二十世紀(jì)以來(lái)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究歷程與展望

鐵永波, 葛 華, 高延超, 白永健, 徐 偉, 龔凌楓,王家柱, 田 凱, 熊小輝, 范文錄, 張憲政

(1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心, 四川 成都 610081; 2. 自然資源部地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控工程技術(shù)創(chuàng)新中心, 四川 成都 611734; 3. 自然資源部成都地質(zhì)災(zāi)害野外科學(xué)觀測(cè)研究站, 四川 成都 610000)

0 引言

西南地區(qū)是我國(guó)七大自然地理分區(qū)之一,在行政區(qū)劃上包括重慶、四川、貴州、云南及西藏共五個(gè)省、市、自治區(qū),主要包括青藏高原南部、云貴高原、四川盆地及丘陵等地形單元及雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、金沙江等流域。 已有研究認(rèn)為,青藏高原至上新世末以來(lái)累計(jì)上升約3500 ~4000m,且是一個(gè)多階段的、不等速的非均變過(guò)程(李吉均等,1979;鐘大賚等,1996;尹福光等,2021)。 受其影響,西南地區(qū)的構(gòu)造隆升和河流下切作用極為強(qiáng)烈,活動(dòng)斷裂發(fā)育、地震頻發(fā)、巖體破碎、地形陡峻,為地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了有利場(chǎng)所。 西南地區(qū)季風(fēng)環(huán)流復(fù)雜,是我國(guó)降水區(qū)域差異最大、變化最復(fù)雜的地區(qū)之一,局部大雨及暴雨多發(fā),為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有力的水動(dòng)力條件。 在內(nèi)外動(dòng)力耦合作用下,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)、頻發(fā),成為阻礙區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的一個(gè)突出問(wèn)題(徐勇等,2021)。在過(guò)去的一百余年間,經(jīng)過(guò)幾代地質(zhì)災(zāi)害研究學(xué)者的大量探索與研究,基本查明了西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律、提升了對(duì)成災(zāi)模式的認(rèn)識(shí)水平、破解了諸多地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)難題、培養(yǎng)了大批地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究工作者,為西南地區(qū)系列國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施、城鎮(zhèn)建設(shè)及山區(qū)百姓生產(chǎn)生活安全起到了重要的保駕護(hù)航作用。 在新時(shí)期生態(tài)文明思想的科學(xué)自然觀指導(dǎo)下,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、工程治理、避讓搬遷及綜合研究力度得到加大,地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)取得了顯著成效(劉傳正,2019;張永雙,2021)。

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過(guò)程,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識(shí)也同樣要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)且曲折的過(guò)程。 隨著科學(xué)發(fā)展和對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的深入認(rèn)識(shí),人們逐漸意識(shí)到了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的復(fù)雜性和不確定性,隨著成渝雙城經(jīng)濟(jì)圈、川藏鐵路、雅魯藏布江下游水電站等國(guó)家重大戰(zhàn)略的規(guī)劃實(shí)施,如何從系統(tǒng)科學(xué)視角深化對(duì)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律認(rèn)識(shí),創(chuàng)新科學(xué)理論與技術(shù),為國(guó)家重大戰(zhàn)略實(shí)施提供科學(xué)的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與防控建議,是新時(shí)期地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究的重點(diǎn)。 因此,系統(tǒng)了解西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究歷程,以史為鑒,從中總結(jié)規(guī)律與經(jīng)驗(yàn),為未來(lái)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究提供科學(xué)的決策建議,助力鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略與區(qū)域地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)防控,是本文撰寫的初衷。

1 西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征

西南地區(qū)地處印度洋板塊和歐亞板塊碰撞結(jié)合的核心部位,區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈,地表隆升和河流下切使得西南地區(qū)高山峽谷發(fā)育,特別是高山、極高山區(qū)發(fā)育的高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害及其鏈?zhǔn)綖?zāi)害效應(yīng)在全球都獨(dú)具特色。 同時(shí),青藏高原及其東緣、東南緣地區(qū)活動(dòng)斷裂眾多,如喜馬拉雅推覆帶、高原南北向地塹系、龍門山斷裂帶、鮮水河-安寧河-小江斷裂帶等,是大震—巨震的孕震場(chǎng)所,區(qū)內(nèi)歷史上發(fā)生過(guò)震級(jí)超過(guò)MS8.0 級(jí)及以上地震就多達(dá)8 次,強(qiáng)震導(dǎo)致同震地質(zhì)災(zāi)害和震后地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育并持續(xù)數(shù)十年,也造就了西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景特殊性。 根據(jù)最新地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果,截至2021 年12 月底,西南地區(qū)在庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共94666 處,約占全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)總數(shù)的30%(鐵永波等,2022)。 從地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量上看,四川省地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量最多,其次是云南省。 從地質(zhì)災(zāi)害類型上看,滑坡55630 處、崩塌16712 處、泥石流17769 處、風(fēng)險(xiǎn)斜坡2490 處、地面塌陷814 處,其它1251 處(表1)。

表1 西南各省地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)數(shù)量及其潛在威脅特征統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical of number and threat characteristics of geological hazards in each provinces of Southwest China

為更好地認(rèn)識(shí)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布規(guī)律,將中型及以上地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。 從宏觀上看,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的空間分布規(guī)律受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、水系及人類活動(dòng)等控制明顯,如川西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要受活動(dòng)斷裂控制,沿龍門山、鮮水河、安寧河斷裂帶集中發(fā)育,西藏境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要沿金沙江和雅魯藏布江水系集中發(fā)育,重慶境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害主要集中發(fā)育在三峽庫(kù)區(qū),云南省地質(zhì)災(zāi)害主要集中分布在滇西三江流域(圖1)。 從主要災(zāi)種類型上看,滑坡主要集中分布在川東、川南、渝東北及滇西地區(qū),這主要受區(qū)域性特殊易滑地層控制,如川東紅層地區(qū)因砂泥巖互層特殊結(jié)構(gòu)而成為滑坡易發(fā)的一個(gè)重要原因,渝東北的巴東組地層、川南的西格達(dá)組地層等都因其特殊結(jié)構(gòu)而成為滑坡易發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵要素。 崩塌主要集中分布在川東、渝東北及黔西等地,前兩者主要受紅層巖體結(jié)構(gòu)控制,后者主要受碳酸鹽巖溶作用影響。 泥石流主要集中分布在川西北及川南(岷江、大渡河、安寧河流域)、藏東南雅魯藏布江流域、滇西(怒江流域、瀾滄江流域),這幾個(gè)區(qū)域泥石流發(fā)育除了受強(qiáng)震、冰川侵蝕和巖體強(qiáng)變質(zhì)作用提供充足物源外,還受太平洋和印度洋暖濕氣流影響提供充足的水動(dòng)力條件。

圖1 西南地區(qū)中型及以上規(guī)模主要地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分布圖Fig.1 Major types of geological hazards of medium and above scale in Southwest China

總體上看,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害具有幾個(gè)顯著且獨(dú)特的特點(diǎn):一是西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型多樣,除常見的崩塌、滑坡、泥石流三類常見地質(zhì)災(zāi)害外,幾乎所有類型的地質(zhì)災(zāi)害在區(qū)內(nèi)皆有發(fā)育。 二是高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害及其災(zāi)害鏈效應(yīng)突出,這些地質(zhì)災(zāi)害主要分布在高山、極高山區(qū)或深切河谷區(qū)的坡體上部,如在雅魯藏布江流域的冰巖崩或冰湖潰決引發(fā)的滑坡、泥石流堵江災(zāi)害鏈,如2000 年我國(guó)西藏自治區(qū)波密縣境內(nèi)的易貢滑坡堵塞雅魯藏布江后形成堰塞湖,壩體潰決后形成的洪水對(duì)下游印度及孟加拉國(guó)等造成災(zāi)害,形成跨國(guó)界鏈?zhǔn)綖?zāi)害,影響范圍及程度都極大;2019 年西藏境內(nèi)金沙江白格滑坡發(fā)生二次滑動(dòng)后,堵塞金沙江并形成堰塞湖,堰塞壩潰決后,洪水在下游四川省及云南省境內(nèi)造成災(zāi)害,形成跨省界鏈?zhǔn)綖?zāi)害。 三是區(qū)域性、群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害極為典型,主要是因強(qiáng)震引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多且持續(xù)活躍時(shí)間長(zhǎng),西南地區(qū)歷史強(qiáng)震活躍,導(dǎo)致震區(qū)巖體破碎,一次強(qiáng)震引起的地質(zhì)災(zāi)害活躍時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年,如四川省汶川MS8.0 級(jí)強(qiáng)震使得該區(qū)域內(nèi)泥石流至今依然很活躍,此外,還有2013 年四川蘆山縣MS7.0 級(jí)地震、2014 年云南省魯?shù)榭hMS6.5 級(jí)地震等,誘發(fā)了大量區(qū)域性群發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,給地質(zhì)災(zāi)害防治帶來(lái)了極大的難度,這也是西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理復(fù)雜、防治難度大的主要原因之一。 四是誘發(fā)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)外動(dòng)力條件耦合過(guò)程復(fù)雜,除了來(lái)自區(qū)域構(gòu)造隆升、強(qiáng)震等內(nèi)動(dòng)力作用外,西南地區(qū)復(fù)雜氣候環(huán)境形成的局部暴雨和持續(xù)性降雨、人類工程活動(dòng)等外動(dòng)力條件極為活躍,為不同成因地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了重要基礎(chǔ),如內(nèi)外動(dòng)力疊加作用后的高原冰湖潰決型泥石流、高山以及高山區(qū)冰巖崩、深切河谷區(qū)斜坡卸荷變形造成的滑坡及鏈?zhǔn)綖?zāi)害、庫(kù)區(qū)水位漲落引起的滑坡等,為區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)制的認(rèn)識(shí)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。

2 西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要研究歷程

二十世紀(jì)以來(lái),隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,特別是遙感技術(shù)的應(yīng)用豐富了西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別與調(diào)查研究手段,地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查精度也從最初的1∶10 萬(wàn)區(qū)劃向如今的1∶1 萬(wàn)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變,人們對(duì)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了從不了解到系統(tǒng)把握的過(guò)程。 從時(shí)間進(jìn)程上看,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究大致可分為初步探索、逐漸提升、系統(tǒng)認(rèn)識(shí)三個(gè)主要階段。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害初步探索階段(1950—1969 年)

新中國(guó)成立前,西南地區(qū)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)注較少,僅通過(guò)一些地方志或相關(guān)史料對(duì)重大地質(zhì)災(zāi)害事件進(jìn)行記載,如甘孜州志中就記載了1786 年瀘定縣摩崗嶺滑坡災(zāi)害引發(fā)次生洪水災(zāi)害的事件(甘孜藏族自治州地方志編纂委員會(huì),2009)。 國(guó)內(nèi)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的專門研究最早始于二十世紀(jì)50 年代,新中國(guó)成立后,我國(guó)進(jìn)入了經(jīng)濟(jì)全面建設(shè)階段,特別是1950 年始建的川藏公路、1958 年始建的成昆鐵路是西南地區(qū)標(biāo)志性的重大工程,在工程前期選線和建設(shè)過(guò)程中,山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題引起了鐵路和公路部門的關(guān)注,如1786 年(清乾隆五十一年)四川省康定市境內(nèi)發(fā)生MS7.5 級(jí)地震,誘發(fā)大渡河右岸摩崗嶺滑坡堵斷大渡河10 天后形成堰塞湖,隨后潰決洪水席卷下游沿途城鎮(zhèn),并造成重大人員傷亡(表1)。針對(duì)西南地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害,相關(guān)學(xué)者開展了探索研究,1954 年,馬君壽(1954)在《水力發(fā)電》上發(fā)表了第一篇關(guān)于西南地區(qū)水電工程建設(shè)中的滑坡研究論文《壩址區(qū)滑坡問(wèn)題的處理方法》,1959 年,呂儒仁等(1959)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了第一篇關(guān)于西南地區(qū)泥石流研究論文《四川大型泥石流》,這些文章的發(fā)表從科學(xué)的視角揭開了地質(zhì)災(zāi)害的神秘面紗。 為有效防范地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程建設(shè)帶來(lái)的危害,原鐵道部在成都組建鐵科院西南研究所并成立泥石流防治研究組(王恭先等,1991),針對(duì)泥石流防治技術(shù)進(jìn)行專門攻關(guān)。 隨后,地質(zhì)、冶金、水利等部門及部分高等院校都相繼開展了與地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的研究,關(guān)于西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的研究論文先后開始發(fā)表,標(biāo)志著西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究進(jìn)入科學(xué)的軌道(馬君壽,1954;唐邦興,1980;王恭先等,1991)。

對(duì)西南地區(qū)滑坡的系統(tǒng)研究始于60 年代,通過(guò)對(duì)鐵路沿線一千余個(gè)中、大型規(guī)?；碌难芯?完成了對(duì)滑坡的成因、結(jié)構(gòu)、時(shí)代等類型劃分,并逐漸拓展到區(qū)域性滑坡的分類評(píng)價(jià),在此基礎(chǔ)上基于土工實(shí)驗(yàn)等手段對(duì)西南最為常見也最有代表性的降雨、地震誘發(fā)型滑坡開展了重點(diǎn)研究,為貴昆鐵路、成昆鐵路沿線大型滑坡的成因機(jī)制分析與防治提供了重要基礎(chǔ),探索了沉井抗滑擋墻、抗滑樁、垂直鉆孔群排水等滑坡治理技術(shù)方法,為后來(lái)滑坡的防治體系構(gòu)建積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)(王恭先等,1991)。1961 年,中國(guó)科學(xué)院在云南省東川市建立了西南地區(qū)第一個(gè)泥石流觀測(cè)站,開始對(duì)泥石流的形成機(jī)理及運(yùn)動(dòng)過(guò)程等開展系統(tǒng)研究,并獲得了許多泥石流發(fā)生時(shí)的一手觀測(cè)數(shù)據(jù),形成了東川蔣家溝泥石流動(dòng)力學(xué)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式等,為后來(lái)的云南蔣家溝泥石流防治工程設(shè)計(jì)提供了重要參考,也標(biāo)志著對(duì)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究從特征向機(jī)理研究邁出了一大步(李椷等,1979)。

表2 二十世紀(jì)七十年代以前西南地區(qū)發(fā)生的部分典型重大地質(zhì)災(zāi)害統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of some typical geological hazards in Southwest China before 1970s

受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展水平的限制,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害還缺乏足夠的調(diào)查研究經(jīng)驗(yàn),故這一時(shí)期對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的研究多針對(duì)某一種地質(zhì)災(zāi)害類型或單個(gè)地質(zhì)災(zāi)害的形態(tài)、性質(zhì)等基本特征,多以定性評(píng)價(jià)或一些簡(jiǎn)單的常規(guī)土工實(shí)驗(yàn)手段為主,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治手段也僅開展了一些探索,但這些成果切實(shí)解決了工程建設(shè)中地質(zhì)災(zāi)害防治中的許多實(shí)際問(wèn)題,形成的許多防治技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)公式等仍沿用至今,在今天的地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算與防治工程設(shè)計(jì)中仍是難以超越的經(jīng)典(唐邦興,1980;王恭先等,1991)。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害逐漸提升階段(1970—1999)

新中國(guó)成立后,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治越發(fā)受到重視,1989 年1 月4 日至8 日,由原國(guó)家科委、地質(zhì)礦產(chǎn)部共同發(fā)起和組織的“全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治工作會(huì)議”召開,標(biāo)志著地質(zhì)災(zāi)害防治進(jìn)入了新階段。為配合國(guó)際減災(zāi)十年行動(dòng),1990 年,原地礦部、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委聯(lián)合向各省(區(qū)、市)和有關(guān)部門印發(fā)了地礦部組織編制的《全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治工作規(guī)劃綱要(1990—2000 年)》,為全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究提供了重要指導(dǎo)。 在此基礎(chǔ)上,1999 年國(guó)土資源部第4 號(hào)部長(zhǎng)令頒布實(shí)施《地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法》,并開始實(shí)行建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估制度,隨后,西南五省市也出臺(tái)相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法,地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)警、工程治理等體系建設(shè)開始大力推進(jìn)。

二十世紀(jì)70 年代至末期,西南地區(qū)鐵路、公路及水電站等建設(shè)過(guò)程中遭遇的地質(zhì)災(zāi)害危害問(wèn)題凸顯,其中以成昆鐵路泥石流災(zāi)害最為典型。 1981年7 月8 日,四川省甘洛縣利子依達(dá)溝發(fā)生泥石流,沖毀成昆鐵路大橋并造成300 余人遇難,146 人受傷,直接經(jīng)濟(jì)損失2000 余萬(wàn)元(圖2),這些重大地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給鐵路和公路的安全運(yùn)營(yíng)敲響了警鐘(李椷等,1990;杜榕桓,1986)。 1982 年,原鐵道部聯(lián)合多家單位開展了鐵路沿線泥石流調(diào)查評(píng)價(jià)、形成機(jī)理、監(jiān)測(cè)預(yù)警及工程治理等專題研究,并對(duì)西南地區(qū)鐵路泥石流系統(tǒng)摸底建檔,這一時(shí)期極具特色的鐵路泥石流研究取得了系統(tǒng)性的成果,成效顯著,《鐵路泥石流溝判別、警報(bào)、防治、機(jī)理的研究》也因其在鐵路地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)中的很好應(yīng)用成效獲得1991 年“國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)”(譚炳炎,2005)。

圖2 1981 年四川省甘洛縣利子依達(dá)溝泥石流沖毀成昆鐵路(引自中國(guó)山洪災(zāi)害防治網(wǎng),1981)Fig.2 The debris flow of Lizi Yida gully in Ganluo County, Sichuan Province destroyed the Chengdu-Kunming railway in 1981

鐵路泥石流的研究帶動(dòng)了地質(zhì)災(zāi)害學(xué)科研究理論與方法的進(jìn)步,為半定量化地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)奠定了重要基礎(chǔ)(杜榕桓等,1981;譚炳炎等,1981,2005;陳俊虎等,1982;沈壽長(zhǎng)等,1984;易順民等,1996;殷躍平,1997、1998)。 據(jù)統(tǒng)計(jì),1984 年以前,川藏公路全線平均每年斷通164 天以上,其中1036 條泥石流溝、419 處滑坡及1525 處崩塌共威脅近3200 千米公路運(yùn)行安全,成為川藏公路安全運(yùn)行的最突出問(wèn)題(謝榮堯,1987;沈壽長(zhǎng)等,1996;唐邦興等,1996;游勇等,1997)。 此外,寶成鐵路、隴海鐵路等也在不同程度遭受地質(zhì)災(zāi)害破壞。 針對(duì)川藏公路和成昆鐵路沿線的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題(表3),相關(guān)部門針對(duì)性地成立了專門的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查研究機(jī)構(gòu)并開展針對(duì)性的地質(zhì)災(zāi)害觀測(cè)和模擬實(shí)驗(yàn)研究(姚一江,1985;陳循謙,1985;呂儒仁;1986;崔鵬,1991;唐川等,1991;謝洪,1992)。

表3 汶川地震誘發(fā)的部分典型災(zāi)難性同震滑坡統(tǒng)計(jì)表Table 3 Some typical catastrophic coseismic landslides induced by Wenchuan earthquake

在這一時(shí)期形成了系列地質(zhì)災(zāi)害基礎(chǔ)理論方法和針對(duì)性的勘察、設(shè)計(jì)及防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律研究也得到加強(qiáng),并基于觀測(cè)研究成果開展了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警研究,培養(yǎng)了一批專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害研究技術(shù)力量(杜榕桓等,1987;李鴻璉等,1989;章書成,1990;劉希林等,1993;崔鵬等,1991;殷躍平等,1994;蔣忠信等,1994;唐曉春,1995;杜榕桓等,1995;徐永良,1995;殷躍平等,1996;唐川等,1999)。 地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的問(wèn)題也引起了國(guó)土資源系統(tǒng)的重視,1999 年,原國(guó)土資源部第4 號(hào)部長(zhǎng)令頒布實(shí)施的《地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法》首次以法規(guī)的形式明確了地質(zhì)災(zāi)害防治責(zé)任,提出了“以防為主,防治結(jié)合”的方針,同時(shí)開展地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)縣1∶10萬(wàn)比例尺地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃及汛期地質(zhì)災(zāi)害排查等工作,如1999 年開展試點(diǎn)縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查區(qū)劃等,為地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防體系的建立奠定了重要基礎(chǔ),這也標(biāo)志著西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。 同時(shí),對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律研究也得到了政府部門重視,在前地礦部“六五”攻關(guān)項(xiàng)目中,專門成立“西南西北山地崩滑災(zāi)害研究”項(xiàng)目開展專項(xiàng)調(diào)查研究,為西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究奠定了重要基礎(chǔ)(王恭先等,1991)。

隨著認(rèn)識(shí)的深入,科學(xué)家們意識(shí)到了地質(zhì)災(zāi)害影響因素的復(fù)雜性特點(diǎn),并開始嘗試從與地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的影響因素入手對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)分析,開展了基于多學(xué)科理論與方法的融合研究探索,尤其是把區(qū)域性規(guī)律視為一定自然條件組合下的產(chǎn)物,并與西南地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、地震、降雨、氣候及人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等內(nèi)外動(dòng)力有機(jī)地聯(lián)系在一起,對(duì)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展、分類、分區(qū)等,提出了有益的見解(李德基,1996)。 同時(shí),在從定性研究向定量研究方面有了較大的轉(zhuǎn)變,基于力學(xué)模型構(gòu)建和數(shù)值模擬的定量研究有了較大進(jìn)展,基礎(chǔ)研究和防治技術(shù)的研究也有了飛躍式發(fā)展,基于遙感技術(shù)的新方法也開始得到應(yīng)用,開拓了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)的方向。 系統(tǒng)性和宏觀性是這一時(shí)期地質(zhì)災(zāi)害研究的最主要特點(diǎn),形成了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域發(fā)育規(guī)律、成因機(jī)制、致災(zāi)模式、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及工程防治等研究的系統(tǒng)性成果,為深入認(rèn)識(shí)西南地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律及定量評(píng)價(jià)起到了重要作用。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)認(rèn)識(shí)階段(2000 至今)

本世紀(jì)以來(lái)推動(dòng)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)認(rèn)識(shí)進(jìn)程的有三個(gè)重大標(biāo)志性事件:一是以自然資源部門為主的多尺度地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià),系統(tǒng)掌握了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害家底,極大地提升了對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律的認(rèn)識(shí)水平;二是三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治,是地質(zhì)災(zāi)害理論研究與防治技術(shù)相得益彰的重要助力,培養(yǎng)了一大批國(guó)內(nèi)知名的地質(zhì)災(zāi)害專家;三是汶川震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治,更新了人們對(duì)已有地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識(shí)水平,極大地推動(dòng)了特大型地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理研究與防治技術(shù)的進(jìn)步。

進(jìn)入21 世紀(jì)后,以自然資源部門為主導(dǎo)的西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)性調(diào)查大范圍鋪開,對(duì)區(qū)域性和重點(diǎn)地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律、機(jī)理及防治研究得到極大加強(qiáng)(唐邦興,2000;崔鵬等,2003,2004;黃潤(rùn)秋,2003,2005;程謙恭等,2004;陳曉清等,2006;陳紅旗,2007)。 隨著西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)縣市1∶10萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作的推進(jìn)(國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司等,2003;喬建平等,2000;唐川等,2001),遙感與GIS 技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)中也得到廣泛應(yīng)用(唐川等,2001;歐敏等,2005;劉洪江等,2005;張東明等,2011)。 到2002 年底,重慶市完成了三峽庫(kù)區(qū)15 個(gè)區(qū)縣地質(zhì)災(zāi)害綜合調(diào)查與監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)、四川省完成了古藺縣等22 個(gè)縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃、貴州省完成了大方縣等27 個(gè)縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃、云南省完成了寧蒗縣等22個(gè)縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃(國(guó)土資源部地質(zhì)環(huán)境司等,2003)。 2003 年國(guó)務(wù)院公布的《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》為地方主管職能部門推進(jìn)相關(guān)工作奠定了重要的法律依據(jù),標(biāo)志著地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系逐步走向規(guī)范化。 1∶10 萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本摸清了威脅到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的地質(zhì)災(zāi)害分布及特征,為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律認(rèn)識(shí)及針對(duì)性的地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)制研究奠定了重要基礎(chǔ)(黃潤(rùn)秋,2007;崔鵬,2007;陶云等,2009)。 同時(shí),地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防體系也得到了系統(tǒng)構(gòu)建。 在這樣的背景下,由地方國(guó)土資源部門牽頭推進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)、危險(xiǎn)性評(píng)估、群測(cè)群防體系構(gòu)建、工程防治及避讓搬遷等工作進(jìn)展順利,地質(zhì)災(zāi)害防治成效凸顯(殷躍平,2004;季偉峰等,2007)。 2005 年,基于縣市的 1 ∶5萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害較詳細(xì)調(diào)查在全國(guó)開展三個(gè)試點(diǎn)縣工作,其中包括了四川省丹巴縣和云南省新平縣。 隨后,該項(xiàng)工作在西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)縣陸續(xù)鋪開,僅“十三五”期間就完成了西南地區(qū)405 個(gè)縣市地質(zhì)災(zāi)害較詳細(xì)調(diào)查工作。 隨著2020 年西藏自治區(qū)74 個(gè)縣市地質(zhì)災(zāi)害較詳細(xì)調(diào)查工作的完成,標(biāo)志著西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害家底清查工作告一個(gè)段落。

三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治是西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)防治拉開帷幕的重要標(biāo)志,自三峽水電站工程開工建設(shè)以來(lái),庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題愈發(fā)突出,2001年,國(guó)務(wù)院?jiǎn)?dòng)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治,庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害工程治理、搬遷避讓、監(jiān)測(cè)預(yù)警等綜合防治措施全面推進(jìn),到2019 年底,通過(guò)第二期和第三期地質(zhì)災(zāi)害防治,累計(jì)工程治理崩塌滑坡465 處,基于3049 處監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)基本建成(汪華斌等,1998;張加桂,2001;殷躍平,2002)。 通過(guò)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治,創(chuàng)新了以鏈子崖危巖等為代表的系列地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)方法和監(jiān)測(cè)預(yù)警體系,研發(fā)了多種裝備,培養(yǎng)了一大批專業(yè)人才,對(duì)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害綜合防治技術(shù)水平的提升具有重要意義(何太蓉等,2004;殷躍平等,2004;陳劍等,2005)。

2008 年5 月12 日發(fā)生在四川省的里氏8.0 級(jí)汶川大地震是推動(dòng)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)研究的另一個(gè)重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),汶川地震誘發(fā)的大量同震滑坡、崩塌等次生地質(zhì)災(zāi)害不僅造成大量人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失,還導(dǎo)致震區(qū)在未來(lái)十余年間地質(zhì)災(zāi)害依舊頻發(fā),特別是汶川震區(qū)泥石流的高頻、大規(guī)模等特點(diǎn)顛覆了對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害的認(rèn)識(shí),難以用傳統(tǒng)泥石流動(dòng)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算的(殷躍平,2008;黃潤(rùn)秋等,2008;Tang 等,2012;Fan 等,2019、2021;花利忠等,2008;鐵永波,2009;謝洪等,2009;許強(qiáng)等,2010;陶舒等,2015;喬建平等,2016)。 在這樣的背景下,對(duì)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的重新認(rèn)識(shí)和防治被提到了前所未有的高度,針對(duì)震后地質(zhì)災(zāi)害研究的一些新理論和新思路在這一時(shí)期得到很好的創(chuàng)新和實(shí)踐,特別是在震區(qū)泥石流防治設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)更新、設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新等方面取得了新的突破,形成了一系列針對(duì)震區(qū)泥石流的新型防治技術(shù),對(duì)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制、成災(zāi)模式、物質(zhì)輸移規(guī)律及長(zhǎng)期災(zāi)害效應(yīng)認(rèn)識(shí)等方面有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),在全國(guó)乃至全球都產(chǎn)生了極大的影響力,極大地推動(dòng)了西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害理論研究與防治方法進(jìn)步(Huang et al., 2013;黃潤(rùn)秋等,2010、2011;殷躍平等,2014、2017;許強(qiáng)等,2010;許沖等,2008、2010;唐川,2010;崔鵬,2011;孫萍等,2011;喬建平等,2016)。

地質(zhì)災(zāi)害在多致災(zāi)因素耦合下的致災(zāi)過(guò)程往往超出人們的預(yù)料,特別是一些極具西南特色的高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害及其引發(fā)的鏈?zhǔn)叫?yīng)充分體現(xiàn)了西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)理的復(fù)雜性。 如2018 年發(fā)生在金沙江西藏境內(nèi)的白格滑坡形成鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害,對(duì)下游四川省、云南省境內(nèi)造成巨大影響,波及范圍達(dá)數(shù)百公里(圖3)。 21 世紀(jì)以來(lái),對(duì)已發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害隱患已基本實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)可控,學(xué)者們的目光開始轉(zhuǎn)向隱蔽性強(qiáng)、常規(guī)調(diào)查手段難實(shí)現(xiàn)、成災(zāi)范圍廣的重大地質(zhì)災(zāi)害及其鏈?zhǔn)叫?yīng),近年來(lái)取得了較多的進(jìn)展,特別是遙感技術(shù)在高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害的識(shí)別與調(diào)查方面得到了較好的應(yīng)用,在地質(zhì)災(zāi)害鏈分類、成災(zāi)模式及動(dòng)力過(guò)程模擬等方面也有了深入的認(rèn)識(shí)(崔鵬等,2021;殷躍平,2000;王成華等,2002;靳德武等,2004;康志成等,2004;陳曉清等,2004;陳寧生等,2006,2010;許強(qiáng)等,2008;劉春玲等,2010)。 相關(guān)研究對(duì)西南地區(qū)重大工程區(qū)與重點(diǎn)流域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范、重大地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別及防治技術(shù)研究奠定了重要基礎(chǔ),有力推動(dòng)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害從“摸家底”向“控風(fēng)險(xiǎn)”轉(zhuǎn)變,向“類白格滑坡”的跨省界流域鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害形成機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)防范研究轉(zhuǎn)變,極大地推動(dòng)了學(xué)科理論的發(fā)展(許強(qiáng)等,2012,2020;游勇等,2012;張永雙等,2013,2019,2020,2021,2022;何雨晴等,2016;黃潤(rùn)秋等,2017;殷躍平等,2020;李濱等,2020;崔鵬等,2021;尹云鶴等,2021;劉文等,2021;朱賽楠等,2021)。 這一時(shí)期對(duì)西南地區(qū)不同類型災(zāi)害的區(qū)域分布規(guī)律、成因機(jī)制及主要成災(zāi)模式的認(rèn)識(shí)水平明顯提升,大量的地質(zhì)災(zāi)害原位實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)物理模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬手段的針對(duì)性和科學(xué)性更強(qiáng),地質(zhì)災(zāi)害研究從定性向定量轉(zhuǎn)變?nèi)〉昧碎L(zhǎng)足進(jìn)步,形成了從調(diào)查評(píng)價(jià)-監(jiān)測(cè)預(yù)警-風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估-防控技術(shù)融合的地質(zhì)災(zāi)害防控技術(shù)體系。 特別是在航空技術(shù)飛速發(fā)展的背景下,基于多源數(shù)據(jù)的“空-天-地”一體化技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,InSAR、光學(xué)遙感、機(jī)載LiDAR 等新技術(shù)極大提升了對(duì)西南高山峽谷地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的識(shí)別與調(diào)查精度,為西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查從高精度向精細(xì)化調(diào)查邁進(jìn)奠定了重要基礎(chǔ)(許強(qiáng)等,2010;趙聰?shù)?2021;王家柱等,2021)。

圖3 金沙江白格滑坡形成鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害(徐偉攝)Fig. 3 The Baige landslide in Jinsha River forms a chain geological hazard (Photo taken by Xuwei)

3 西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究展望

經(jīng)過(guò)幾代地質(zhì)人的努力,對(duì)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的研究已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步,在地質(zhì)災(zāi)害理論方法體系構(gòu)建、應(yīng)用實(shí)踐等方面均取得了明顯成效,對(duì)西南地區(qū)城鎮(zhèn)、重大工程及百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全保護(hù)起到了極為重要的作用。 隨著全國(guó)新一輪西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查工作的全面完成,西南地區(qū)已開展400 個(gè)縣市1∶5 萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查(其中重慶市41 個(gè)、四川省122 個(gè)、貴州省88 個(gè)、云南省75個(gè)、西藏自治區(qū)74 個(gè))將對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害隱患風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)有更為系統(tǒng)地掌握,“從注重災(zāi)后救助向注重災(zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變、從減少災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)變”的防災(zāi)減災(zāi)理念將為西南地區(qū)的高效地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)起到重要作用(自然資源部,2021)。 但是,西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害形成及成災(zāi)過(guò)程的復(fù)雜性也是擺在科學(xué)家們面前的客觀難題,特別是對(duì)揭示地質(zhì)災(zāi)害的控災(zāi)條件、成因機(jī)制及成災(zāi)模式,解決“地質(zhì)災(zāi)害隱患在哪里”、“災(zāi)害何時(shí)發(fā)生”等防災(zāi)減災(zāi)中關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題,還有很長(zhǎng)的路要走,需要從地球系統(tǒng)科學(xué)的視角提升內(nèi)外動(dòng)力耦合作用下西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)理認(rèn)識(shí)水平,破解對(duì)高位地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與識(shí)別技術(shù)、重大鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控技術(shù)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警模型等方面存在的薄弱環(huán)節(jié)。

3.1 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)外動(dòng)力耦合孕災(zāi)機(jī)制研究

西南地區(qū)地震、降雨、冰川活動(dòng)、凍融風(fēng)化及人類工程活動(dòng)等控災(zāi)的內(nèi)外動(dòng)力極為復(fù)雜,這些控災(zāi)因子在時(shí)間和空間上還存在多種耦合作用,故對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律的系統(tǒng)總結(jié)與成因機(jī)制認(rèn)識(shí)仍存在一定難度,尚未形成系統(tǒng)的區(qū)域性總結(jié)成果。 一方面要加強(qiáng)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)律總結(jié)研究并深入分析內(nèi)外動(dòng)力耦合作用下的控災(zāi)機(jī)制,形成不同類型地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)模式,為成因機(jī)制認(rèn)識(shí)提供基礎(chǔ)。 另一方面要加強(qiáng)構(gòu)建西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景數(shù)據(jù)庫(kù)并形成系列圖集,在“地質(zhì)大數(shù)據(jù)”基礎(chǔ)上開展地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律與相關(guān)孕災(zāi)背景數(shù)據(jù)的智能挖掘與分析,實(shí)現(xiàn)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害趨勢(shì)快速研判。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)區(qū)劃研究

隨著西南地區(qū)國(guó)家多項(xiàng)重大戰(zhàn)略的密集部署和實(shí)施,如何在地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)的西南地區(qū)通過(guò)科學(xué)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為規(guī)劃選址提供依據(jù)意義重大。 目前已初步實(shí)現(xiàn)1∶5 萬(wàn)縣域尺度地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查,也探索了1∶1 萬(wàn)更高精度的重點(diǎn)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),并初步形成了相應(yīng)的方法體系,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)已向風(fēng)險(xiǎn)管控邁進(jìn)。 對(duì)更大的區(qū)域尺度而言,如何根據(jù)不同的孕災(zāi)背景條件而選取不同的合理指標(biāo)和模型開展地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與區(qū)劃,需要在地質(zhì)背景分析的基礎(chǔ)上探索新的思路。 下一步要加強(qiáng)西南地區(qū)多地貌單元、多孕災(zāi)背景及多尺度地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃模型構(gòu)建,形成考慮不同孕災(zāi)背景、不同地貌單元的不同精度地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與區(qū)劃方法,實(shí)現(xiàn)基于地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量變化的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果動(dòng)態(tài)更新,為區(qū)域重大戰(zhàn)略規(guī)劃過(guò)程中的相對(duì)“安全島”確定提供科學(xué)依據(jù)。

3.3 高山、極高山區(qū)高位地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別技術(shù)

隨著近年來(lái)遙感技術(shù)的飛速發(fā)展,基于光學(xué)影像識(shí)別、InSAR 監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)航拍等多源遙感技術(shù)已在地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別與調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用,很大程度上提高了對(duì)西南復(fù)雜山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的早期識(shí)別能力。 但由于西南山區(qū)地形地貌極為復(fù)雜,許多高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)育在高山、極高山地區(qū)及高陡河谷坡肩部位,在冰川、冰雪及高寒凍融作用下形成高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害,不但災(zāi)害規(guī)模大、危害范圍廣,而且隱蔽性極強(qiáng),難以通過(guò)常規(guī)的調(diào)查技術(shù)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別與調(diào)查,急需在多源遙感技術(shù)上實(shí)現(xiàn)新的突破。 西南地區(qū)未來(lái)地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別的重點(diǎn)對(duì)象應(yīng)聚焦高山和極高山地區(qū)的冰巖崩、冰湖、高位滑坡及泥石流物源識(shí)別與調(diào)查技術(shù)創(chuàng)新,除了識(shí)別這類災(zāi)害的變形特征、確定其分布位置、評(píng)價(jià)其潛在規(guī)模外,還要預(yù)測(cè)其活動(dòng)趨勢(shì),評(píng)估其潛在的鏈?zhǔn)叫?yīng)及影響范圍,還要在高山和極高山地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查技術(shù)和方法上進(jìn)行思路、技術(shù)創(chuàng)新和裝備研發(fā),并形成一系列技術(shù)規(guī)范,為這類地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控決策提供科學(xué)參考。

3.4 西南特大地質(zhì)災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)防控研究

經(jīng)過(guò)自然資源主管部門的多輪調(diào)查評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)預(yù)警、避讓搬遷及工程治理等綜合防治手段,那些有直接威脅對(duì)象的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)已基本可控,目前造成重大災(zāi)害的往往是鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害,但由于地質(zhì)災(zāi)害鏈隱蔽性極強(qiáng)、成因機(jī)制復(fù)雜,目前尚未形成成熟的調(diào)查研究方法,故對(duì)這類高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害的機(jī)理研究仍是一個(gè)難點(diǎn),在很大程度上限制了對(duì)這類災(zāi)害的有效防范。 特別是類似雅魯藏布江這類跨國(guó)界流域、金沙江這類跨省界流域的地質(zhì)災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)防范急需開展深入研究。 從技術(shù)層面看,需要加強(qiáng)對(duì)特大型高位遠(yuǎn)程地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理研究,揭示地質(zhì)災(zāi)害在不同階段的運(yùn)動(dòng)機(jī)制規(guī)律,提出鏈?zhǔn)綖?zāi)害成災(zāi)模式,構(gòu)建鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)體系,并形成完善的理論方法。 從管理層面看,跨界流域鏈?zhǔn)降刭|(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范需要相關(guān)影響的地區(qū)之間建立聯(lián)動(dòng)防控機(jī)制,在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成前做好相應(yīng)的防范預(yù)案,在災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成后能實(shí)現(xiàn)空間和時(shí)間上的災(zāi)情信息及時(shí)發(fā)布與共享。 不管是技術(shù)層面還是管理層面的視角,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的多學(xué)科交叉研究與風(fēng)險(xiǎn)的多地區(qū)聯(lián)動(dòng)配合將是下一步攻關(guān)的重點(diǎn)方向。

3.5 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)方法創(chuàng)新與預(yù)警模型智能優(yōu)化研究

“十三五”期間西南地區(qū)累計(jì)建成普適性地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)5 萬(wàn)余處,“十四五”期間對(duì)區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)“天網(wǎng)”會(huì)基本建成,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確率提升將會(huì)起到重要作用。 但由于西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景極為復(fù)雜,不同地區(qū)的地質(zhì)和降雨條件差異性極大,加之不同類型災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)理差異,對(duì)不同類型地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)與設(shè)備研發(fā)仍存在一些卡脖子問(wèn)題。 隨著地質(zhì)災(zāi)害海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取,如何針對(duì)不同地質(zhì)災(zāi)害差異特征建立針對(duì)性的預(yù)警模型,充分融入人工智能分析技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害變形特征的快速分析與預(yù)警模型智能優(yōu)化是下一步要重點(diǎn)攻關(guān)方向。同時(shí),要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)崩塌的監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與設(shè)備研發(fā),解決目前崩塌發(fā)生時(shí)臨災(zāi)預(yù)警時(shí)間短而缺乏有效設(shè)備的難題。 進(jìn)一步創(chuàng)新泥石流智能監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù),從傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析向智能圖像識(shí)別方向轉(zhuǎn)變,提高泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警的精準(zhǔn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量約占全國(guó)總數(shù)量的1/3,地質(zhì)災(zāi)害類型多樣,主要以滑坡、崩塌、泥石流三類地質(zhì)災(zāi)害為主,是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū),也是我國(guó)區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害和重大地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū),地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)背景復(fù)雜、成災(zāi)機(jī)制多樣,為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害防治帶來(lái)極大困難。 二十世紀(jì)以來(lái),相關(guān)研究形成的西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及經(jīng)驗(yàn)公式等在全國(guó)其它地方得到廣泛推廣和應(yīng)用,引領(lǐng)了地質(zhì)災(zāi)害學(xué)科發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步,在我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)史上具有舉足輕重的作用。

(2)圍繞工程建設(shè)的地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)是推動(dòng)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害理論和方法進(jìn)步的重要?jiǎng)恿?從早期的“川藏公路”、“成昆鐵路”、“三峽水電工程”,再到如今的“川藏鐵路”、“雅下水電工程”等一系列國(guó)家重大工程的規(guī)劃實(shí)施,地質(zhì)災(zāi)害研究都聚焦重大工程防災(zāi)減災(zāi)而開展,地質(zhì)災(zāi)害研究也經(jīng)歷了從解決實(shí)際問(wèn)題到理論與應(yīng)用并重,從早期對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的初步認(rèn)識(shí)到如今的系統(tǒng)掌握,并形成了在不同時(shí)期對(duì)不同工程建設(shè)防災(zāi)減災(zāi)的系列思路與技術(shù),也為如今地質(zhì)災(zāi)害綜合防治體系的更成熟和完善奠定了重要基礎(chǔ)。

(3)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)已開始從地質(zhì)災(zāi)害救助向地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防控轉(zhuǎn)變,在地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)方面也形成了基于光學(xué)遙感解譯、InSAR 監(jiān)測(cè)、機(jī)載LiDAR 測(cè)繪、地面調(diào)查、地下探測(cè)等手段的“空-天-地”一體化綜合調(diào)查體系,推動(dòng)西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)進(jìn)入新階段。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),“十三五”期間累計(jì)建成5 萬(wàn)余處地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn),群測(cè)群防員數(shù)量多達(dá)10 萬(wàn)余人,龐大的地質(zhì)災(zāi)害防治體系建設(shè)取得了顯著成效。 但隨著鄉(xiāng)村振興等國(guó)家重大戰(zhàn)略的實(shí)施,山區(qū)城鎮(zhèn)與工程建設(shè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的擾動(dòng)不可避免,西南地區(qū)仍是未來(lái)全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治的重點(diǎn)地區(qū),加大區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)防治和重點(diǎn)工程區(qū)地質(zhì)災(zāi)害綜合治理是今后防災(zāi)減災(zāi)的重點(diǎn)。

致謝:論文撰寫過(guò)程中得到了重慶市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、四川省國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)與地質(zhì)災(zāi)害防治研究院、貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院、云南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院及西藏自治區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的大力支撐,博士研究生盧佳燕、魯拓、寧志杰,碩士研究生李光輝、向炳霖、楊昶、李果等參與了論文中的文獻(xiàn)收集與整理及圖、表編制與統(tǒng)計(jì)工作,在此一并感謝。