地质灾害的特性有很多,有突发性、季节性、隐蔽性等,随着研究的深入,专家学者总结提出了更多的特性,如链生性,今天推荐的这篇文章由国家减灾委员会专家委员会专家刘传正和王建新撰写,主要是对灾害链锁效应进行研究,将链生性的灾害链分为5类21种。
为了科学预防应对跨越时空的灾害链锁效应,提高多灾种灾害链风险综合防御的科学性、针对性和效能性,作者基于自己多年研究体会和国内外研究案例,开展了崩塌滑坡泥石流灾害链分类研究。崩塌滑坡泥石流灾害链是指自然因素或人类活动更多的是两者迭加作用引发的冰雪岩土崩塌滑坡或泥石流灾害作为首环而接续产生的一系列灾害链式反应,后续环节表现为碎屑流、涌浪、洪流倾泻、堰塞湖淹没、溃决洪水冲击等不同组合,具有空间关联、时间接续、动力转换、灾情放大的基本特点。根据作者经验和国内外诸多典型案例的分析综合,作者提出了崩塌滑坡泥石流为首环的灾害链的基本认识、分类依据和包括5类21种的分类体系。第1类是自然崩塌滑坡接续灾害链,包括崩塌滑坡间歇级联、周期接续、多级顺直俯冲和多级折转冲击等4种灾害链。第2类是自然崩塌滑坡泥石流及其转化灾害链,包括崩塌滑坡导致激流倾泻、涌浪传播、涌浪-堰塞-淹没-溃决、转化为泥石流、沟道堵溃-泥石流淤堵河道、泥石流-淤堵-洪水和土体液化-泥土流灾害链等7种灾害链。第3类是工程土体滑坡泥石流及其转化灾害链,包括滑坡-滑坡、泥石流-堵河洪水、滑坡-泥石流和尾矿坝溃决-泥石流等4种灾害链。第4类是雪崩冰崩滑坡泥石流及其转化灾害链,包括雪崩-埋压-堵塞-洪水泥石流、冰崩岩崩-滑坡-涌浪-堰塞-溃决和冰崩滑坡-冰湖溃决-洪水泥石流等3种灾害链。第5类是火山或海域崩塌滑坡泥石流灾害链,包括火山滑坡-泥石流-堰塞、海岸崩塌滑坡-海啸和海底滑坡-泥石流等3种灾害链。本项研究试图为研究每一种类崩塌滑坡泥石流灾害链的静力学、动力学和运动学指明方向,为建立整体论与分割论相结合的地质灾害链预防应对工程技术体系和决策支持平台奠定理论基础。
02 崩塌滑坡泥石流灾害链引发要素
(1)自然累积效应
自然演化累积效应包括长期的物理、化学和生物风化引起斜坡岩土体渐进式损伤、松动、开裂、蠕动和滑移破坏,形成崩塌、滑坡或泥石流等。例如,长江三峡新滩滑坡后缘山体长期自然崩塌堆载,持续增大松散体的体积,是该地数十年小规模滑坡,数百年大规模滑坡等周期性演化的重要原因。
(2)降雨渗流侵蚀
降低、地下水浮托、地表裂缝充水水楔效应、滑坡前后缘地下水位差形成渗透压力和滑坡前缘孔隙水压力增大降低岩土体有效应力等。大型滑坡发生一般滞后于主降雨过程3~5d甚至更长,本质是渗流软化和地下水作用的滞后效应。斜坡前缘汇流冲刷、洪流侧蚀直接破坏坡脚使斜坡前缘失去支撑而引发滑坡活动。局地流域快速汇流侵蚀会形成沟谷型泥石流,沟谷中新生崩塌滑坡先堵后溃则会显著增大泥石流的规模。植被发育的高陡斜坡在台风暴雨作用下因快速饱水液化常会形成区域性群发型坡面泥石流灾害。
(3)冰雪冻融
冰冻膨胀会使岩土体裂缝增大,冰雪融水沿着岩土体孔隙或裂隙渗入,造成岩土体成分溶蚀、冲蚀,破坏软化岩土体结构,逐渐降低斜坡稳定性,最后发展成滑坡甚至泥石流。大规模雪崩及后期融水会转化为山洪或泥石流。冰崩滑坡冲击冰湖造成冰碛坝消融或漫顶溃决形成洪水泥石流。
(4)地震作用
强烈地震或频繁的中小地震作用对斜坡岩土体反复张拉、快速剪切和瞬态抛射,会造成斜坡局部岩土体损伤、沿软弱面出现层间脱离或岩土体脆性剪断或拉断等,使斜坡体瞬时失去重力平衡形成崩塌或滑坡-碎屑流。临界稳定状态的山体遭遇小地震激发可能引发巨型滑坡
(5)断层活动
断层会形成巨型滑坡的两侧边界,也可能横切斜坡导致多级滑坡周期性活动。例如,甘肃省舟曲县境内锁儿头、泄流坡、江顶崖和牙豁口等滑坡发育演化受到坪定—化马活动断裂控制,是该地区多地周期性接续出现斜坡变形-滑坡-危害交通-挤压河道-堰塞淹没-溃决洪水灾害链的内在原因(郭富赟等,2022)。刚果民主共和国基伍湖南岸的Bukavu滑坡缓慢活动导致布卡武镇15%以上区域的房屋、公共建筑、道路、供水和排污设施经常遭到破坏,切过斜坡的两条活动正断层是滑坡台坎形成的重要因素。
(6)火山活动
火山爆发不仅形成熔岩流、火山碎屑和火山灰云危害,火山岩浆上涌过程及喷发时引发山体斜坡变形开裂会形成崩塌滑坡,滑坡堆积物混合火山碎屑遭遇强降雨、火山口湖泊积水突然溢出或冰雪融化会演变成泥石流,进入河道形成堰塞湖,溃决后出现洪水泥石流。
(7)工程活动
人类工程活动如地下采矿、工程切坡、弃土填土、尾矿坝失稳、水库水位涨落、农林草地灌溉和工程爆破等会快速改变斜坡岩土体的边界条件、成分结构、地表地下水径流、山体应力状态、地下水浮托力或动水压力等而直接或间接引发崩塌滑坡或泥石流灾害。
03 分类体系
基于基本认识、分类依据和国内外诸多典型案例分析,作者建立了崩塌滑坡泥石流灾害作为首环的灾害链分类体系,包括5类21种(图2,表1~5)。
04 典型案例
参考文献:刘传正,王建新.2024.崩塌滑坡泥石流灾害链分类研究[J].工程地质学报,32(5):1573-1596