震后水電工程次生地質(zhì)災(zāi)害及避險(xiǎn)措施淺析

馬行東，李 揚(yáng)

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

震后水電工程次生地質(zhì)災(zāi)害及避險(xiǎn)措施淺析

馬行東，李 揚(yáng)

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

地震所造成的次生滑坡地質(zhì)災(zāi)害具有類型多、分布廣、成災(zāi)強(qiáng)度高、延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)及反復(fù)性大等特點(diǎn)。本文對(duì)地震中直接導(dǎo)致的次生災(zāi)害和地震以后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)發(fā)生的次生災(zāi)害原因及特點(diǎn)進(jìn)行了綜述，次生災(zāi)害主要有巖崩、滑坡、泥石流、堰塞湖、涌浪、洪水等。并對(duì)次生災(zāi)害危險(xiǎn)性分析方法及避險(xiǎn)措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，以期對(duì)今后的設(shè)計(jì)及施工有所借鑒。

次生地質(zhì)災(zāi)害；巖崩；滑坡；泥石流；堰塞湖

0 引 言

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山地、丘陵和比較崎嶇的高原占全國(guó)總面積的2／3，由于我國(guó)處在特殊的地質(zhì)構(gòu)造帶上，也成為世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。由于地震難以預(yù)測(cè)，來得突然，往往會(huì)在極短的時(shí)間造成巨大的人員和經(jīng)濟(jì)損失?？偨Y(jié)近百年來國(guó)內(nèi)外地震災(zāi)害教訓(xùn)，一個(gè)不容忽視的問題是，強(qiáng)烈地震不僅使建（構(gòu)）筑物破壞倒塌，造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，還常常引發(fā)火災(zāi)、水災(zāi)（海嘯、水庫垮壩等）、傳染性疾?。ㄈ缥烈撸?、毒氣泄漏與擴(kuò)散（含放射性物質(zhì)）、爆炸、滑坡、泥石流、停產(chǎn)、生命線工程被破壞（通訊、交通、供水、供電等）、社會(huì)動(dòng)亂等一系列次生災(zāi)害，有時(shí)地震次生災(zāi)害的損失甚至超過了地震直接災(zāi)害。

地震所造成的次生滑坡地質(zhì)災(zāi)害具有類型多、分布廣、成災(zāi)強(qiáng)度高、延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)及反復(fù)性大等特點(diǎn)，在我國(guó)西部地區(qū)，由于地形起伏而導(dǎo)致的地震滑坡災(zāi)害也往往更加嚴(yán)重。震后次生地質(zhì)災(zāi)害給災(zāi)區(qū)人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大威脅，如2008年“5·12”汶川地震新誘發(fā)次生山地災(zāi)害點(diǎn)達(dá)幾千處，而未探明的潛在山地災(zāi)害數(shù)量不可估量。這些次生災(zāi)害不僅加重了災(zāi)情，而且加大了抗震救災(zāi)、應(yīng)急救援和恢復(fù)重建的難度，因此地震誘發(fā)次生山地災(zāi)害應(yīng)引起高度重視。

1 震后工程主要次生災(zāi)害產(chǎn)生原因

地震次生災(zāi)害指在地震中由于地震作用導(dǎo)致的地質(zhì)、地貌動(dòng)力過程及其災(zāi)害效應(yīng)，包括地震中直接導(dǎo)致的次生災(zāi)害和地震以后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)發(fā)生的次生災(zāi)害，主要有地震斷層、巖崩、崩塌、滑坡、地面形變（隆起、錯(cuò)動(dòng)、旋扭、地裂縫、沉陷等）、噴沙冒水、沙土液化、泥石流（含水石流）、堰塞湖、洪水等。產(chǎn)生原因：

（1）地震崩塌是陡坡上大塊的多裂隙巖體在地震力和重力作用下突然崩落的物理地質(zhì)現(xiàn)象。地震滑坡是斜坡上不穩(wěn)定的土體或巖體在地震力和重力作用下沿一定的滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶整體向下滑動(dòng)的物理地質(zhì)現(xiàn)象。地震引發(fā)滑坡和崩塌的原因不外兩個(gè)方面，一是地震巨大的沖擊力增加了剪切應(yīng)力，再是地震裂隙改變了地下水的徑流，造成了抗剪強(qiáng)度的降低，因而形成了巖體的崩落和山體的滑動(dòng)。地震泥石流是山地在地震時(shí)爆發(fā)的飽含大量泥沙、石塊的洪流，其形成條件是：地形陡峻，地震破壞山體造成豐富的松散物質(zhì)，地震改變地下水徑流、破壞水利工程或引起冰、雪甘崩塌提供充足的水源。

（2）崩塌、滑坡和泥石流多發(fā)生在山間谷坡和河岸斜坡地區(qū)，深風(fēng)化和易風(fēng)化巖體、裸露地和稀疏覆蓋地比較容易產(chǎn)生。

（3）據(jù)我國(guó)一些地區(qū)的地震和地震崩塌、滑坡和泥石流的統(tǒng)計(jì)，地震的活動(dòng)周期和崩塌、滑坡和泥石流的活動(dòng)周期有較密切的相關(guān)性。地震的巨大沖擊力，一方面誘發(fā)崩塌、滑坡和泥石流的發(fā)生，稱之為同發(fā)型崩塌、滑坡、泥石流，另一方面，地震使斜坡產(chǎn)生新的破壞，為新的崩塌、滑坡和泥石流創(chuàng)造了條件繼地震后這些災(zāi)害陸續(xù)發(fā)生，稱之為后發(fā)型崩塌、滑坡、泥石流。

（4）地震崩塌、滑坡和泥石流受地質(zhì)構(gòu)造和地震烈度的控制。一般斷層通過的地帶發(fā)生這類災(zāi)害較多，大多數(shù)災(zāi)害分布在七度以上烈度區(qū)。

（5）地震崩塌、滑坡和泥石流還受降雨的影響。在雨季的地震，同發(fā)型災(zāi)害較多。在干旱季的地震，待降雨后發(fā)生災(zāi)害較多。

（6）地震崩塌、滑坡和泥石流災(zāi)害活動(dòng)面廣、量大、搬運(yùn)距離遠(yuǎn)，并可多溝同時(shí)爆發(fā)，造成災(zāi)害大，有時(shí)可造成諸如水災(zāi)等一些其他災(zāi)害。

（7）地震水災(zāi)的特點(diǎn)：危險(xiǎn)主要來自地震滑坡、泥石流或水利工程設(shè)施的破壞。多發(fā)生在雨季，雨季發(fā)生的地震，極易產(chǎn)生滑坡、泥石流，地震水災(zāi)造成損失嚴(yán)重、水害分布廣，水災(zāi)的受災(zāi)區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)的湖泊、水庫、河流的沿岸及其下游區(qū)；水害的受災(zāi)區(qū)域主要為盆地、平原。

2 震后工程主要次生災(zāi)害產(chǎn)生原因特點(diǎn)

（1）地震斷層：大地震造成的具有一定規(guī)模和聯(lián)系分布的地表破裂帶，主要是指由于地震活動(dòng)而產(chǎn)生的新斷裂或者斷裂復(fù)活。地震斷層是構(gòu)造力破壞地表的直接現(xiàn)象，延時(shí)較遠(yuǎn)，方向穩(wěn)定，不受地形、地貌與巖性控制、地震斷層破壞力強(qiáng)，在強(qiáng)震區(qū)可見其切穿不同的地質(zhì)地貌單元，并有一定的組合規(guī)律。

（2）崩塌（巖崩、滾石）：地震期間，震動(dòng)荷載作用于工程不穩(wěn)定巖體及環(huán)境邊坡，使巖體在重力作用下，沿著結(jié)構(gòu)面發(fā)生變形位移，形成崩塌和巖崩。地震崩塌的類型有：傾倒式崩塌、滑移式崩塌、錯(cuò)斷式崩塌和各種形式的落石（直落式、直落跳躍式、滑落式和滾落式等）。大量的崩積物堆積在崩塌壁前的河谷底部，為后期水石流的發(fā)生提供了物質(zhì)條件。

崩塌發(fā)生部位往往具有選擇性，即通常發(fā)生在對(duì)地震波有明顯放大效應(yīng)的部位：如河谷中上部坡型轉(zhuǎn)折部位，單薄山脊部位和多面臨空的孤立山體部位等。

（3）滑坡：地震對(duì)邊坡體的作用表現(xiàn)為在區(qū)域地質(zhì)環(huán)境中地震力引起的慣性力和其它因素共同引起的抗剪能力降低。在一次強(qiáng)烈的地震活動(dòng)中，由于強(qiáng)烈的地震導(dǎo)致的次生滑坡災(zāi)害影響因素既有地震本身，而且也與邊坡所處的區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)背景、坡體結(jié)構(gòu)類型、地形地貌條件、水文地質(zhì)條件以及發(fā)震時(shí)的降雨、融雪等各種因素密切相關(guān)，不同地區(qū)的地震其誘發(fā)的次生滑坡的災(zāi)害特點(diǎn)也不盡相同。

（4）泥石流：地震導(dǎo)致的大面積、數(shù)量眾多的山體滑坡、崩塌直接為震后的泥石流提供了極為豐富的松散固體物質(zhì)來源，地震造成大量坡體失穩(wěn)和巖體破壞，并且由于強(qiáng)震引發(fā)松散固體物質(zhì)的劇增、地表植被破壞引起徑匯流條件的變化、溝道性質(zhì)的變化及溝道內(nèi)形成的多級(jí)堵塞，使這些泥石流溝在今后較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)處于活躍期，泥石流暴發(fā)規(guī)模和頻率顯著增加。危害災(zāi)區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，特別是城鎮(zhèn)、村莊、道路、水利水電工程和農(nóng)田等。這使得泥石流的活躍性、危害的延續(xù)時(shí)間都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他類型的地質(zhì)災(zāi)害。

（5）堰塞湖：堰塞湖是指地震后引起的大規(guī)模山體滑坡，河水沖擊泥土、山石而造成堆積，堵截河谷或河床后貯水而形成的湖泊。堰塞湖形成過程：①原有的水系；②原有水系被堵塞物堵住。堵塞物可能是火山熔巖流，可能是地震活動(dòng)等原因引起的山崩滑坡體，可能是泥石流，亦可能是其他的物質(zhì)；③河谷、河床被堵塞后，流水聚集并且往四周漫溢；④儲(chǔ)水到一定程度便形成堰塞湖。

（6）涌浪：地震滑坡、泥石流填入湖泊、水庫山區(qū)的湖泊，使水位上升、外流形成災(zāi)害。如地震波在水體傳遞過程中，水面會(huì)形成波浪，如果在海水中就發(fā)生海嘯，而在湖水中就形成涌浪。

（7）洪水：地震滑坡、泥石流急劇傾入湖泊、水庫，使湖水、庫水溢出成災(zāi)；地震破壞堤壩造成決口成災(zāi)，水庫水壩出現(xiàn)裂縫可能導(dǎo)致庫水泛濫。

（8）砂土液化：在動(dòng)荷載如地震的作用下，飽和非粘性土受到強(qiáng)烈震動(dòng)，抗剪強(qiáng)度喪失，整個(gè)土體處于懸浮狀態(tài)，這種現(xiàn)象被稱為砂土液化。砂土液化是一種破壞性非常強(qiáng)并具有一定區(qū)域性的地震災(zāi)害。

（9）軟土震陷：軟土震陷是軟土在地震快速而頻繁的加荷作用下，土體的結(jié)構(gòu)受到擾動(dòng)，導(dǎo)致軟土層塑性區(qū)的擴(kuò)大或強(qiáng)度的降低，從而使建筑物產(chǎn)生附加沉降。

（10）地陷：地下洞穴或采空區(qū)，由于地震造成地下或者地表空洞，在降水或其他地表水的作用下形成地陷。

（11）其它：地震破壞水利工程，形成水害；地面陷落注水成災(zāi)；地震破壞礦井涌水；地震海嘯引起沿海水災(zāi)等。

3 危險(xiǎn)性分析

由地震引發(fā)的次生山地災(zāi)害，多表現(xiàn)出災(zāi)害鏈形式，并在未來數(shù)年內(nèi)因滑坡、泥石流強(qiáng)烈活動(dòng)，災(zāi)害鏈比較突出；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。目前在我國(guó)已引起高度重視，已經(jīng)開展危險(xiǎn)性評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)分析和制定預(yù)案，把地震影響區(qū)的地質(zhì)條件、次生災(zāi)害的情況調(diào)查清楚，對(duì)其危險(xiǎn)性、穩(wěn)定性做出評(píng)估，然后再進(jìn)行災(zāi)區(qū)重建工作。必要時(shí)采取工程措施與非工程措施相結(jié)合的排險(xiǎn)方案來減小風(fēng)險(xiǎn)，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括：風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別、危險(xiǎn)性指標(biāo)選取、指標(biāo)權(quán)重確定、評(píng)價(jià)模型建立、指標(biāo)分級(jí)體系建立、危險(xiǎn)性綜合評(píng)價(jià)。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)劃分方法可以劃分為三種：①定性分析評(píng)價(jià)；②半定量分析評(píng)價(jià)；③定量分析評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)次生災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)分析主要有：信息量模型、多元統(tǒng)計(jì)分析模型、模糊綜合評(píng)判法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、層次分析法、數(shù)值模擬方法、GIS技術(shù)應(yīng)用等。

4 避險(xiǎn)措施

地震引發(fā)的次生山地災(zāi)害有其自身的發(fā)展演化規(guī)律，震后5年時(shí)間內(nèi)是泥石流、滑坡、崩塌等次生山地災(zāi)害的高發(fā)期和活躍期，應(yīng)盡量避免在這個(gè)時(shí)期開展大規(guī)模工程治理，特別是規(guī)模較大的次生災(zāi)地震發(fā)生后，可能會(huì)發(fā)生上述一系列的次生災(zāi)害。這些次生災(zāi)害會(huì)給人民大眾帶來生命和財(cái)產(chǎn)損失，應(yīng)力求避免次生災(zāi)害的傷害。

（1）災(zāi)害預(yù)警：震后次生災(zāi)害分布廣，工程治理困難，避險(xiǎn)措施中應(yīng)貫徹躲避和綜合治理相結(jié)合的原則，以躲避為主。增強(qiáng)民眾防災(zāi)意識(shí)、加強(qiáng)山地災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、高度重視震后重建選址工作，避開山地災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)。災(zāi)害預(yù)警措施包括：地表巡視、封牌、警戒，所處位置敏感、規(guī)模巨大，存在敏感對(duì)象，影響區(qū)界定范圍宜考慮預(yù)留一定的安全距離可建立位移等監(jiān)測(cè)措施。

（2）水災(zāi)預(yù)防：避震應(yīng)離開大水渠、河道兩岸，避免遭受洪水襲擊。嚴(yán)格避免在下游河道搭建抗震棚。躲避次生水災(zāi)害還應(yīng)做到：熟悉撤離路線、熟悉預(yù)警信號(hào)。地震可能會(huì)造成大壩崩潰直接形成洪水，地震發(fā)生時(shí)形成的堰塞湖垮塌后會(huì)造成洪水，地震發(fā)生后應(yīng)及時(shí)通過正規(guī)渠道了解震區(qū)大壩和堰塞湖的安全信息，得到通知應(yīng)立即撤離危險(xiǎn)地帶。

（3）滑坡、泥石流災(zāi)害預(yù)防：搬遷避讓措施：地震后應(yīng)科學(xué)選定臨時(shí)避災(zāi)場(chǎng)地，避災(zāi)場(chǎng)所和新房應(yīng)離開滑坡和泥石流區(qū)相當(dāng)距離。發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患時(shí)，應(yīng)立即搬遷。房屋面臨滑坡時(shí)，人員應(yīng)立即撤離；山體滑坡時(shí)，不要沿滑坡體滑動(dòng)方向跑，應(yīng)向滑坡體兩側(cè)跑。地質(zhì)災(zāi)害大多發(fā)生在雨季，特別是夜晚夜深入睡時(shí)造成的損失更大。暴雨期間，夜晚不要在高危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)留宿。目前，避難場(chǎng)地設(shè)置尚無行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)施應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)性要求、功能性要求、持續(xù)性要求、提供救援條件等。

（4）堰塞湖：震后有關(guān)單位應(yīng)組織人員對(duì)湖泊、水庫和河流沿岸的堤壩及各種水利設(shè)施進(jìn)行一次全面檢查，如有情況應(yīng)及時(shí)報(bào)告和解決。主要對(duì)策：水庫、湖泊和河流的堤壩如損壞應(yīng)立即搶修；被滑坡、泥石流堵塞的河流應(yīng)采用疏導(dǎo)、改流或爆破等措施排水，避免造成更大的災(zāi)害；對(duì)已經(jīng)或即將發(fā)生而無法拯治的水災(zāi)應(yīng)立即發(fā)出警報(bào)，進(jìn)行應(yīng)急撤離；對(duì)水庫、湖泊、河流沿岸的活動(dòng)滑坡、泥石流進(jìn)行監(jiān)視，并采取必要的防治措施。

（5）潛在不穩(wěn)定體或危巖體：震后避災(zāi)場(chǎng)所和新房應(yīng)距潛在不穩(wěn)定體或危巖體適當(dāng)距離。暴雨期間，夜晚不要在危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)留宿或長(zhǎng)時(shí)間逗留。潛在不穩(wěn)定體崩塌變形時(shí)，應(yīng)向兩側(cè)跑。

［1］ 王治華，陳建葉，等.“5·12”汶川大地震震中區(qū)映秀鎮(zhèn)地震災(zāi)情及次生地質(zhì)災(zāi)害遙感初步調(diào)查［J］.國(guó)圖資源遙感，2008，76（2）：1－6.

［2］ 游勇.“5·12”汶川地震后北川蘇保河流域泥石流危害及特征［J］.山地學(xué)報(bào)，2010，28（3）：358－366.

［3］ 陶家元.關(guān)于次生災(zāi)害特性的探討［J］.華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1993，27（4）：537－539.

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1003－9805（2015）02－0094－03

2014－06－30

馬行東（1978－），男，江蘇徐州人，高級(jí)工程師，從事水電地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)工作。