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浅谈泥石流地质灾害预警

发表时间: 2010-08-19 16:12:56

作者: 丁宏伟

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  2010年8月8日凌晨,毗邻四川省阿坝州的甘肃省甘南藏族自治州舟曲县城区及周边突降暴雨和强降雨,县城北面的罗家峪、三眼峪发生大规模泥石流,约180万方泥石流沿着陡峭的山沟瞬时由北向南冲向县城,刹那间造成沿峪沟居住的三眼村、月圆村、春场村房物被冲毁和掩埋,下泄的泥石流阻断白龙江,形成堰塞湖,造成白龙江水位迅速上升、堰塞湖面积不断扩大,大量积水沿排洪沟进入城区,使包括排洪沟两侧平房、沿江楼房一层等一半城区被水淹没,积水和泥砂厚度达2-3米。从11日夜间开始的大雨使舟曲县再次引发泥石流,造成灾区交通生命线中断。此次泥石流地质灾害给舟曲县造成重大人员伤亡和财产损失,共水毁房物307户、5508间,近1800人死亡和失踪。

  通过这场突发的特大地质灾害,人们突然发现泥石流灾害不是我国独有,从美洲的加拿大、美国、秘鲁到亚洲的印度、巴基斯坦、伊朗再到非洲的乌干达,世界各地到处都有泥石流灾害肆虐的痕迹。尽管地质学家早在上世纪20—30年代就开始研究预测和治理泥石流的方法,但由于其原因过于复杂,人类至今没有找到防治泥石流的有效途径。

  一、造成舟曲泥石流灾害的主要原因

  国土资源部部长徐绍史在8月9日下午召开的国土资源系统舟曲抢险救灾紧急会议上说,舟曲发生泥石流灾害主要有以下四方面原因:一是地质地貌原因。舟曲是全国泥石流、滑坡、地震三大地质灾害多发区。舟曲一带是秦岭西部的褶皱带,山体分化、破碎严重,大部分属炭灰夹杂的土质,客观上给泥石流灾害的发生提供了丰富的松散物质来源;二是汶川“5.12”特大地震震松了山体。舟曲是“5.12”地震的重灾区之一,地震导致了舟曲的山体松动,极易垮塌;三是气象原因。今年,国内大部分地方遭遇严重干旱,这使岩体、土体收缩干裂,裂缝暴露;四是瞬时的暴雨和强降雨。由于岩体产生大量的裂缝,瞬时的暴雨和强降雨可以深入岩体深部,导致岩体崩塌、滑坡,引发了这场我国近几十年来造成伤亡最大的泥石流灾害。

  泥石流是地质灾害中危害最大的一种,甚至可以在毫无征兆的情况下发生,具有极强的隐蔽性和突发性,泥石流包含着大量泥、沙、石块,在由上而下迅速运行过程中又不断增加物质,能量远远大于洪水。除了人们最熟悉的强降雨引起的泥石流外,火山爆发时也可能因为火山流和迅速融化的冰雪体的混合导致泥石流的发生。此外泥石流的诱发原因还包括地震和大坝的失效。

  从全球来看,泥石流灾害比较严重的国家有50多个。仅今年,就先后有乌干达、秘鲁、加拿大等多个国家发生过严重的泥石流灾害。此前于1970年发生在秘鲁的瓦斯卡兰泥石流,造成2.3万人伤亡;1985年发生在哥伦比亚鲁伊斯火山的泥石流灾害,死亡人数高达2.5万人。即便是在科技发达的美国,泥石流每年都会造成25—50人死亡和20多亿美元的经济损失。

    二、泥石流的成因复杂多变

  按照动力学分类,泥石流可以分成两大类,一类是粘性泥石流,它含有较多粘土、粉砂和小石块,运移速度非常快,往往会造成较大危害,此次舟曲泥石流即属于粘性泥石流。另一类是两相泥石流,也就是有液体和固体混合在一起的泥石流,这种泥石流运移速度慢,能给人提供充足的时间逃离现场,对人的危害比较小,但能量巨大,其破坏力足以摧毁一般建筑物。我国泥石流高发地区在云南、贵州、四川、甘肃和西藏。云南的小江流域、元谋、东川,四川的阿坝、甘仔,甘肃的武都、礼县、宕昌、舟曲等,未来泥石流发生的频率仍然极高。而西藏则主要是冰雪融水泥石流。

  而同样是泥石流多发的日本情况有所不同。由于国土面积狭窄,日本内陆高山地区到海岸线的距离短,多数河流的河床坡度大,水流湍急。而且每年台风数量多且降雨强度大,这是导致日本泥石流频发的主要因素。此外日本多年来坚持以杉木为主进行植树造林也在一定程度上加剧了泥石流发生。近年日本有30%的泥石流发生在人工杉树林,这是由于杉树生长快但扎根浅,强降雨后大大加重了地面树根以上的载荷,当超过坡体承载极限时就会导致泥石流的发生。

  美国南加州的泥石流灾害则是特殊地质构造和大火共同作用的结果。由于地形地貌为陡峭的高山峡谷,加之频繁的山火蔓延,导致山体破碎,在每年冬季频发的暴风雪冲击下,极易引发泥石流灾害。而经常遭到台风暴雨袭击的印度尼西亚,同样是泥石流多发地,而且由于大多数泥石流灾害发生的地带土质肥沃、人口密集,因此造成的损失也特别大。

  三、泥石流预报还处于研究阶段

  针对泥石流灾害,传统的防治方式主要有建造跨越工程、防护工程、排导工程和拦挡工程等,但工程措施防治泥石流需要很高的成本,而且面对特大型泥石流的时候,这些防护工程仍不足以完全避免生命和财产的损失。因此,泥石流的预测预报就显得特别重要。

  泥石流的预测预报主要在于时间提前得是否足够。现在有一种震动预警装置,在泥石流即将来临的时候,可以感应到地表的震动,不过这种装置给人离开现场预留的时间很少,因此效果不是很好。日本则使用一种导线传感器,在泥石流发生的初期,固定在警戒区域的导线被泥石流拉断,传感器随即报警。不过它一旦切断后必须重新连接,不适宜布置在泥石流多发地区。日本还有一种震动传感器,泥石流的震动以及声波被传感器探知后发出报警信号。但该系统体积较大,造价也高,不适合对突发性泥石流的预防,居民离灾害警戒区域过近的情况也不合适。

  我国泥石流灾害的预测预报工作始于新中国成立的初期,经过半个多世纪的研发,取得了较快的进步。中科院山地所研制了针对泥石流发生的超声波报警器,它可以预测泥石流规模的大小,判断灾害可能发生程度以及可能到达的时间;另一种次声警报系统在中科院云南东川泥石流观测研究站的实测中运行正常,可提前30分钟至40分钟发出泥石流警报。

  由于泥石流与地形地貌、松散物质堆积及强降雨有密切的关系。经济发达的欧共体在治理泥石流灾害上成果显著。在德国和法国,所有的河流和沟谷每隔几百米都建筑了拦挡堰,这使得水流变缓,对河床及河岸的冲蚀变小,雨量再大也没有关系。有人认为,拦挡坝不担没挡住泥石流,还把它“零存整取”了。笔者认为,用拦挡的思想来治理泥石流是不正确的。泥石流是挡不住的,要利用河岸在上面建设多级消能工程。当泥石流到来时,河床将其能量消耗得不足以携带固体颗粒,泥石流逐渐减弱,最后剩下带一点沙的水,危害就会很小甚至没有了。

 


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