灾害链理论在地质灾害防治中的应用

王志超，马金根，纪海锋

灾害链理论在地质灾害防治中的应用

王志超，马金根，纪海锋

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都610072）

近年来，我国大规模的链式地质灾害频发，灾害链研究正成为灾害学研究的热点。灾害链的研究在灾害的预测预警，灾害过程分析和灾后防治中起到了巨大的作用。本文对灾害链理论进行了较系统的介绍，并以万工 “7.27” 地质灾害为例对其链式发育特征进行了阐述，对灾害防治中采用的断链、削弱、对信息流的重视等策略进行了分析。

地质灾害；灾链类型；信息流；综合防治

近年来，我国规模巨大的链式地质灾害频发；我国东南沿海几乎每年遭遇的台风-风暴潮-暴雨-崩塌、滑坡、泥石流灾害，“5·12”地震后多处发生的地震-崩滑-堰塞湖-溃决-泥石流灾害，甘肃舟曲暴雨-泥石流-堰塞湖等一系列灾害链。在复杂的环境因素影响下，较大规模的灾害发生后，其内蕴的物质和能量的扩散、转化、消退必然是一个复杂的演绎过程。

目前国内外已有许多学者从不同的角度对灾害链的概念、机理及防治方面进行了研究。国外关于灾害链的研究主要是在地震灾害链方面，国内上世纪80年代开始提出灾害链的理论概念，2006年以来全国范围有多次灾害链方面的学术研讨会举行，并有多本灾害链方面的专著出版。同时，以GIS系统为平台、依托区域地质灾害调查成果的全国范围的地质灾害气象预警系统已初步建立。

1　灾害链理论的基本概念

1.1灾害链的定义

郭增建等提出“灾害链是研究不同灾害相互关系的学科，是由这一灾害预测另一灾害的学科”。肖盛燮等将灾害链定义为“将宇宙间自然或人为等因素导致的各类灾害，抽象为具有载体共性反映特性，以描绘单一或多灾种的形成、渗透、干涉、转化、分解、合成、耦合等相关的物化流信息过程，直至灾害发生给人类社会造成损失和破坏等各种链锁关系的总和。”郑大玮等进一步将灾害链的涵义进行了扩展：“广义灾害链指灾害系统在孕育、形成、发展、扩散和消退的全过程中与其它灾害系统之间，各致灾因子和影响因子相互之间，以及这些因子与承灾体之间各种正反馈与负反馈链式效应的总和”。

本文更多的借鉴了广义灾害链的定义，认为灾害链是环境与灾害系统之间以及灾害系统内部的一个物质与能量的转化过程。地质灾害链的研究是大气学、地质学、工程学等多门学科的交叉和融合的过程。

1.2灾害链的分类

地质灾害链可按诱发因素、时空分布特征、害链规模、表现形式与流的特征、发生过程等不同特性进行分类。

诱发因素，地质灾害链可划分为内动力地质灾害链、外动力地质灾害链、人类工程活动地质灾害链以及复合型地质灾害链。比如由地震等内动力地质作用引发的灾害链可归类为内动力地质灾害链，由降雨等外动力地质作用引起的灾害链可定义为外动力地质灾害链。

时空分布特征，地质灾害链可分类为空间链和时空链，如“5·12”地震重灾区北川、映秀、汶川等沿龙门山断裂带集中展布，可定义为一条空间链；具体到由地震引发的崩滑进而形成堰塞湖等一系列在时间上有先后，在空间上相依托，在成因上相互联系的几种灾害组成的灾害链可定义成时空链。

照地质灾害链的表现形式与流的特征，从灾害作用于物质实体、经济系统、社会系统的角度，可以分别表现为物质能量流、经济流和社会信息流。

灾害链发生过程，地质灾害链可划分为孕育、激发（转化）、成灾和（治理）消退几个较完整的阶段。

此外，肖盛燮等人按照链式效应的形态特征将灾害链划分为崩裂滑移链、周期循环链、波动袭击链、放射杀伤链等8种灾害链。随着人们对灾害的本质和对灾害链特征认识的不断深入，灾害链分类将逐渐变得越来越科学和准确。

1.3灾害链的应用

地质灾害链的研究最终是为了地质灾害链的防治，灾害链的防治也应当贯彻“以防为主，防治结合”的原则。近年来，灾害链理论在灾害监测与预警、灾害综合防治方面都起到了巨大的作用。

2003年6月，中央气象台和中国地质环境监测总院合作建立了国家级地质灾害气象预警业务，该预警业务即以降雨与地质灾害的链式关系为主要考量因素，综合地质条件、地理等要素建成，该项业务的开展为全国范围内有效减轻地质灾害造成的损失作出了重要贡献。目前我国对地质灾害点的常规监测内容除变形监测外，以降雨为主的环境量监测也是基于降雨与地质灾害发生的密切关系。

此外，不同类别的地质灾害链揭示了链式地灾的不同发育特征和属性，灾害防治过程中我们可以据此选择包括断链、削弱、转移、规避、接受等应对灾害链的不同策略。

图1　“7.27” 地质灾害全景

2　灾害链理论在万工“7·27”地质灾害防治中的应用

“7.27” 地质灾害是万工集镇大沟上段右岸的强风化玄武岩土体，在降雨的影响下高速崩滑，沿沟谷高速运动，坡体在运动过程中解体转化成碎屑流，当运动到沟谷中段时，因沟道在此向右偏转，在强大的惯性下，部分碎屑流体冲向左岸斜坡，将原双合村一组居民房屋掩埋；另一部分碎屑流体急剧堆积，短暂停顿后，冲向集镇后缘，整个灾害过程中表现出了明显的链式发育特征（图1）。

2.1“7.27”地质灾害链式发育特征分析

“7.27”地质灾害链可按诱发因素、时空分布特征、害链规模、表现形式与流的特征、发生过程等不同特性进行分类。如按诱发因素“7.27”地质灾害链可定义为复合型地质灾害链；按时空分布特征可归类为时空链；按表现形式与流的特征则囊括了物质能量流、经济流和社会信息流等内容；按灾害链发生的过程，可划分为孕育、激发（转化）、成灾和（治理）消退几个较完整的阶段；按害链规模则可定义为四级地质灾害链，即单条冲沟地质灾害链等等。

2.1.1地质灾害链诱发因素分析

“7.27”地质灾害孕育过程中受到了内外动力地质作用和人类活动几种因素的综合作用。持续高强度降雨是诱发“7.27”地灾的主要因素，从气象记录来看，万工滑坡发生前10天有三次明显的降雨过程，累计降水量245.3mm，其中7月25号凌晨1点至9点的小时强暴雨过程，累计降雨量达到89.8mm，超过了50年一遇的8小时设计暴雨；汉源县为汶川地震的重灾区，汉源县城至万工一带地震影响烈度为Ⅷ度，万工集镇后坡大沟及两侧坡体受“5.12”地震的影响局部出现了岩土体松动和变形，为雨水入渗提供了有利条件；大沟后缘古堆积体外侧建有环山引水渠，后缘坡体受到饮水和灌溉等人类活动的明显影响。因此，按灾害链的诱发因素，“7.27”地质灾害链可定义为复合型地质灾害链。

3.1.2地质灾害链时空分布特征

从时空分布特征看，“7.27”地质灾害为大沟上游二蛮山高陡边坡在高强度、持续降雨的诱发下产生的突发滑坡，滑坡在运动过程中解体转化为碎屑流，同时，大沟流域内堆积的松散岩土体受降雨等因素的影响发生多次小规模的泥石流和垮塌。整个灾害过程中，由于降雨、滑坡、碎屑流、泥石流等各类灾害（因子）之间相互激发和转化，形成了一系列在时间上有先后，在空间上彼此相依，在成因上相互联系，以“暴雨-崩滑-碎屑流（泥石流）-致灾”为主要表现形式的时空灾害链（见图2）。其特点是前一种灾害作为后一种灾害的激发因素依次出现。

2.1.3地质灾害链的表现形式与流的特征

灾害孕育和发生时我们首先关注的一般是其物质能量流，“7.27” 灾害规模巨大，堆积物沿沟堆积长约1 720m，高差682m，体积约240万m3。“7.27”地质灾害给万工集镇经济体系造成了巨大的损害，灾害造成了万工乡双合村一组原住居民住房9户损毁，20名村民失踪；灾害直接影响万工集镇109户移民及万工明德小学房屋，并破坏万工集镇生产用地约35亩。同时，伴随着作用于社会系统的物质能量流，还形成了灾害链的信息流，“7.27”地质灾害给万工人民造成了较大的心理创伤，导致集镇人民对灾害的认识产生扭曲和扩大，扭曲或不实的信息容易导致心理恐慌和社会秩序失控，为后期工程治理和恢复生产带来极大的困难。

图2　万工“7.27”“暴雨-崩滑-碎屑流（泥石流）-致灾”地质灾害链

图3　“7.27”地质灾害综合防治效果图

2.1.4地质灾害链的发生过程

按灾害链发生的过程，“7.27”地质灾害链可划分为孕育、激发（转化）、成灾和（治理）消退等几个阶段（图2）。

大沟为陡峻的宽槽谷地形，沟道平均坡度约30°，大沟流域陡峻的地形有利于滑坡等地质灾害的形成；大沟右侧为二叠系玄武岩地层，表部为强风化残坡积碎石土，左侧为二叠系下统阳新灰岩顺向坡，灰岩与玄武岩间为平行不整合接触，大沟槽谷内充分的物质基础对滑坡形成有利。因此，大沟流域的地形地质条件为滑坡等地质灾害的孕生提供了充分的基础。当受到持续性降雨等因素的激发时则促成了崩滑现象的突然发生，在运动过程中灾害形式转化为碎屑流，碎屑流流通过程中遭遇了承灾对象，事实上确认了灾害的发生。后期采用合理的防治措施后，地质灾害链的影响则逐渐消退。

2.2“7.27” 地质灾害综合防治方案

根据前期的地质调查和分析，大沟流域可能出现的地质灾害链主要有：①大沟内松散堆积物“降雨-泥石流（小规模垮塌）”灾链；②大沟流域局部坡体表面松散堆积“降雨-坡面流”灾链；③大沟沟源二蛮山古堆积体前缘局部变形失稳形成“降雨-滑坡～碎屑流”灾链；④大沟后缘右侧玄武岩边坡“崩塌-碎屑流”灾链。

结合前文对链式地质灾害防治思路的分析，万工地质灾害综合防治方案采用了以雨量监测和变形监测为主的安全监测手段，有针对性的采取了包括断链、削弱、转移、规避、接受等应对灾害链的不同策略（图3）。

2.2.1综合防治断链、削弱等减灾策略

对应于灾害链的发生，减灾的关键是找到诱发灾害的关键致灾因子或触发条件，在孕灾阶段，当成灾物质还很少或能量还很小的时候，从源头断链以阻止或削弱灾害的发生。

结合前文分析，持续高强度降雨是大沟流域内各类地质灾害的主要诱发因素，因此万工综合防治方案在大沟流域高程1 710、1 320m、1 165m及集镇外围设置了多条截排水沟，以截断或削弱降雨这一主要诱发因素对地质灾害链的物质和能量输入。大沟流域内二蛮山古堆积体、后缘右侧玄武岩边坡和沟床中的松散堆积物等多处于灾害链的孕育阶段，成灾物质还很少或能量处于蓄积过程中，因此综合防治方案采取了抗滑桩和锚索、锚杆等固源，沟床内松散堆积物清挖等措施，起到清除或削弱风险源的作用。

2.2.2综合防治转移（疏导）策略

转移指将灾害链设法转移到对人类安全威胁较轻的地域。具体到灾害治理过程中，就要求对泥石流等灾害的运动特性有深刻的认识，运用排导槽等手段起到“四两拨千斤”的作用。万工综合防治方案排导槽就充分利用了大沟左岸高程1 000～1 050m左右的负地形修建而成（图4），将可能发生的泥石流引排入远离万工集镇的库区。

2.2.3综合防治规避策略

规避分为空间规避和时间规避两个层面。“7.27”灾后，大沟流域内原双合村二组村民直接面临来自后方泥石流等地质灾害的威胁，结合万工集镇整体规划方案，综合防治过程采取了搬迁处理的方案。大沟流域内土地复垦区域在汛期局部易受泥石流，小规模垮塌的影响，对这部分区域可采取时间规避手段，即避开汛期危险时段。

2.2.4综合防治接受策略

对于风险可能性较大，但危害较轻且减灾成本较高时，可采取接受策略。大沟流域内存在多处零星分布且易发程度较高的小规模崩滑体、小型冲沟等，多位于大沟两侧岸坡中上部，远离人居且治理成本较大，可采取接受策略。

2.2.5综合防治中对信息流的重视

要充分重视灾后信息流的作用。信息本身并不能对物质实体直接造成破作用，但信息却可以调动物质和能量。正确的信息能有助于客观的认识灾害的发生和演变过程，保持正常的社会秩序与心理健康，减轻次生和衍生灾害。“7.27”灾后移民工作给灾害防治工程造成了很大的影响，万工综合防治方案集镇后缘拦挡桩群不仅对来自后方的地质灾害有巨大的拦截作用，在灾后安抚受灾人民心理、说服重建后搬迁入住等方面更发挥了重要的作用。

图4　排导槽所在位置（开挖前）负地形

3　结语

用系统的普遍联系和发展的观点看待各种地质灾害之间的相互关系是地质灾害链研究的出发点，灾害链理论是一种动态的分析方法，区别于一般传统的静态分析方法。灾害防治很难做到对整个地质灾害链面面俱到，对灾害链的系统研究有助于我们在地质灾害调查和分析中抓住主要矛盾，分析和研究地质灾害链条中的主要诱发因素和关键环节，做好灾害监测和预警，有助于针对地质灾害链表现出来的不同特性采取相应的防治策略，这也是一般地质灾害调查的难点。

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TheApp lication of Disaster Chain Theory to Geohazard Prevention and Cure

WANG Zhi-chaoMA Jin-genJIHai-feng
（Chengdu Hydroelectric Investigation&Design Institute，CHECC，Chengdu610072）

Study of disaster chain is of importance to disaster forecasting，warning and prevention and cureof disaster.Thispaper introducesdisaster chain theory by the example of 7.27Wangong geohazard.

disaster chain theory；geohazard；information flow；application；

P642.2

A

1006-0995（2014）03-0232-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.02.018

2014-05-04

王志超（1981-），男，河北保定人，工程师，主要从事环境地质、岩土工程勘察工作