汶川.級(jí)地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建中科學(xué)選址的防災(zāi)思路探討＊80

崔 云,孔紀(jì)名,王成華

(1.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·水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,四川成都 610041;3.中國(guó)科學(xué)院研究生院,北京 100039)

0 引言

2008年5月12 日,四川汶川(31.0°N,103.4°E)8.0級(jí)特大地震造成了巨大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,其中約有1/3的損失不是由地震直接造成的,而是由地震次生的大量滑坡、崩塌和泥石流等山地災(zāi)害所造成的。嚴(yán)重的次生山地災(zāi)害摧毀房屋、破壞建筑、阻斷交通。在隨后的災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建中,如何有效避免更加嚴(yán)重的次生山地災(zāi)害的發(fā)生,是確保重建安全的最重要的前提。如何做到合理規(guī)劃、科學(xué)選址是災(zāi)區(qū)重建發(fā)展過(guò)程中有效防災(zāi)的關(guān)鍵之所在。

汶川8.0級(jí)地震后,選址問(wèn)題開(kāi)始提上了議事日程,汶川、北川等縣城是原址重建還是異地重建的問(wèn)題成為社會(huì)各界討論的焦點(diǎn)之所在,也成為山地災(zāi)害防治研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[1-3]。面對(duì)災(zāi)區(qū)嚴(yán)重的災(zāi)害形勢(shì),不論是原址重建還是異地重建都不可完全避免山地災(zāi)害選址與防治的難題。本文從防災(zāi)的角度探討選址的科學(xué)性原理,從選址的角度探討防災(zāi)的有效性條件,尋求適合四川龍門山區(qū)地震次生山地災(zāi)害背景下的科學(xué)選址與有效防災(zāi)思路,為災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的安全保障提供依據(jù),也為其它地區(qū)的山地災(zāi)害發(fā)育區(qū)的工程建設(shè)選址提供借鑒。

1 汶川地震災(zāi)區(qū)重建中選址防災(zāi)的必要性與特殊性

汶川地震災(zāi)區(qū)地處龍門山逆沖斷裂帶上,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,防災(zāi)難度大。龍門山逆沖斷裂帶位于四川盆地西緣,是青藏高原的東界,屬于松潘-甘孜造山帶前緣逆沖帶。龍門山斷裂帶由3條主要逆沖斷裂組成(圖1),由W向E分別為:汶川-茂縣斷裂(后龍門山斷裂)、映秀-北川斷裂(龍門山中央斷裂)和安縣-灌縣斷裂(龍門山前山斷裂)。這3條斷裂將青藏高原東部龍門山地區(qū)劃分為(由W向E):古生代變質(zhì)地體、以彭灌雜巖體和寶興雜巖體為代表的前寒武變質(zhì)雜巖、三疊系含煤系地層和侏羅系前陸盆地[4]。

圖1 汶川地震活動(dòng)斷裂帶分布示意圖

汶川地震災(zāi)區(qū)次生山地災(zāi)害眾多,潛在危害嚴(yán)重,災(zāi)害鏈?zhǔn)沁x址防災(zāi)的重點(diǎn)對(duì)象。地震重災(zāi)區(qū)誘發(fā)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的山地災(zāi)害體,較震前新增山地災(zāi)害隱患點(diǎn)有8 627處,其中滑坡3 627處、崩塌2 383處、泥石流837處、不穩(wěn)定斜坡1 694處,其他災(zāi)害類型86處,其中規(guī)模巨大的崩塌、滑坡堵塞河流形成36個(gè)危害程度不等的堰塞湖[5]。隨著雨季的到來(lái),泥石流災(zāi)害鏈成災(zāi)演化強(qiáng)烈,2008年9月24日暴雨一次性激發(fā)了72條泥石流溝復(fù)活,造成嚴(yán)重的災(zāi)害。泥石流沖入縣城,幾乎全部淤埋北川老縣城(圖2),原北川中學(xué)后山任家坪溝暴發(fā)泥石流,掩埋村莊和原北川中學(xué)宿舍區(qū),并直接威脅其下游居住有300多人的災(zāi)民安置區(qū)。這次“9.24”暴雨泥石流災(zāi)害導(dǎo)致了42人死亡、失蹤,由于通往鄉(xiāng)村道路幾乎被泥石流全毀,使4 000多人被圍困山里。由此可見(jiàn),選址要盡量避讓活動(dòng)性泥石流溝道位置。

圖2 北川“9.24”泥石流淹沒(méi)地震遺跡

汶川地震災(zāi)區(qū)次生山地災(zāi)害引起的水土流失極為嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)岷江主河道茂縣至都江堰低空航空遙感影像資料的初步判譯,主河道兩岸崩塌、滑坡十分發(fā)育。都江堰至茂縣岷江主河道長(zhǎng)138 km,干流兩側(cè)共發(fā)育有崩塌、滑坡(或滑坡群)、泥石流共219處。其中:崩塌109處,滑坡98處,大型泥石流溝12處。估算水土流失總體積達(dá)3.4億m3。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)》規(guī)定,丙類建筑(一般工業(yè)、民用建筑)在抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度時(shí),發(fā)震斷裂的最小避讓距離為200 m;設(shè)防烈度為Ⅸ度時(shí),發(fā)震斷裂的最小避讓距離為300 m[6]。顯然該規(guī)范適合于土地資源豐富的平原區(qū),對(duì)于此次汶川地震所在的龍門山斷裂帶通過(guò)地區(qū),可用于重建的土地資源極其有限,建設(shè)用地只能安排在山谷坡地之上,除地震斷層之外,還要考慮山洪、滑坡、泥石流、崩塌等其它災(zāi)害,上述最小避讓距離在高山峽谷區(qū)顯然是不合適的,這就體現(xiàn)了汶川地震災(zāi)區(qū)選址防災(zāi)的特殊性。

2 汶川地震災(zāi)區(qū)重建安全的選址防災(zāi)思路與原則

2.1 選址防災(zāi)思路

汶川地震災(zāi)區(qū)的重建主要集中于龍門山區(qū),不同于一般平原地區(qū)的建設(shè)。在山地地區(qū)進(jìn)行大量工程建設(shè)后,由于天然和人為的雙重作用,崩塌、滑坡、泥石流等山地災(zāi)害還是不可避免。通過(guò)選址只能是把大型災(zāi)害影響盡量避免或者減少,選址的過(guò)程是一個(gè)將山地危害程度盡量減到最小的過(guò)程。要全面防治災(zāi)害還要在選址的基礎(chǔ)上開(kāi)展綜合防治,有利于選址更要有利于有效的防災(zāi)。因此,在汶川地震災(zāi)區(qū)的重建選址過(guò)程本身也是一個(gè)重要的防災(zāi)過(guò)程,選址是防災(zāi)的一種手段,防災(zāi)是選址的根本目的。汶川地震災(zāi)區(qū)的選址防災(zāi)是根據(jù)地震次生山地災(zāi)害的發(fā)育規(guī)律對(duì)災(zāi)害進(jìn)行全面評(píng)估的基礎(chǔ)上開(kāi)展的防治,分為3個(gè)主要階段:災(zāi)害評(píng)估、災(zāi)害避讓與災(zāi)害防治(圖3)。

圖3 地震災(zāi)區(qū)選址防災(zāi)思路示意圖

(1)選址中災(zāi)害評(píng)估。預(yù)先對(duì)重建區(qū)域的地形地貌條件、地層巖性特征、地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行全面評(píng)估,選擇相對(duì)較安全的地形、穩(wěn)定的地層、與斷裂帶有一定避讓距離的區(qū)域作為預(yù)選區(qū)域進(jìn)行選址。

(2)選址中的災(zāi)害避讓。對(duì)預(yù)選區(qū)域的不同類型災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查,避讓大型崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害體作為優(yōu)選區(qū)域進(jìn)行重建。

(3)選址中的災(zāi)害防治。對(duì)已經(jīng)確定的優(yōu)選區(qū)域的可防可治的災(zāi)害體進(jìn)行調(diào)查,采取適當(dāng)措施,有效遏止災(zāi)害的發(fā)生,最終達(dá)到防災(zāi)的目的。

2.2 選址防災(zāi)原則

汶川地震災(zāi)區(qū)大多為滑坡、泥石流等山地災(zāi)害易發(fā)區(qū),所以要選一塊地形平緩、環(huán)境較好,地基穩(wěn)定、無(wú)山地災(zāi)害等條件全部具備的區(qū)域較難,災(zāi)后重建需遵循以下原則。

(1)科學(xué)規(guī)劃評(píng)估。地震災(zāi)區(qū)震前的城市、鄉(xiāng)村建設(shè)從選址到建設(shè)都不同程度地存在許多問(wèn)題。基于防災(zāi)的要求,災(zāi)后重建必須改變這種狀況,才能有效避免在次生山地災(zāi)害中進(jìn)一步的損失,重建前要有科學(xué)的規(guī)劃、簡(jiǎn)易勘察,在災(zāi)害評(píng)估后才能進(jìn)行選址建設(shè)。

(2)相對(duì)遠(yuǎn)離災(zāi)害。在汶川地震災(zāi)區(qū)適合重建的完美地塊很難找,要進(jìn)行綜合比較,選擇相對(duì)較好的,盡量把工程設(shè)施選在遠(yuǎn)離滑坡等山地災(zāi)害的區(qū)域。

(3)就近因地制宜。在地震災(zāi)區(qū),恢復(fù)重建要考慮到生產(chǎn)生活的方便,根據(jù)地域特點(diǎn),因地制宜、相對(duì)集中地重建不同的城市、鄉(xiāng)村設(shè)施功能。

(4)維護(hù)生態(tài),保護(hù)環(huán)境。災(zāi)后重建過(guò)程中進(jìn)行大規(guī)模的工程建設(shè)不可避免地?cái)_動(dòng)自然環(huán)境、破壞生態(tài)平衡,從而造成新的成災(zāi)條件,構(gòu)成新的災(zāi)害威脅,因此,在建設(shè)過(guò)程中要注意保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài),遏止新災(zāi)害的發(fā)生。

3 選址前的山地災(zāi)害環(huán)境評(píng)估

3.1 地形地貌因素

地形地貌對(duì)災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建中的工程建設(shè)有重要影響。據(jù)現(xiàn)有災(zāi)區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)居住房屋調(diào)查,平均地形坡度20°以下的緩坡上的房屋建筑大多是安全的,僅有部分建筑有淺層碎石土滑坡的危險(xiǎn),10°以下平緩坡上的建筑基礎(chǔ)幾乎全是穩(wěn)定的。由于山區(qū)溝、河切割,地形復(fù)雜,雖然建筑基礎(chǔ)物質(zhì)較好,但周圍地形不好,仍有危險(xiǎn),不宜選址建設(shè)。

(1)陡崖、陡坡下不宜選址建設(shè),若沒(méi)有更好的地方備選,那也應(yīng)該對(duì)此陡坡、陡崖的穩(wěn)定做出調(diào)查評(píng)估,確認(rèn)無(wú)滑坡崩塌的危險(xiǎn)后方可選址建設(shè),并使建筑物與陡坡、陡崖間應(yīng)留出必要的安全空間。

(2)河、湖陡坡(岸)邊不宜建設(shè),因?yàn)楹?、湖水沖刷岸坡,有可能不穩(wěn),易發(fā)生坍塌。若要建設(shè),也要盡量遠(yuǎn)離河、湖岸邊。

(3)高河漫灘、低階地上也不宜建設(shè),因?yàn)槿菀资芎铀q時(shí)淹沒(méi)、沖刷。若要建設(shè),應(yīng)與當(dāng)?shù)厮?、防洪部門聯(lián)系,應(yīng)建在100年一遇的防洪警戒水位以上。

3.2 地層巖性因素

地層巖性關(guān)系到工程基礎(chǔ)的好壞和穩(wěn)定性。一般巖質(zhì)基礎(chǔ)、砂礫石層基礎(chǔ)較好,適宜重建選址;平緩地方的軟土、淤泥基礎(chǔ),因承載力很小,不適宜重建選址;地形坡度20°左右的土質(zhì)(碎石土)基礎(chǔ)也不太好,在水的作用下容易向坡下產(chǎn)生蠕變滑移。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造作用

地震災(zāi)區(qū)的重建選址要重視地質(zhì)構(gòu)造作用,構(gòu)造斷層的距離是重建選址的重要依據(jù),斷層附近巖體破碎,節(jié)理裂隙十分發(fā)育,是崩塌、滑坡等山地災(zāi)害的易發(fā)區(qū)域。通過(guò)對(duì)本次地震活動(dòng)斷層的現(xiàn)場(chǎng)勘查,對(duì)斷層分布、特征有明確的了解的基礎(chǔ)上,按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)》[6],不能將工程設(shè)施的選址放在斷層破碎帶內(nèi),不能放在斷層通過(guò)的高陡斜坡下,盡量與斷裂帶保持50～100 m的避讓距離。

4 選址中的山地災(zāi)害避讓

4.1 針對(duì)崩塌(危巖)的選址

崩塌危險(xiǎn)區(qū)是指崩塌體后緣破裂壁到崩塌堆積體前緣的區(qū)域。針對(duì)不同情況可采取不同措施。

(1)已穩(wěn)定的老崩塌區(qū)。經(jīng)前期調(diào)查,已判定為穩(wěn)定的老崩塌區(qū),對(duì)重建選址沒(méi)有大的影響,房屋基礎(chǔ)與崩塌體后壁、前緣留一定的安全距離即可;崩塌堆積體大多為雜亂無(wú)章的倒石堆,不適宜進(jìn)行重建選址。

(2)現(xiàn)在仍有崩塌現(xiàn)象的新崩塌區(qū)。通過(guò)調(diào)查,根據(jù)崩塌塊石運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離,確定崩塌可能危害的范圍,重建選址位置要與崩塌可能危害范圍間保持足夠的安全距離。

(3)潛在崩塌危險(xiǎn)區(qū)。通過(guò)實(shí)地調(diào)查,依據(jù)坡度、坡形、坡高、巖體節(jié)理裂隙、風(fēng)化程度,可確定潛在崩塌區(qū)的最大危害范圍,重建選址位置要與崩塌可能危害范圍間保持足夠的安全距離。

4.2 針對(duì)滑坡(不穩(wěn)定斜坡)的選址

(1)對(duì)于大型老滑坡,且地形較平緩,可以根據(jù)情況進(jìn)行適當(dāng)避讓和重建。對(duì)已判定為處于穩(wěn)定的大型老滑坡,可以進(jìn)行重建選址,但在建設(shè)中和后期使用過(guò)程中,要加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),以維持老滑坡長(zhǎng)期穩(wěn)定;對(duì)于近期有緩慢活動(dòng)的老滑坡,無(wú)論大小都不能作為重建選址;但是,對(duì)于大型老滑坡,僅前緣局部坍滑,中后部處于穩(wěn)定,且又無(wú)更好的重建選址,可適當(dāng)選作重建基地,但在重建前必須對(duì)滑坡前緣的沖溝進(jìn)行治理,抬高侵蝕基準(zhǔn)面,對(duì)老滑坡前緣作必要抗滑治理工程。

(2)對(duì)于地震誘發(fā)的新滑坡,穩(wěn)定性較差,在降雨、地震等因素的誘發(fā)下,有可能再次滑動(dòng)。所以,滑體上不能進(jìn)行重建選址。若判定滑坡距建設(shè)地基較遠(yuǎn),滑坡再次滑動(dòng)不會(huì)危及建筑的安全,可在滑坡前緣留足夠的安全距離后選為建設(shè)地基。

(3)對(duì)于潛在的不穩(wěn)定斜坡不能進(jìn)行重建選址,一定要避讓。若潛在滑坡的前緣為較平坦、開(kāi)闊的緩坡,在坡腳作適當(dāng)?shù)目够こ毯?可以在預(yù)留足夠的安全距離的情況下在前緣緩坡上進(jìn)行選址。

4.3 針對(duì)泥石流的選址

通常泥石流溝是由泥石流形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)組成。泥石流形成區(qū)、流通區(qū)位于溝口以上的陡坡,一般不適宜重建選址。泥石流堆積區(qū)可考慮作為選址區(qū)域,在泥石流堆積扇上選址,首先在要對(duì)泥石流的發(fā)生條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,對(duì)泥石流的規(guī)模作出評(píng)估,確定出可能的一次最大泥石流到泥石流堆積扇最大的堆積范圍,即該溝泥石流危險(xiǎn)區(qū)范圍,在泥石流危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)不能作為重建選址的范圍,在危險(xiǎn)區(qū)以外可以進(jìn)行選址。

4.4 針對(duì)堰塞湖的選址

汶川地震造成了36個(gè)高危堰塞湖及200多個(gè)小型堰塞體,可造成上游和下游嚴(yán)重的淹沒(méi)災(zāi)害,文家壩堰塞湖和銀杏一碗水堰塞湖就是例證(圖4、圖5),因此必須在堰塞湖的上下游都要進(jìn)行適當(dāng)選址才可重建。

圖4 文家壩堰塞湖泄流淹沒(méi)下游建筑

圖5 一碗水堰塞湖淹沒(méi)上游建筑

針對(duì)堰塞湖的重建選址要充分考慮地形的因素,高河漫灘、低階地上不宜選址,因?yàn)槿菀资苎呷沽骱铀q時(shí)淹沒(méi)、沖刷。若要建設(shè),應(yīng)與當(dāng)?shù)厮摹⒎篮椴块T聯(lián)系,應(yīng)建在100年一遇的防洪警戒水位以上;河、湖陡坡(岸)邊,因?yàn)楹?、湖水沖刷岸坡,有可能不穩(wěn),易發(fā)生坍塌,選址要離河湖保持一定安全距離。

5 選址中的山地災(zāi)害防治

經(jīng)過(guò)綜合選址后,除大型破壞性災(zāi)害體經(jīng)過(guò)有效避讓外,還有一些小型災(zāi)害體不可避免,同時(shí)在重建過(guò)程中還會(huì)引起其它災(zāi)害的發(fā)生,必需在選址重建過(guò)程中對(duì)潛在災(zāi)害進(jìn)行綜合預(yù)防和對(duì)已發(fā)生災(zāi)害進(jìn)行綜合治理。

5.1 預(yù)防措施

(1)加強(qiáng)防災(zāi)、減災(zāi)科普知識(shí)宣傳與普及,加強(qiáng)對(duì)地震災(zāi)區(qū)人民的山地災(zāi)害防災(zāi)技術(shù)常識(shí)的傳授和培訓(xùn),做到群測(cè)群防。

(2)重建過(guò)程中加強(qiáng)山地災(zāi)害的預(yù)防措施,科學(xué)施工,不爛挖亂建,建設(shè)前充分進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)。

(3)加強(qiáng)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究,有效進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警。加大在次生山地災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警方面的研究力度,及時(shí)應(yīng)用于恢復(fù)重建中的工程建設(shè),特別是大型重建工程的防災(zāi)減災(zāi)過(guò)程中。

5.2 治理措施

(1)生物措施。地震次生災(zāi)害滑坡、崩塌、泥石流防治的生物措施是通過(guò)恢復(fù)植被、防治水土流失,達(dá)到防止暴發(fā)性山地災(zāi)害發(fā)生的目的,主要由林業(yè)措施、農(nóng)業(yè)措施和牧業(yè)措施構(gòu)成,是防治次生山地災(zāi)害的重要措施。

(2)工程措施?；?、崩塌治理工程主要包括加固工程、排水工程、抗滑工程、防護(hù)工程[7-8]。常見(jiàn)的泥石流防治工程按其功能可分為攔擋、排導(dǎo)、停淤、溝道整治、調(diào)水、防護(hù)和坡面治理等7類工程[9-10]。在山地災(zāi)害治理過(guò)程中,單一的工程措施往往不是最佳方案,因而針對(duì)不同的災(zāi)害類型常采用多種工程措施組合起來(lái)進(jìn)行綜合整治。

6 結(jié)語(yǔ)

選址是重建安全的前提,防災(zāi)是重建安全的根本,不可將二者割裂開(kāi)來(lái),在科學(xué)選址過(guò)程中提前對(duì)災(zāi)害進(jìn)行充分評(píng)估和避讓,對(duì)潛在災(zāi)害進(jìn)行恰當(dāng)綜合防治,從選址的源頭開(kāi)始防災(zāi),可起到事半功倍的效果,這就是“防災(zāi)勝于救災(zāi)”、“科學(xué)選址,有效防災(zāi)”的災(zāi)區(qū)重建思路。為確保汶川地震災(zāi)區(qū)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,科學(xué)選址的防災(zāi)思路將是災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建過(guò)程中必須遵循的重要依據(jù)。

[1] 陳曉清,崔鵬,唐邦興.汶川地震后北川新縣城選址探討[J].山地學(xué)報(bào),2008,26(5):524-530.

[2] 馮長(zhǎng)春,李強(qiáng).汶川重建規(guī)劃重在科學(xué)選址[J].職業(yè)時(shí)空,2008,4(9):7-7.

[3] 李渝生,黃潤(rùn)秋.5.12汶川大地震損毀城鎮(zhèn)的震害效應(yīng)與重建選址問(wèn)題[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2009(7):1370-1376.

[4] 周慶,徐錫偉,于貴華,等.汶川8.0級(jí)地震地表破裂帶寬度調(diào)查[J].地震地質(zhì),2008,30(3):778-788.

[5] 黃潤(rùn)秋,李為樂(lè).“5.12”汶川大地震觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2008,27(12):2585-2592.

[6] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001:14-19.

[7] 喬建平.滑坡減災(zāi)理論與實(shí)踐[M].北京:科技出版社,1997:145-152.

[8] 王成華,孔紀(jì)名,馬清文.滑坡災(zāi)害及減災(zāi)技術(shù)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,2008:256-257.

[9] 李德基.泥石流減災(zāi)理論與實(shí)踐[M].北京:科技出版社,1997:202-210.

[10] 韓汝才,傅鶴林.國(guó)內(nèi)外崩滑、泥石流監(jiān)測(cè)整治技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J].西部探礦工程,2004(9):206-207.