黄润秋：强震地质灾害效应及风险防控

莲花绽放的寓意 2018-09-05

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黄润秋：国家生态环境部副部长、九三学社中央副主席

我国是一个地质灾害频发且损失极为严重的国家。目前，近30万处登记在册的地质灾害隐患点，分布在2/5的国土上；400余座县城，近5000座集镇，约1/2的人口受到地质灾害的影响。地质灾害对人民的生命和财产构成巨大威胁，造成重大损失，已成为影响我国社会公共安全的重要因素。总体来说，地质灾害主要分布在我国南方地区，由于当地人口众多，所以地质灾害风险更高。

中国地震灾害风险特别高有几个主要原因。一是复杂的地貌景观。从西部到东部，从青藏高原到黄土高原、四川盆地，最后到东部的丘陵、平原、三角洲地区，形成了三级地形过渡带，为地质灾害的发生提供了地理基础。二是活跃的构造环境。我国的地震构造背景，特别是板内陆震强烈。三是特殊的岩土性质。我国不仅大的宏观地质结构复杂，而且各区域岩土的基本特性也很复杂，特别是在高海拔地区。四是迥异的气侯特征。这么多复杂的特征共同存在，决定了中国是一个地震灾害风险极高、地震灾害发生频繁的国家。

地震与滑坡灾害

中国的地质灾害特别是滑坡灾害，总的来说分为三类：重力滑坡、地震滑坡、降雨滑坡，地震滑坡和降雨滑坡是主要类型。其中，地震滑坡必须有两个条件：地震带和比较复杂的地形。毫无疑问，在我国青藏高原周边地带，特别是南北向地震带上，都具有符合这两个条件最好的基础。一方面，它们位于南北向的地质构造上，青藏高原板块和扬子板块刚性碰撞，板内构造活动非常强烈，处于强震活跃地带；另一方面，在那里，青藏高原向云贵高原和四川盆地过渡，地形复杂。在这样的背景下，青藏高原东侧频繁发生强震，同时触发大量地震滑坡等地质灾害。

近年来，尤其在汶川地震以后，我们对近200年以来地震带上的地质灾害情况进行了调查，发现基本上每次强震都会触发群体性的地质灾害，都会导致大规模滑坡，而且滑坡的数量与震级的关系非常密切。

地震引发的次生灾害中有三个科学问题值得我们深入思考。

强震是如何触发地质灾害的，机理是什么？在强震情况下，斜坡是怎么失稳的，怎么滑下来的？

第二，震后地质灾害如何表现，也就是它的后效应如何表现。强震是一个瞬时事件，但是强震以后的地质灾害是一个长期事件。怎么认识强震以后地质灾害的后效应？它的发生过程有什么规律？

第三，如何发现和防控强震后的地质灾害？

这三个科学问题是摆在我们面前比较具有挑战性的问题。以惨烈的汶川地震为例，可以回答这三个问题中的大部分内容，特别是第一个问题。汶川地震中，形成的地震破裂带总长近300公里，触发滑坡和崩塌61000余处，造成８万多人死亡，其中因为滑坡导致的死亡人数达到2.5～3.0万人，占死亡总人数的1/3。

通过对发生滑坡、崩塌位置的数据整理，我们发现一些规律：地震滑坡都是沿着地震断裂带分布；地震滑坡受水系、地形以及地质结构影响。

通过对汶川地震的研究发现，汶川地震引发的地质灾害所具有的现象和特征已经难以采用通常的术语去描述，为此我们定义了若干新的词语，如震裂、溃滑、溃崩、抛射等，用以描述强震过程中坡体破坏的基本过程和特征。在此基础上，将强震条件下斜坡失稳机制划分为五大类、14个小类，建立了新的强震诱发崩滑地质灾害的成因机制分类体系。

安县大光包滑坡

汶川地震中，溃滑型滑坡是主要类型，山体结构在地震中受到摧毁，像一盘散沙一样溃滑下来。这种滑坡的滑动速度很高，滑动距离比较远，摧毁性很强。从地形上看，这种滑坡由高陡的后缘拉裂和低缓的前缘剪切段构成“L”型滑面，绝大多数物质滑到了坡体的下部，山体上部的破坏以拉破坏为主，山体下部的剪切破坏较少，这是与传统的重力滑坡不同的地方。安县大光包滑坡是典型的地震引发的溃滑型山体滑坡，共产生堆积土石方11.5亿立方米，形成的可见后缘断壁陡壁裸露部分有800米，另外被碎石堆积掩盖的陡壁还有几百米。

汶川地震后，很多山体虽然没有发生可见的滑坡，但是地震造成山体松动，形成震裂山体，具有潜在不稳定性。汶川地震后的次生地质灾害如何表现，即后效应问题成为困扰灾后重建和经济发展的一个重要问题，它关系到什么时间适合重建、怎么建、在哪建的问题。地震触发的大量松散物质堆积于沟道和坡面，为形成泥石流体提供了条件。在我们后续的跟踪研究中，也证实了这个现象，断层的“锁固段”地区是地震的高发区，这里有大量的滑坡堆积物，也是泥石流的高发区。2008年9月，北川县城遭遇泥石流的二次摧毁。最近十年，已经恢复重建的地区不同程度地受到次生地质灾害的威胁和破坏。

汶川地震中的“锁固段”

近十年来，我们对震前震后泥石流发生情况进行跟踪，发现2012-2016年泥石流产生的次数陡增，如果不加以干涉，汶川地区的泥石流发生频率估计需要20～25年才能恢复到震前水平。这个结论的依据是当地的暴雨年周期。研究发现，从上世纪90年代到近年，汶川地区的暴雨年周期是4～6年。针对这个规律，我们构建了新的基于临界雨量的泥石流监测预警模型，能够对泥石流的发生进行预警，包括灾害的发生时间和运动堆积范围。我们也发现，强震后的山区，泥石流爆发的临界降雨量下降了约30%。对泥石流治理，可以采用“水砂分流”“水土分离”“柔性排导槽”等新思路和新工艺，解决震后大型泥石流治理的难题，目前已经成功治理了清平文家沟、映秀红椿沟、烧房沟等大型泥石流灾害。

发现与防控震后地质灾害

地震导致大量山体震裂、松动，形成隐蔽的“震裂山体”，为震后降雨触发大规模泥石流和滑坡提供了物质基础，同时还可能形成高位滑坡。怎么识别、评估这些震裂山体和它们的潜在风险，才是真正的难题。之所以难，一是发生部位高，很难开展人工排查；二是隐蔽性强，很容易被植被遮蔽；三是突发性强；四是破坏性大。

地震不可控，但地震引起的地质灾害是可防可控的，关键是要知道它的规律。震裂山体有什么规律？滑坡大都是在震裂山体的基础上发生的，地震之前就有裂缝，地震时又把裂缝加大了，这些都是滑坡发生的基础。后来我们发现，识别这一类潜在地质灾害风险的关键，就是找到震裂山体。怎么找？不外乎两种手段，地质调查和人工排查的方法，但从实际情况来看显然行不通。

2010.08.13 绵竹清平文家沟泥石流

经过这几年的探索，我们构建了由卫星、飞机、地面传感器构成的“空-天-地一体化多传感器”的立体观测体系。高精度遥感能够观测到不同时间里山体裂缝的变化情况，实现对潜在危险的普查。差分雷达干涉测量（D-InSAR）可以实现对同一地物不同时间的多次观测，当该地物的几何位置发生了变化，我们认为地表发生形变，以此实现地质灾害的识别，其精度可以达到毫米级别。利用无人机摄影测量技术，我们形成了一套无人机航空摄影测量和三维数据处理技术流程，通过获取大范围正射影像、三维地形数据，生成地形图，确定灾害体边界，定位地震裂缝，获取剖面。从地形图测量到地质填图，再到灾害填图、灾害识别，克服了人力难以实现的难题，并提高了准确性。我们将激光扫描仪、成像装置、定位系统、飞行惯导系统等设备组成一套系统，搭载在无人机或直升机上，形成机载型激光扫描系统。它的优势是雷达信号可以穿透植被到达地表，对地表的“损伤”作高精度探测。以上四种方法，特点不一样，不足之处也很明显，所以一般来说，能够把这四种方法综合运用，对震裂山体的识别，对潜在危害和风险的识别，都会上一个新的台阶。