向靈芝,崔 鵬,方 華

(1.中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,中國(guó)科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;四川成都 610041;2.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京 100049)

0 引言

2008年汶川8級(jí)特大地震后,山體破碎、巖石松動(dòng),新增了大量地質(zhì)災(zāi)害隱患。地震直接誘發(fā)的山地災(zāi)害形成災(zāi)害鏈,即:崩塌、滑坡→泥石流→堰塞湖→潰決洪水(泥石流)。震后即有專(zhuān)家指出:震后次生災(zāi)害將進(jìn)入活躍期,崩塌、滑坡的活躍期可能持續(xù)5～10年,泥石流的活躍期將可能持續(xù)20年。在未來(lái)5～10年內(nèi)因滑坡、泥石流強(qiáng)烈活動(dòng),災(zāi)害鏈表現(xiàn)比較突出;隨著泥石流、滑坡的活動(dòng)強(qiáng)度降低,災(zāi)害鏈表現(xiàn)相對(duì)弱,出現(xiàn)概率減小。根據(jù)次生山地災(zāi)害的特征和發(fā)展趨勢(shì)不僅要在震后采取應(yīng)急減災(zāi)措施防止次生山地災(zāi)害造成更大的危害,還要在震后的恢復(fù)重建中采取減災(zāi)措施,防止次生山地災(zāi)害對(duì)恢復(fù)重建的基礎(chǔ)設(shè)施和重建場(chǎng)址造成危害[1-2]。

2010年8月12 日以來(lái),四川部分地區(qū)普降大到暴雨,致使極重災(zāi)區(qū)綿竹市清平鄉(xiāng)、汶川縣映秀鎮(zhèn)和都江堰龍池鎮(zhèn)受災(zāi)尤為嚴(yán)重。據(jù)2010年8月全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害通報(bào),截至19日17時(shí),初步統(tǒng)計(jì)全省14個(gè)市(州)、67個(gè)縣(市)、576萬(wàn)人受災(zāi),共發(fā)生較大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害75處(其中滑坡30處,崩塌6處,泥石流39處),因?yàn)?zāi)死亡16人,失蹤66人。全省因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失68.9億元人民幣。

震后災(zāi)害鏈的危害已全面體現(xiàn),本文以四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)紅椿溝因強(qiáng)降雨激發(fā)形成崩塌-滑坡-泥石流-洪水災(zāi)害鏈為例,闡述分析災(zāi)害鏈的形成過(guò)程及對(duì)城鎮(zhèn)的危害特點(diǎn),為恢復(fù)重建提供理論支持。

1 汶川8級(jí)地震災(zāi)害鏈

災(zāi)害鏈?zhǔn)侵冈鸀?zāi)害及其引起的一種或多種次生災(zāi)害所形成的災(zāi)害系列。所謂原生災(zāi)害是指由動(dòng)力活動(dòng)或環(huán)境異常變化直接形成的自然災(zāi)害;次生災(zāi)害是由原生災(zāi)害引起的“連帶性”或“延續(xù)性”災(zāi)害[3]。災(zāi)害鏈的分類(lèi)有多種[4-7],韓金良按時(shí)空劃分為空間鏈和時(shí)空鏈,按誘發(fā)因素分為內(nèi)動(dòng)力,外動(dòng)力,人類(lèi)工程活動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害鏈,內(nèi)外地質(zhì)作用耦合地質(zhì)災(zāi)害鏈、復(fù)合型地質(zhì)災(zāi)害鏈;地震及其誘發(fā)的斷層、地裂縫、崩塌和滑坡形成的災(zāi)害鏈即屬于內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)災(zāi)害鏈。唐曉春將災(zāi)害鏈劃分為因果型、同源型、重現(xiàn)型、互斥型、偶排型災(zāi)害鏈;針對(duì)汶川地震,將地震誘發(fā)的災(zāi)害鏈詳細(xì)劃分為地震-建筑倒塌-人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失災(zāi)害鏈;地震-山體崩塌、滑坡以及泥石流-阻斷道路交通災(zāi)害鏈;地震-山體崩塌、滑坡、泥石流-阻斷河流形成堰塞湖-堰塞壩潰決形成洪水災(zāi)害鏈;地震-水庫(kù)大壩破壞-水庫(kù)大壩潰決形成洪水災(zāi)害鏈;地震-致使化工企業(yè)管道斷裂造成有毒危險(xiǎn)物質(zhì)溢出-人員傷亡災(zāi)害鏈;地震-造成爐具倒塌、漏電、漏氣及易燃易爆物品引起火災(zāi)-人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失災(zāi)害鏈;地震-沙土液化、噴沙冒水-地基失穩(wěn)災(zāi)害鏈;地震-人、畜死亡后尸體腐爛-污染水源-瘟疫災(zāi)害鏈;地震-毀壞植被和農(nóng)田-形成荒蕪的跡地-林業(yè)和農(nóng)業(yè)減產(chǎn)災(zāi)害鏈;地震-放射性廢物庫(kù)以及危險(xiǎn)廢物處理、處置庫(kù)(場(chǎng))損毀-生態(tài)環(huán)境污染災(zāi)害鏈;地震-傷員及救援人員受災(zāi)情強(qiáng)烈刺激-心靈傷害災(zāi)害鏈。

地震發(fā)生至今兩年多時(shí)間內(nèi),已經(jīng)發(fā)生過(guò)多起典型災(zāi)害鏈?zhǔn)录?其中最主要的就是強(qiáng)降雨引發(fā)因地震震松和堆積在溝谷里的松散物質(zhì)啟動(dòng),形成泥石流,危害河道、道路、房屋等設(shè)施。如2008年9月24日,北川縣、平武縣等地遭遇多年不遇暴雨襲擊,暴雨中心日降雨達(dá)370 mm,在強(qiáng)暴雨作用下,導(dǎo)致該區(qū)域河水暴漲,淹沒(méi)了大片農(nóng)田、板房安置區(qū),沖毀公路、橋梁,誘發(fā)了區(qū)域性泥石流災(zāi)害。2010年8月8日,甘肅省舟曲縣城區(qū)及上游村莊遭受特大山洪泥石流災(zāi)害,造成1 481人死亡、284人失蹤。8月13日四川普降暴雨,綿竹縣清平鄉(xiāng)爆發(fā)特大泥石流淤埋清平鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn),都江堰龍池鎮(zhèn)爆發(fā)山洪泥石流,8月14日,汶川映秀紅椿溝泥石流堵斷岷江,洪水沖進(jìn)重建居民區(qū)。

2 “8.14”山洪泥石流災(zāi)害鏈發(fā)育特征、形成因素及成災(zāi)過(guò)程

2.1 發(fā)育特征和形成因素

紅椿溝特大泥石流的形成具備了以下三個(gè)基本條件:

(1)有陡峭便于集水集物的適當(dāng)?shù)匦?紅椿溝流域面積3.51 km2,溝長(zhǎng)3.6 km,在地形上山高溝深,地形陡峻,溝口至溝源相對(duì)高差1 288 m,溝床坡度大,溝床縱坡溝口段10°～15°,溝源段15°～35°。上游形成區(qū)的地形多為三面環(huán)山,一面出口為瓢狀或漏斗狀,地形比較開(kāi)闊、周?chē)礁咂露?、山體破碎、植被生長(zhǎng)不良,這樣的地形有利于水和碎屑物質(zhì)的集中;中游流通區(qū)的地形多為狹窄陡深的峽谷,谷床縱坡降大,使泥石流能迅猛直涌進(jìn)岷江。

(2)上游堆積有豐富的松散固體物質(zhì)且堆積物膠結(jié)差:汶川地震發(fā)震斷裂映秀-北川斷裂從該溝通過(guò),斷裂褶皺發(fā)育,地震烈度高達(dá)Ⅺ度。地表巖石破碎,崩塌、錯(cuò)落、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,汶川地震誘發(fā)的崩塌滑坡在溝內(nèi)堆積松散物源達(dá)380萬(wàn)m3,為泥石流的爆發(fā)提供了異常豐富的物源。沿溝堆積物主要為巖粉、巖屑、角礫、碎塊石,粘粒含量極少,很難自身膠結(jié)和固結(jié),在流水沖刷下,很容易產(chǎn)生底蝕和側(cè)蝕。在下蝕的過(guò)程中還不時(shí)伴隨有溝壁斜坡的局部滑塌,容易在溝道產(chǎn)生局部堵塞和瞬時(shí)潰決。

(3)短期內(nèi)有突然性的大量流水來(lái)源。水既是泥石流的重要組成部分,又是泥石流的激發(fā)條件和搬運(yùn)介質(zhì)(動(dòng)力來(lái)源),泥石流的水源,有暴雨、水雪融水和水庫(kù)潰決水體等形式。我國(guó)泥石流的水源主要是暴雨、長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨等。8月14日凌晨,映秀鎮(zhèn)遭受強(qiáng)降雨,2 h降雨量高達(dá)163 mm。

2.2 成災(zāi)過(guò)程

一個(gè)完整的鏈?zhǔn)竭^(guò)程包括致災(zāi)環(huán)、激發(fā)環(huán)、損害環(huán)和斷鏈環(huán)。致災(zāi)環(huán)主要是由地質(zhì)構(gòu)造而形成的地質(zhì)因素構(gòu)成,激發(fā)環(huán)主要是由暴雨、地震、冰雪融水等非地質(zhì)因素構(gòu)成,損害環(huán)是由災(zāi)害發(fā)生后形成的災(zāi)害損失構(gòu)成,斷鏈環(huán)則是指工程治理與防護(hù)措施[8]。

映秀紅椿溝位于岷江左岸,映秀新城區(qū)對(duì)岸,由于地貌復(fù)雜、地形陡峻、巖石破碎、風(fēng)化嚴(yán)重,比較容易發(fā)生滑坡、崩塌和泥石流災(zāi)害,汶川地震的發(fā)震斷裂映秀-北川斷裂順該溝穿過(guò),在汶川地震中該溝兩岸被整體震裂松動(dòng),并誘發(fā)了多處崩滑體。加之年初旱情導(dǎo)致一些巖石解體,裂縫暴露在外,雨水很容易進(jìn)入,發(fā)生滑坡的概率較大。因此此次災(zāi)害鏈的致災(zāi)環(huán)即是因汶川地震而堆積在溝道內(nèi)的大量松散固體物質(zhì);激發(fā)環(huán)即暴雨,2010年8月14日臨晨02:30,映秀發(fā)生強(qiáng)降雨,2 h降雨量達(dá)163 mm,迅速引發(fā)了紅椿溝特大泥石流(圖1),其一次沖出量高達(dá)70萬(wàn)m3,溝口堆積30萬(wàn)m3,沖入岷江河道內(nèi)近40萬(wàn)m3形成雍塞體,順河總長(zhǎng)約3.2 km。巨大的雍塞體沖毀了213國(guó)道,中斷了都汶高速公路,同時(shí)覆蓋阻斷了岷江左河道,致使水流改道,迅速翻過(guò)右岸岸頂,直奔正在重建中的映秀集鎮(zhèn)施工區(qū),援建新房被沖、被淹(圖2)。大量泥沙隨著洪水淤積在房屋內(nèi),人民群眾生命財(cái)產(chǎn)和映秀新鎮(zhèn)災(zāi)后重建成果受到嚴(yán)重威脅,形成損害環(huán)。當(dāng)時(shí)的映秀新鎮(zhèn)瞬間變成了一座孤島,平均水深約2～3 m,一樓全部被淹。涌入映秀新鎮(zhèn)的江水沿著河堤奔流直下,在堤岸上形成了一面‘瀑布?jí)Α?010年8月18日23:10,經(jīng)過(guò)3 h多的連續(xù)暴雨襲擊,使停積于紅椿溝口的部分堆積物再次啟動(dòng)5～8萬(wàn)m3,將剛剛開(kāi)通行洪的左岸泄流明渠完全堵塞,導(dǎo)致洪水再次逼向右岸,離剛剛筑起的截水大壩只有30 cm左右,嚴(yán)重威脅映秀新鎮(zhèn)的安全。造成這次災(zāi)害鏈的二次洪澇災(zāi)害。8月19日23:40,浸泡多日的映秀原河堤難以承受河水的巨大沖壓力,約60 m長(zhǎng)的防洪堤垮塌,直接威脅截水大壩以及新鎮(zhèn)安全。

圖1 紅椿溝泥石流

圖2 岷江改道淹沒(méi)映秀新鎮(zhèn)

3 “8.14”災(zāi)害鏈對(duì)映秀的危害特點(diǎn)

此次“8.14”特大山洪泥石流災(zāi)害鏈的直接危害對(duì)象為城鎮(zhèn),具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

(1)從時(shí)間上看,災(zāi)害鏈啟動(dòng)過(guò)程迅速,從8月11日開(kāi)始降雨,而災(zāi)害鏈的啟動(dòng)爆發(fā)階段僅因2 h的強(qiáng)降雨,但從其形成的整個(gè)過(guò)程來(lái)看,地震形成的崩塌、滑坡堆積體停積了2年多時(shí)間才發(fā)威,因此此次災(zāi)害鏈在致災(zāi)環(huán)上具有潛伏隱蔽的特點(diǎn)。

(2)此災(zāi)害鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)都可能造成危害,比如相似的“8.8”舟曲泥石流災(zāi)害就是泥石流在流通和停積階段就對(duì)沿線房屋、耕地、道路造成了重大破壞,最后堵塞白龍江,形成堰塞湖,使河水上漲,河面拓寬。而此次映秀災(zāi)害鏈只有其末端泥石流沖進(jìn)岷江后洪水直接危害到重建居民點(diǎn),使得重建樓房一樓普遍遭淹沒(méi),泥石流的固體物質(zhì)并未直接破壞房屋建筑,因此,已有重建建筑還可以維護(hù)加固使用。

(3)這場(chǎng)特大山洪泥石流災(zāi)害鏈的損失環(huán)直接危害到城鎮(zhèn)建設(shè)設(shè)施,造成映秀鎮(zhèn)新建的自來(lái)水廠和70多棟房屋被淹,交通、通信、電力、供水中斷,特別是岷江河映秀段因近70萬(wàn)方垮方泥石流迫使河道改道,形成堰塞湖,將沿江的九寨溝環(huán)線、213國(guó)道淹沒(méi)200 m米,道路中斷,大量人員滯留或被困,岷電公司所屬輸電線路110 kV楊(柳坪)百(花)線、35 kV草(坡)百(花)線、35 kV郭(家壩)百(花)線、35 kV楊(柳坪)白(沙)線均因?yàn)?zāi)不同程度受損。洪水退去后,一些原本被淹在水中的樓房,潔白的外墻被江水泡過(guò)的痕跡依稀可見(jiàn),室內(nèi)和道路上到處堆滿了淤泥,造成巨大損失。

4 震后災(zāi)害鏈減災(zāi)對(duì)策

(1)提高山區(qū)城鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn),加固和延伸截水大壩邊坡,加寬壩頂,防止超常洪水對(duì)城鎮(zhèn)的危害。

(2)治理重點(diǎn)災(zāi)害,確保重建安全。對(duì)無(wú)法避開(kāi)災(zāi)害的災(zāi)后重建點(diǎn),應(yīng)再次進(jìn)行詳細(xì)的勘察,查明泥石流、滑坡、堰塞湖的性質(zhì)、規(guī)模、潛在危害,對(duì)于有潛在危害的泥石流溝采取攔擋、導(dǎo)流、停淤、排導(dǎo)等工程措施,并與生態(tài)措施和預(yù)警措施相結(jié)合的方法,進(jìn)行綜合治理和災(zāi)害監(jiān)測(cè),保證重建工程的安全。

(3)做好綜合性自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào),加強(qiáng)震后滑坡和泥石流災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警。震后滑坡和泥石流災(zāi)害多數(shù)由暴雨誘發(fā),應(yīng)加降水(特別是局地強(qiáng)降水)的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào),及時(shí)做出滑坡和泥石流災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)同時(shí),對(duì)具有重要危害對(duì)象的滑坡和泥石流點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警,減輕滑坡和泥石流災(zāi)害。加強(qiáng)衛(wèi)星遙感、3S等高新技術(shù)在綜合減災(zāi)工作中的應(yīng)用,提高防災(zāi)減災(zāi)決策服務(wù)的科技含量,力爭(zhēng)把災(zāi)害損失降到最低程度。

(4)在城鎮(zhèn)和村莊重建過(guò)程中,盡量避免開(kāi)挖邊坡,保持坡面自然狀態(tài),避免誘發(fā)新的滑坡。在山區(qū)道路恢復(fù)重建中,進(jìn)行道路地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估,對(duì)有大型滑坡和泥石流災(zāi)害點(diǎn)和隱患點(diǎn)重新選線,盡量采取繞避方案,從源頭上減少災(zāi)害。

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