关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论

为了更有效地防控地质灾害,我国已经在各省以县级为单位展开了1:5万地质灾害 风险调查评价工作。许多县市的地质灾害风险调查评价工作已初步完成,然而更多的县市正在如火如荼地进行此项工作且存在部分难点问题。为了实现该项工作的科学合理化,鉴于目前已经开展工作取得的经验,结合多个发生在我国的典型地质灾害案例的基础上,总结地质灾害风险易发性评价工作中存在的难点问题,讨论难点问题对应的解决方案,提出包括控制和影响地质灾害易发性的地质构造指标、水文地质指标、风化作用指标、人类活动指标以及小流域泥石流物源指标。为未来地质灾害风险调查评价工作提供参考

控制地质灾害的易发性的地质构造指标

依据《地质灾害风险调查评价技术要求》(以下简称技术要求),孕育、形成地质灾害的地质环境条件主要包括工程地质岩组、易崩易滑地层、斜坡结构、软弱层、风化程度、岩体结构、地形地貌、地质构造、堆积层厚度、地下水、冰碛物、冰川冰湖等要素。这里反映风化程度、地质构造、地下水和冰川冰湖的要素很不容易寻找到相应的指标,此外人类活动相关的指标要素十分重要,但在实际工作中也很难选择到合适的指标。

关于地质构造,常见的方法是寻找灾害点距离断层的距离,但这不太科学,因为当我们遇到灾害隐患点周边有很多断层的时候,该指标难以确定。同样,当泥石流流域内有很多断层的时候,这个指标就更加难以确定了所以,较为合理的衡量地质构造的重要指标之一应是断层密度。对于泥石流流域来讲流域内的断层总长度除以流域面积即为断层密度,

关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论的图1

四川省安宁河流域照壁山滑坡与冷渍沟泥石流断层密度


对于滑坡和崩塌灾害点则建议以灾害点为中心,统计长宽各3km范围内的断层密度,由此各类区域均可计算断层密度。这样也就可以获得断层密度与地质灾害隐患点的关系,进而确定它是否为主控指标。此外,对于构造隆升强和河流下切速率显著的区域,建议增加构造隆升速率和河流下切速率与地质灾害点的关系统计,因为构造的隆升、剥蚀与灾害的发育存在相互作用、相互影响的关系,并且灾害点的数量也在一定程度上反映了剥蚀与隆升的强弱。

影响地质灾害发育的水文地质指标

一般地,滑坡崩塌地质灾害是由水土相互作用、相互影响形成的,特别是大规模的滑坡地下水的作用也就显得尤为重要。然而,在1:5万的区域性地质灾害风险调查评价工作中很难找到可以应用于区域风险评价的地下水指标,因为各个地质灾害点的地下水五花八门。如白格滑坡为附近的流域波贡沟的水进入坡体滑动面引起的,

关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论的图2

金沙江白格滑坡


易贡滑坡则是有冰雪融水的参加,茂县的新磨村滑坡则是由滑坡周边和背面的径流放大引起的。当然还有很多滑坡是由于人类对公路的开挖,房屋的削坡和梯田农业引起的。所以水文地质条件应该成为单体地质灾害风险调查评价的重要指标,而在区域风险评价中可以考虑选择是否有利于区域滑坡发育的汇水和储水条件,这些条件与坡形和岩体结构构造指标有关。在实际的工作中,坡形可以被划分为凸形坡、凹形坡、直形坡和梯步形坡等。

关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论的图3

实际的工作中的凸形坡、凹形坡、直形坡和梯步形坡


一般地,凹形坡有利于土质滑坡的汇水,与土质滑坡的相关性较好,而梯步形坡则显示有较好的入渗条件,在盘旋公路区、梯田区和人类工程削坡建房区十分发育。因此,这一指标不仅反映了水文条件而且很好地反映了人类活动对滑坡的影响。单体滑坡、崩塌等灾害的易发性评价则需要重点考虑滑坡区的水文地质条件。

影响地质灾害的风化作用指标

技术要求提出了风化程度指标对地质灾害的影响作用需要考虑,然而目前极少有单位和个人将风化程度的指标落实到实处。外动力的风化导致岩土的松裸化是地质灾害发育的重要影响因素。目前影响风化作用最为强烈的过程主要有冻融循环风化和干湿循环风化,那么衡量风化的指标就可以确定为季节温差和干湿季节的降水量差异,特别是对于泥石流灾害,这也就解决了为什么泥石流在我国干旱河谷区特别集中,同时冰川泥石流在我国青藏高原东缘特别集中的现象。具体可以选择冬春降水和夏季降水量的差异值作为干湿循环风化的强度指标,也可以参考春夏两季的降水差异。冻融循环风化则可以在高寒山区选择冬季和夏季的温差作为指标来进行统计分析和研究。

影响地质灾害的人类活动指标

从现有的风险评价结果来看,以四川为例,东部的丘陵山区地质灾害隐患点的分布很难在图上一目了然地看出灾害隐患点的分布规律,这些隐患点的分布受人类活动的影响十分显著。如四川遂宁市的船山区隐患点的发育与房屋的建设面积比例相关。而诸多的滑坡和崩塌灾害隐患点与道路的建设有关。目前有关人类活动对灾害影响的指标主要有与道路的距离和房屋的面积等。与构造活动对地质灾害隐患点的影响类似,采用灾害隐患点与道路的距离作为指标存在诸多的不确定性,如樟木滑坡,滑坡体上诸多的公路穿越,那么用哪一段公路作为标准来确定滑坡与公路的距离呢?

关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论的图4▲ 西藏聂拉木樟木滑坡(来源于Google Earth 影像)



建议采用滑坡区域内公路总里程或公路总面积与滑坡面积的比值,即单位面积坡体的公路长度密度作为道路对地质灾害影响的指标科学合理且具有可操作性。而对于坡耕地则可以采用单位面积的斜坡区拥有坡耕地面积的多少为指标来衡量。房屋建设则可以采用斜坡区房屋的面积的比例作为指标作为风险评估的参数进行。

关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论的图5

安宁河流域照壁山滑坡体上的坡耕地


泥石流小流域的物源指标

在诸多的泥石流小流域中,决定其灾害易发性的指标中有地形地貌条件和物源两类条件(降水用于危险性评价中)。地形和地貌条件相对容易确定,这些指标包括流域面积、流域高差、主沟的沟床比降等,然而关于物源的指标确定难度较大。目前的风险调查评价工作中有取崩塌滑坡密度的,有取冰碛物面积密度的。然而现阶段的滑坡隐患点都是在有人类活动的隐患区,而泥石流的物源大多发源于高海拔山区,这些物源点与目前的崩塌滑坡隐患点存在巨大的差异。所以,以崩塌滑坡隐患点为基础的物源统计难以反映泥石流的真实物源的情况。一般地,泥石流的物源源于3个方面:首先为风化形成的物源,如干旱河谷区强烈风化形成的物源和高寒山区冻融风化形成的物源,这些因素已经在风化条件中得到体现;其次,人类活动因素也已经在之前介绍的道路、房屋与耕地的面积或长度比例得到体现;余下的为产生大量松散固体物质的历史地震,目前已经将地震要素叠加到了危险性评价当中。此外,研究发现泥石流的起动与流域的中凹槽土体的起动有关,凹槽土体为发育在小支沟沟头历史时期崩滑体在地貌的相对凹陷区堆积的土体,所以沟道密度与凹槽土体的数量成正比关系,因此采用沟道密度来分析统计。

关于我国地质灾害风险易发性评价难点与方案的讨论的图6

国内凹槽土体起动泥石流相关案例,红色标注即为沟源凹槽土体(a.福建芦庵坑沟; b.浙江乐清龙西沟; c.湖南贺畈沟; d. 湖南省临湘观山村泥石流;e.浙江乐清石碧岩沟1; f.浙江乐清石碧岩沟2)

目前已经开展的国15万地质灾害风险易发性评价工作所取得的经验,在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发育机制的基础上,针对目前工作中难以确定用来衡量地质灾害主控因素的关键指标的难题,讨论并提出了可操作性较强且相对科学的可用来衡量地质构造、水文地质、风化作用、人类活动和泥石流小流域物源的指标,旨在供今后地质灾害风险评价工作参考应用。

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