災害鏈理論在地質災害防治中的應用

王志超，馬金根，紀海鋒

災害鏈理論在地質災害防治中的應用

王志超，馬金根，紀海鋒

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，成都610072）

近年來，我國大規模的鏈式地質災害頻發，災害鏈研究正成為災害學研究的熱點。災害鏈的研究在災害的預測預警，災害過程分析和災后防治中起到了巨大的作用。本文對災害鏈理論進行了較系統的介紹，并以萬工 “7.27” 地質災害為例對其鏈式發育特征進行了闡述，對災害防治中采用的斷鏈、削弱、對信息流的重視等策略進行了分析。

地質災害；災鏈類型；信息流；綜合防治

近年來，我國規模巨大的鏈式地質災害頻發；我國東南沿海幾乎每年遭遇的臺風-風暴潮-暴雨-崩塌、滑坡、泥石流災害，“5·12”地震后多處發生的地震-崩滑-堰塞湖-潰決-泥石流災害，甘肅舟曲暴雨-泥石流-堰塞湖等一系列災害鏈。在復雜的環境因素影響下，較大規模的災害發生后，其內蘊的物質和能量的擴散、轉化、消退必然是一個復雜的演繹過程。

目前國內外已有許多學者從不同的角度對災害鏈的概念、機理及防治方面進行了研究。國外關于災害鏈的研究主要是在地震災害鏈方面，國內上世紀80年代開始提出災害鏈的理論概念，2006年以來全國范圍有多次災害鏈方面的學術研討會舉行，并有多本災害鏈方面的專著出版。同時，以GIS系統為平臺、依托區域地質災害調查成果的全國范圍的地質災害氣象預警系統已初步建立。

1　災害鏈理論的基本概念

1.1災害鏈的定義

郭增建等提出“災害鏈是研究不同災害相互關系的學科，是由這一災害預測另一災害的學科”。肖盛燮等將災害鏈定義為“將宇宙間自然或人為等因素導致的各類災害，抽象為具有載體共性反映特性，以描繪單一或多災種的形成、滲透、干涉、轉化、分解、合成、耦合等相關的物化流信息過程，直至災害發生給人類社會造成損失和破壞等各種鏈鎖關系的總和。”鄭大瑋等進一步將災害鏈的涵義進行了擴展：“廣義災害鏈指災害系統在孕育、形成、發展、擴散和消退的全過程中與其它災害系統之間，各致災因子和影響因子相互之間，以及這些因子與承災體之間各種正反饋與負反饋鏈式效應的總和”。

本文更多的借鑒了廣義災害鏈的定義，認為災害鏈是環境與災害系統之間以及災害系統內部的一個物質與能量的轉化過程。地質災害鏈的研究是大氣學、地質學、工程學等多門學科的交叉和融合的過程。

1.2災害鏈的分類

地質災害鏈可按誘發因素、時空分布特征、害鏈規模、表現形式與流的特征、發生過程等不同特性進行分類。

誘發因素，地質災害鏈可劃分為內動力地質災害鏈、外動力地質災害鏈、人類工程活動地質災害鏈以及復合型地質災害鏈。比如由地震等內動力地質作用引發的災害鏈可歸類為內動力地質災害鏈，由降雨等外動力地質作用引起的災害鏈可定義為外動力地質災害鏈。

時空分布特征，地質災害鏈可分類為空間鏈和時空鏈，如“5·12”地震重災區北川、映秀、汶川等沿龍門山斷裂帶集中展布，可定義為一條空間鏈；具體到由地震引發的崩滑進而形成堰塞湖等一系列在時間上有先后，在空間上相依托，在成因上相互聯系的幾種災害組成的災害鏈可定義成時空鏈。

照地質災害鏈的表現形式與流的特征，從災害作用于物質實體、經濟系統、社會系統的角度，可以分別表現為物質能量流、經濟流和社會信息流。

災害鏈發生過程，地質災害鏈可劃分為孕育、激發（轉化）、成災和（治理）消退幾個較完整的階段。

此外，肖盛燮等人按照鏈式效應的形態特征將災害鏈劃分為崩裂滑移鏈、周期循環鏈、波動襲擊鏈、放射殺傷鏈等8種災害鏈。隨著人們對災害的本質和對災害鏈特征認識的不斷深入，災害鏈分類將逐漸變得越來越科學和準確。

1.3災害鏈的應用

地質災害鏈的研究最終是為了地質災害鏈的防治，災害鏈的防治也應當貫徹“以防為主，防治結合”的原則。近年來，災害鏈理論在災害監測與預警、災害綜合防治方面都起到了巨大的作用。

2003年6月，中央氣象臺和中國地質環境監測總院合作建立了國家級地質災害氣象預警業務，該預警業務即以降雨與地質災害的鏈式關系為主要考量因素，綜合地質條件、地理等要素建成，該項業務的開展為全國范圍內有效減輕地質災害造成的損失作出了重要貢獻。目前我國對地質災害點的常規監測內容除變形監測外，以降雨為主的環境量監測也是基于降雨與地質災害發生的密切關系。

此外，不同類別的地質災害鏈揭示了鏈式地災的不同發育特征和屬性，災害防治過程中我們可以據此選擇包括斷鏈、削弱、轉移、規避、接受等應對災害鏈的不同策略。

圖1　“7.27” 地質災害全景

2　災害鏈理論在萬工“7·27”地質災害防治中的應用

“7.27” 地質災害是萬工集鎮大溝上段右岸的強風化玄武巖土體，在降雨的影響下高速崩滑，沿溝谷高速運動，坡體在運動過程中解體轉化成碎屑流，當運動到溝谷中段時，因溝道在此向右偏轉，在強大的慣性下，部分碎屑流體沖向左岸斜坡，將原雙合村一組居民房屋掩埋；另一部分碎屑流體急劇堆積，短暫停頓后，沖向集鎮后緣，整個災害過程中表現出了明顯的鏈式發育特征（圖1）。

2.1“7.27”地質災害鏈式發育特征分析

“7.27”地質災害鏈可按誘發因素、時空分布特征、害鏈規模、表現形式與流的特征、發生過程等不同特性進行分類。如按誘發因素“7.27”地質災害鏈可定義為復合型地質災害鏈；按時空分布特征可歸類為時空鏈；按表現形式與流的特征則囊括了物質能量流、經濟流和社會信息流等內容；按災害鏈發生的過程，可劃分為孕育、激發（轉化）、成災和（治理）消退幾個較完整的階段；按害鏈規模則可定義為四級地質災害鏈，即單條沖溝地質災害鏈等等。

2.1.1地質災害鏈誘發因素分析

“7.27”地質災害孕育過程中受到了內外動力地質作用和人類活動幾種因素的綜合作用。持續高強度降雨是誘發“7.27”地災的主要因素，從氣象記錄來看，萬工滑坡發生前10天有三次明顯的降雨過程，累計降水量245.3mm，其中7月25號凌晨1點至9點的小時強暴雨過程，累計降雨量達到89.8mm，超過了50年一遇的8小時設計暴雨；漢源縣為汶川地震的重災區，漢源縣城至萬工一帶地震影響烈度為Ⅷ度，萬工集鎮后坡大溝及兩側坡體受“5.12”地震的影響局部出現了巖土體松動和變形，為雨水入滲提供了有利條件；大溝后緣古堆積體外側建有環山引水渠，后緣坡體受到飲水和灌溉等人類活動的明顯影響。因此，按災害鏈的誘發因素，“7.27”地質災害鏈可定義為復合型地質災害鏈。

3.1.2地質災害鏈時空分布特征

從時空分布特征看，“7.27”地質災害為大溝上游二蠻山高陡邊坡在高強度、持續降雨的誘發下產生的突發滑坡，滑坡在運動過程中解體轉化為碎屑流，同時，大溝流域內堆積的松散巖土體受降雨等因素的影響發生多次小規模的泥石流和垮塌。整個災害過程中，由于降雨、滑坡、碎屑流、泥石流等各類災害（因子）之間相互激發和轉化，形成了一系列在時間上有先后，在空間上彼此相依，在成因上相互聯系，以“暴雨-崩滑-碎屑流（泥石流）-致災”為主要表現形式的時空災害鏈（見圖2）。其特點是前一種災害作為后一種災害的激發因素依次出現。

2.1.3地質災害鏈的表現形式與流的特征

災害孕育和發生時我們首先關注的一般是其物質能量流，“7.27” 災害規模巨大，堆積物沿溝堆積長約1 720m，高差682m，體積約240萬m3?！?.27”地質災害給萬工集鎮經濟體系造成了巨大的損害，災害造成了萬工鄉雙合村一組原住居民住房9戶損毀，20名村民失蹤；災害直接影響萬工集鎮109戶移民及萬工明德小學房屋，并破壞萬工集鎮生產用地約35畝。同時，伴隨著作用于社會系統的物質能量流，還形成了災害鏈的信息流，“7.27”地質災害給萬工人民造成了較大的心理創傷，導致集鎮人民對災害的認識產生扭曲和擴大，扭曲或不實的信息容易導致心理恐慌和社會秩序失控，為后期工程治理和恢復生產帶來極大的困難。

圖2　萬工“7.27”“暴雨-崩滑-碎屑流（泥石流）-致災”地質災害鏈

圖3　“7.27”地質災害綜合防治效果圖

2.1.4地質災害鏈的發生過程

按災害鏈發生的過程，“7.27”地質災害鏈可劃分為孕育、激發（轉化）、成災和（治理）消退等幾個階段（圖2）。

大溝為陡峻的寬槽谷地形，溝道平均坡度約30°，大溝流域陡峻的地形有利于滑坡等地質災害的形成；大溝右側為二疊系玄武巖地層，表部為強風化殘坡積碎石土，左側為二疊系下統陽新灰巖順向坡，灰巖與玄武巖間為平行不整合接觸，大溝槽谷內充分的物質基礎對滑坡形成有利。因此，大溝流域的地形地質條件為滑坡等地質災害的孕生提供了充分的基礎。當受到持續性降雨等因素的激發時則促成了崩滑現象的突然發生，在運動過程中災害形式轉化為碎屑流，碎屑流流通過程中遭遇了承災對象，事實上確認了災害的發生。后期采用合理的防治措施后，地質災害鏈的影響則逐漸消退。

2.2“7.27” 地質災害綜合防治方案

根據前期的地質調查和分析，大溝流域可能出現的地質災害鏈主要有：①大溝內松散堆積物“降雨-泥石流（小規?？逅睘逆?；②大溝流域局部坡體表面松散堆積“降雨-坡面流”災鏈；③大溝溝源二蠻山古堆積體前緣局部變形失穩形成“降雨-滑坡～碎屑流”災鏈；④大溝后緣右側玄武巖邊坡“崩塌-碎屑流”災鏈。

結合前文對鏈式地質災害防治思路的分析，萬工地質災害綜合防治方案采用了以雨量監測和變形監測為主的安全監測手段，有針對性的采取了包括斷鏈、削弱、轉移、規避、接受等應對災害鏈的不同策略（圖3）。

2.2.1綜合防治斷鏈、削弱等減災策略

對應于災害鏈的發生，減災的關鍵是找到誘發災害的關鍵致災因子或觸發條件，在孕災階段，當成災物質還很少或能量還很小的時候，從源頭斷鏈以阻止或削弱災害的發生。

結合前文分析，持續高強度降雨是大溝流域內各類地質災害的主要誘發因素，因此萬工綜合防治方案在大溝流域高程1 710、1 320m、1 165m及集鎮外圍設置了多條截排水溝，以截斷或削弱降雨這一主要誘發因素對地質災害鏈的物質和能量輸入。大溝流域內二蠻山古堆積體、后緣右側玄武巖邊坡和溝床中的松散堆積物等多處于災害鏈的孕育階段，成災物質還很少或能量處于蓄積過程中，因此綜合防治方案采取了抗滑樁和錨索、錨桿等固源，溝床內松散堆積物清挖等措施，起到清除或削弱風險源的作用。

2.2.2綜合防治轉移（疏導）策略

轉移指將災害鏈設法轉移到對人類安全威脅較輕的地域。具體到災害治理過程中，就要求對泥石流等災害的運動特性有深刻的認識，運用排導槽等手段起到“四兩撥千斤”的作用。萬工綜合防治方案排導槽就充分利用了大溝左岸高程1 000～1 050m左右的負地形修建而成（圖4），將可能發生的泥石流引排入遠離萬工集鎮的庫區。

2.2.3綜合防治規避策略

規避分為空間規避和時間規避兩個層面?！?.27”災后，大溝流域內原雙合村二組村民直接面臨來自后方泥石流等地質災害的威脅，結合萬工集鎮整體規劃方案，綜合防治過程采取了搬遷處理的方案。大溝流域內土地復墾區域在汛期局部易受泥石流，小規?？逅挠绊?，對這部分區域可采取時間規避手段，即避開汛期危險時段。

2.2.4綜合防治接受策略

對于風險可能性較大，但危害較輕且減災成本較高時，可采取接受策略。大溝流域內存在多處零星分布且易發程度較高的小規模崩滑體、小型沖溝等，多位于大溝兩側岸坡中上部，遠離人居且治理成本較大，可采取接受策略。

2.2.5綜合防治中對信息流的重視

要充分重視災后信息流的作用。信息本身并不能對物質實體直接造成破作用，但信息卻可以調動物質和能量。正確的信息能有助于客觀的認識災害的發生和演變過程，保持正常的社會秩序與心理健康，減輕次生和衍生災害?！?.27”災后移民工作給災害防治工程造成了很大的影響，萬工綜合防治方案集鎮后緣攔擋樁群不僅對來自后方的地質災害有巨大的攔截作用，在災后安撫受災人民心理、說服重建后搬遷入住等方面更發揮了重要的作用。

圖4　排導槽所在位置（開挖前）負地形

3　結語

用系統的普遍聯系和發展的觀點看待各種地質災害之間的相互關系是地質災害鏈研究的出發點，災害鏈理論是一種動態的分析方法，區別于一般傳統的靜態分析方法。災害防治很難做到對整個地質災害鏈面面俱到，對災害鏈的系統研究有助于我們在地質災害調查和分析中抓住主要矛盾，分析和研究地質災害鏈條中的主要誘發因素和關鍵環節，做好災害監測和預警，有助于針對地質災害鏈表現出來的不同特性采取相應的防治策略，這也是一般地質災害調查的難點。

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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，工程師，主要從事環境地質、巖土工程勘察工作