關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論

為了更有效地防控地質災害,我國已經在各省以縣級為單位展開了1:5萬地質災害 風險調查評價工作。許多縣市的地質災害風險調查評價工作已初步完成,然而更多的縣市正在如火如荼地進行此項工作且存在部分難點問題。為了實現該項工作的科學合理化,鑒于目前已經開展工作取得的經驗,結合多個發生在我國的典型地質災害案例的基礎上,總結地質災害風險易發性評價工作中存在的難點問題,討論難點問題對應的解決方案,提出包括控制和影響地質災害易發性的地質構造指標、水文地質指標、風化作用指標、人類活動指標以及小流域泥石流物源指標。為未來地質災害風險調查評價工作提供參考

控制地質災害的易發性的地質構造指標

依據《地質災害風險調查評價技術要求》(以下簡稱技術要求),孕育、形成地質災害的地質環境條件主要包括工程地質巖組、易崩易滑地層、斜坡結構、軟弱層、風化程度、巖體結構、地形地貌、地質構造、堆積層厚度、地下水、冰磧物、冰川冰湖等要素。這里反映風化程度、地質構造、地下水和冰川冰湖的要素很不容易尋找到相應的指標,此外人類活動相關的指標要素十分重要,但在實際工作中也很難選擇到合適的指標。

關于地質構造,常見的方法是尋找災害點距離斷層的距離,但這不太科學,因為當我們遇到災害隱患點周邊有很多斷層的時候,該指標難以確定。同樣,當泥石流流域內有很多斷層的時候,這個指標就更加難以確定了所以,較為合理的衡量地質構造的重要指標之一應是斷層密度。對于泥石流流域來講流域內的斷層總長度除以流域面積即為斷層密度,

關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論的圖1

四川省安寧河流域照壁山滑坡與冷漬溝泥石流斷層密度


對于滑坡和崩塌災害點則建議以災害點為中心,統計長寬各3km范圍內的斷層密度,由此各類區域均可計算斷層密度。這樣也就可以獲得斷層密度與地質災害隱患點的關系,進而確定它是否為主控指標。此外,對于構造隆升強和河流下切速率顯著的區域,建議增加構造隆升速率和河流下切速率與地質災害點的關系統計,因為構造的隆升、剝蝕與災害的發育存在相互作用、相互影響的關系,并且災害點的數量也在一定程度上反映了剝蝕與隆升的強弱。

影響地質災害發育的水文地質指標

一般地,滑坡崩塌地質災害是由水土相互作用、相互影響形成的,特別是大規模的滑坡地下水的作用也就顯得尤為重要。然而,在1:5萬的區域性地質災害風險調查評價工作中很難找到可以應用于區域風險評價的地下水指標,因為各個地質災害點的地下水五花八門。如白格滑坡為附近的流域波貢溝的水進入坡體滑動面引起的,

關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論的圖2

金沙江白格滑坡


易貢滑坡則是有冰雪融水的參加,茂縣的新磨村滑坡則是由滑坡周邊和背面的徑流放大引起的。當然還有很多滑坡是由于人類對公路的開挖,房屋的削坡和梯田農業引起的。所以水文地質條件應該成為單體地質災害風險調查評價的重要指標,而在區域風險評價中可以考慮選擇是否有利于區域滑坡發育的匯水和儲水條件,這些條件與坡形和巖體結構構造指標有關。在實際的工作中,坡形可以被劃分為凸形坡、凹形坡、直形坡和梯步形坡等。

關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論的圖3

實際的工作中的凸形坡、凹形坡、直形坡和梯步形坡


一般地,凹形坡有利于土質滑坡的匯水,與土質滑坡的相關性較好,而梯步形坡則顯示有較好的入滲條件,在盤旋公路區、梯田區和人類工程削坡建房區十分發育。因此,這一指標不僅反映了水文條件而且很好地反映了人類活動對滑坡的影響。單體滑坡、崩塌等災害的易發性評價則需要重點考慮滑坡區的水文地質條件。

影響地質災害的風化作用指標

技術要求提出了風化程度指標對地質災害的影響作用需要考慮,然而目前極少有單位和個人將風化程度的指標落實到實處。外動力的風化導致巖土的松裸化是地質災害發育的重要影響因素。目前影響風化作用最為強烈的過程主要有凍融循環風化和干濕循環風化,那么衡量風化的指標就可以確定為季節溫差和干濕季節的降水量差異,特別是對于泥石流災害,這也就解決了為什么泥石流在我國干旱河谷區特別集中,同時冰川泥石流在我國青藏高原東緣特別集中的現象。具體可以選擇冬春降水和夏季降水量的差異值作為干濕循環風化的強度指標,也可以參考春夏兩季的降水差異。凍融循環風化則可以在高寒山區選擇冬季和夏季的溫差作為指標來進行統計分析和研究。

影響地質災害的人類活動指標

從現有的風險評價結果來看,以四川為例,東部的丘陵山區地質災害隱患點的分布很難在圖上一目了然地看出災害隱患點的分布規律,這些隱患點的分布受人類活動的影響十分顯著。如四川遂寧市的船山區隱患點的發育與房屋的建設面積比例相關。而諸多的滑坡和崩塌災害隱患點與道路的建設有關。目前有關人類活動對災害影響的指標主要有與道路的距離和房屋的面積等。與構造活動對地質災害隱患點的影響類似,采用災害隱患點與道路的距離作為指標存在諸多的不確定性,如樟木滑坡,滑坡體上諸多的公路穿越,那么用哪一段公路作為標準來確定滑坡與公路的距離呢?

關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論的圖4▲ 西藏聶拉木樟木滑坡(來源于Google Earth 影像)



建議采用滑坡區域內公路總里程或公路總面積與滑坡面積的比值,即單位面積坡體的公路長度密度作為道路對地質災害影響的指標科學合理且具有可操作性。而對于坡耕地則可以采用單位面積的斜坡區擁有坡耕地面積的多少為指標來衡量。房屋建設則可以采用斜坡區房屋的面積的比例作為指標作為風險評估的參數進行。

關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論的圖5

安寧河流域照壁山滑坡體上的坡耕地


泥石流小流域的物源指標

在諸多的泥石流小流域中,決定其災害易發性的指標中有地形地貌條件和物源兩類條件(降水用于危險性評價中)。地形和地貌條件相對容易確定,這些指標包括流域面積、流域高差、主溝的溝床比降等,然而關于物源的指標確定難度較大。目前的風險調查評價工作中有取崩塌滑坡密度的,有取冰磧物面積密度的。然而現階段的滑坡隱患點都是在有人類活動的隱患區,而泥石流的物源大多發源于高海拔山區,這些物源點與目前的崩塌滑坡隱患點存在巨大的差異。所以,以崩塌滑坡隱患點為基礎的物源統計難以反映泥石流的真實物源的情況。一般地,泥石流的物源源于3個方面:首先為風化形成的物源,如干旱河谷區強烈風化形成的物源和高寒山區凍融風化形成的物源,這些因素已經在風化條件中得到體現;其次,人類活動因素也已經在之前介紹的道路、房屋與耕地的面積或長度比例得到體現;余下的為產生大量松散固體物質的歷史地震,目前已經將地震要素疊加到了危險性評價當中。此外,研究發現泥石流的起動與流域的中凹槽土體的起動有關,凹槽土體為發育在小支溝溝頭歷史時期崩滑體在地貌的相對凹陷區堆積的土體,所以溝道密度與凹槽土體的數量成正比關系,因此采用溝道密度來分析統計。

關于我國地質災害風險易發性評價難點與方案的討論的圖6

國內凹槽土體起動泥石流相關案例,紅色標注即為溝源凹槽土體(a.福建蘆庵坑溝; b.浙江樂清龍西溝; c.湖南賀畈溝; d. 湖南省臨湘觀山村泥石流;e.浙江樂清石碧巖溝1; f.浙江樂清石碧巖溝2)

目前已經開展的國15萬地質災害風險易發性評價工作所取得的經驗,在崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的發育機制的基礎上,針對目前工作中難以確定用來衡量地質災害主控因素的關鍵指標的難題,討論并提出了可操作性較強且相對科學的可用來衡量地質構造、水文地質、風化作用、人類活動和泥石流小流域物源的指標,旨在供今后地質災害風險評價工作參考應用。

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