands on the landward side of the rift shoulder. Thermal subsidence of the rifted margin resulted in transgression of the highlands and deposition of a Mesozoic section dominated by carbonates. Compressional tectonism related to the impending collision with Asia commenced in the Late Cretaceous. Rocks north of the Panjal-Khairabad fault were deformed and metamorphosed during Eocene subduction of northern India beneath the Kohistan arc terrane. Following their uplift and exhumation, rocks metamorphosed beneath Kohistan were thrust southward over unmetamorphosed rocks along the Panjal and Khairabad faults which are inferred to be connected beneath alluvium of the Haripur basin. Contrasts in stratigraphy and metamorphism on either side of the Panjal-Khairabad fault indicate that shortening on this structure exceeds that of any other fault in the foothills region. The migration of deformation towards the foreland produced south- or southeast-vergent folds and thrust faults in strata south of the Panjal-Khairabad fault and reactivated Late Cretaceous structures such as the Hissartang fault. The Hissartang fault is the westward continuation of the Nathia Gali fault, a major structure that thrusts Proterozoic rocks in the axis of a Late Paleozoic rift highland southward over Mesozoic strata. Fundamental differences in stratigraphy, metamorphism, and relative displacement preclude straightforward correlation of faults and tectonic subdivisions of the central Himalaya of India and Nepal with the northwestern Himalaya of Pakistan. / Graduation date: 1994