水動力型滑坡形成運動機理與防控減災技術*

周家文 陳明亮 李海波 徐奴文 肖明礫 楊興國 孫海龍 戚順超

( 四川大學水利水電學院，水力學與山區河流開發保護國家重點實驗室 成都 610065)

0 引 言

如何更好地應對滑坡災害是全球面臨的一個共同難題，受全球氣候變化及活躍地質構造活動的影響，近年來滑坡災害問題尤為突出。與此同時，人口數量的持續增長以及經濟的快速發展加劇了人類活動的影響，例如在地質環境敏感區域進行生活生產建設( 如房屋建造、水利水電工程、交通道路建設、礦山開采等) ，也是導致滑坡災害頻繁發生的重要誘因( 殷坤龍，2004) 。中國是一個多山的國家，高山、高原和丘陵等山區約占陸域國土面積的2/3( 中國巖石力學與工程學會地面巖石工程專業委員會，1998; 黃潤秋，2007) ，是世界上滑坡災害最嚴重的國家之一?；伦鳛橐环N多發性地質災害，嚴重威脅著人類的生產和發展，給人類生命和財產安全帶來了巨大的威脅。據自然資源部的公開統計數據顯示，近5 年( 2014－2018) 來，每年因滑坡等地質災害造成的直接經濟損失超過10×108元，人員傷亡眾多( 中華人民共和國自然資源部，2014，2015，2016) 。

水動力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位變動、地表徑流及地下水活動等水動力因素驅動下而發生的斜坡巖土體失穩災害( Au，1998; 湯明高等，2006; 許強等，2007; 劉禮領等，2008; Zhou et al.，2017; Chen et al.，2018) 。水不僅在滑坡形成、運動以及致災過程中起關鍵作用，而且水動力響應過程與滑坡災害的發生有著緊密的關聯。根據自然資源部的公開統計數據，大部分滑坡災害是由降雨、水位變動、冰川消融等水動力因素誘發的。例如: 2017年6 月24 日，四川省阿壩藏族自治州疊溪鎮新磨村發生高位山體滑坡，該滑坡是一起典型的受長期地質演化和短期降雨激勵作用而引發的特大型高位滑坡災害，共造成83 人死亡、失蹤，直接經濟損失5.4×108元。2016 年7 月1 日，貴州省畢節市大方縣理化鄉偏坡村金星組發生大型滑坡災害，該滑坡是一起由降雨誘發的淺層推移式順層巖質滑坡災害，共造成23 人死亡、失蹤，直接經濟損失640 余萬元。

隨著三峽工程等大型水電工程的投入運行，水位的頻繁變動使得水電庫區成為水動力型滑坡的多發區。如三峽庫區自2003 年蓄水以來，2600 多個涉水潛在不穩定斜坡已有600 余處產生了變形，數十處發生了滑坡災害，直接經濟損失達數十億元( 錢靈杰，2016) 。2003 年7 月13 日發生在三峽庫區的秭歸千將坪滑坡( 滑坡方量2400×104im3) ，造成重大經濟損失和人員傷亡( 14 人死亡、10 人失蹤) 。如圖1 所示，西南地區位于青藏高原與云貴高原和四川盆地的過渡地帶，該區域垂直落差大、降水集中、江河密布，是我國水資源最豐富的區域，分布有金沙江( 20 個梯級) 、雅礱江( 21 個梯級) 、大渡河( 22 個梯級) 、瀾滄江( 21 個梯級) 4 大水電基地。而這些地區也往往地質條件復雜、地震活動頻繁、生態環境脆弱、降雨量集中，水庫運行后極易誘發庫區滑坡，直接威脅到梯級水電開發與運行的安全，造成工程停運、誘發涌浪、堵塞河道等，甚至引發災難性潰壩事故，對沿江/河兩岸民眾生命財產帶來極大的災難。

圖1 西南地區水能資源富集Fig. 1 Southwest China is rich in hydropower resources

滑坡作為水利、交通、能源等工程建設項目中的熱難點問題，國內外學者對于滑坡機理的認識已經較為成熟。目前對滑坡災害的研究一般包括4 個方面:滑坡的區域性分布規律、滑坡的變形破壞機制、滑坡的穩定性評價、滑坡的監測預警和防治( 黃潤秋等，2007) 。在滑坡的區域性分布規律研究中，一方面主要探究特定區域內滑坡的空間分布特征和主要影響因素( Thomson et al.，1977; 陳劍等，2005;Korup，2005; 王治華，2007; Schulz et al.，2008) ，另一方面評價滑坡在空間尺度發生的可能性( Tan et al.，2008; Gariano et al.，2017) 。在滑坡的變形破壞機制研究方面，針對不同動力成因的滑坡，國內外學者通過物理模型試驗、數值模擬以及與原型監測的對比分析等手段做了相當多的工作( 許建聰等，2008; Gong et al.，2012; 馮文凱等，2016; Sun et al.，2016; 王魯男等，2016; Zhao et al.，2019) 。邊坡的穩定性評價、監測與預測預報是滑坡的另一個熱點問題，也是關鍵問題( 許強等，2004; Wang et al.，2007; Chen et al.，2011; 李寧等，2012; 賀可強等，2015a，2015b; Liu et al.，2018) 。

水動力型滑坡的孕育和動力災變過程非常復雜，受到地質環境、水文活動、人類活動及其他外界擾動等多方面因素的耦合作用，其形成機理、破壞模式和早期識別與應急預警是滑坡災害防治的基礎和核心問題。本文在大量水動力型滑坡災害調查和防治工作的基礎上，分析了水動力型滑坡災害的形成機理和致災過程，探討了水動力型滑坡災害早期識別預警與防治的關鍵技術與存在的問題，可為未來的防災減災工作提供理論支撐。

1 水動力滑坡影響因素與破壞模式

地質環境、水文過程以及人類活動干擾等因素的長期作用在水動力型滑坡的孕育過程中起著關鍵作用。斜坡在各種不利因素的持續交替作用下，逐漸產生變形破壞，穩定性不斷降低并趨于極限失穩狀態，最終在短期水文條件的改變下而導致整體失穩破壞，科學認識和掌握滑坡影響因素與破壞模式是做好早期識別、監測預警和防控減災的重要基礎。

1.1 滑坡影響因素

人類活動或工程修建( 如水電站、鐵路、公路等) 會對局部地區的地形、地貌、河網水系等造成一定的擾動，造成局部降雨、地下水位、冰川活動發生改變，進而誘發水動力型滑坡。其次，人類的不合理開墾、破壞植被和回填堆載等行為會導致生態環境的進一步惡化; 工程中的開挖爆破、卸荷采空，會擴展延伸原有的節理裂隙并產生新的節理裂隙，使得巖土體的結構變得更加松散，在開挖面形成應力集中，產生更有利于滑動的力學行為; 工程擾動如坡腳的開挖會使上部巖土體失去支撐，更容易發生坍塌。

1.1.1 地質環境因素

在水動力型滑坡的形成、運動和堆積過程中，地形地貌、地質構造、地層巖性和地震動力等地質環境因素發揮了重要作用。坡度是地形地貌中影響水動力型滑坡的關鍵要素，坡度反映了水動力型滑坡發育和破壞的可能性，決定著水動力型滑坡運動和堆積過程，坡度較大的斜坡，出現水動力型滑坡的風險也較大。地質斷裂帶的構造運動影響著水動力型滑坡的分布，在構造應力的長期作用下，結構面得到發育，巖土體的完整性和連續性遭到破壞，不利于斜坡穩定性。另外，結構面大大增加了巖土體與大氣和水的接觸，因此在斷裂帶附近，巖石的節理裂隙發育，風化程度較高，結構較為破碎，常常伴隨著較強的地下水活動，易造成水動力型滑坡災害的發生。地震動力會破壞邊坡巖體的完整性并產生豐富的松散堆積物，使得山區的地質環境變得更加脆弱。近年來，西南地區發生了多次特大地震( 包括2008 年汶川地震、2013 年蘆山地震和2014 年魯甸地震等) ，多次強震擾動的影響對滑坡災害的發生產生了極大的影響。據水利部官方調查統計數據顯示，2008 年汶川地震后5 年內我國共計發生數千次規模性水動力型滑坡，災害頻次是震前5 年內的2 倍多，共計造成3029 人死亡/失蹤，直接經濟損失高達44.7×108元，滑坡災害發生的頻率、規模以及致災影響均有明 顯 的 增 大( Zhou et al.，2013; Li et al.，2019) 。

加強水利工程建設投入，挖掘洪水資源利用潛力，提高對水資源的調控能力。對現有病險水利工程進行除險加固，提高供水效率，同時著力建設1座大型水庫——雙峰寺水庫，重點建成6座中型水庫和15座小型水庫，調節徑流，以豐補枯，使全市水利工程總蓄水調節能力達到8.5億m3，地表徑流控制率達到24%。以現代科技為支撐，突破傳統的工程管理模式，提高水利工程管理和調度水平，確保工程效益的有效發揮，使水利管理步入良性循環。

地層巖性是水動力型滑坡最主要的影響因素之一，水動力型滑坡的易發地層一般具備以下特征( Varnes，1954，1978; 劉廣潤等，2002; Hungr et al.，2014) : ( a) 抗剪強度低; ( b) 結構較為松散;( c) 遇水敏感性高( 軟化、崩解、細顆粒流失、應力狀態改變等) 。如圖2 所示，常見的巖土體類型主要有:( 1) 堆積層。堆積層的孔隙多且大，結構較為松散，對水力條件的變化尤為敏感。在長期地質演化中，降雨入滲以及地下水變化等水文活動將可能導致堆積層中的細顆粒隨著滲流流失，致使巖土體結構松散，容易發生斜坡失穩。尤其是在水電庫區，頻繁的水位變動對于斜坡上的堆積層產生嚴重的不利影響。( 2) 破碎巖體。如果巖體裂隙發育程度高并貫通形成滑動面，當強降雨入滲或者水庫蓄水，大量的水流進入巖體結構面易導致滑坡災害。( 3) 軟巖。軟巖與水接觸之后力學強度會降低，常發水動力型滑坡的軟巖主要有頁巖、泥巖、千枚巖和變質砂巖等。( 4) 含有軟弱夾層( 軟弱結構面) 的斜坡。一般來說，具有穩定巖性的斜坡很難在水動力型驅動因素的作用下發生滑坡災害。然而，如果淺層巖體與基巖之間含有軟巖夾層，當水力條件發生變化時，水與軟巖之間的相互反應導致巖體軟化，致使其抗剪強度逐步降低且伴隨著巖土顆粒的流失等問題，大大增加了發生滑坡災害的可能性。

圖2 水動力型滑坡的易發地層Fig. 2 Common geo-materials with potential of water-induced landslide

1.1.2 水文因素

水不僅是水動力型滑坡的直接誘發因素，而且深刻影響著水動力型滑坡的發育和運動過程。水對于水動力型滑坡的影響主要表現為3 個方面: ( 1)降低巖土體的力學性能，尤其會降低滑動帶或軟弱結構帶的抗剪強度; ( 2) 使巖土體產生不利于邊坡穩定性的力學行為; ( 3) 水的物理化學作用，水的物理作用主要指滲透、潤滑、沖刷和侵蝕等，化學作用有溶解、軟化、泥化崩解和水化等( 周凱琦，2017;Chen et al.，2018; 冀前鋒等，2019) 。水動力型滑坡的發育階段是一個長期且緩慢變化的過程，水文活動的變化是最主要的影響因素之一( Zhou et al.，2017) 。在長期地質演化中，以沖刷侵蝕為主的河流切割作用導致了山勢的陡峻和深谷地貌，為水動力型滑坡的發育提供了基礎條件。降雨或冰山融雪等形成地表徑流并沖刷侵蝕坡面，或通過坡面節理裂隙入滲坡體，導致干濕性交替變化和脈動水壓力，降低巖土體的力學強度，破壞了巖土體的完整性和連續性，大大增加發生水動力型滑坡的可能性。

1.1.3 人類活動干擾

滑坡的沿程侵蝕與體積放大效應是滑坡動力過程的另一個關鍵科學問題( Hungr et al.，2004) ?；麦w在沿坡面的運動過程中通過鏟刮侵蝕作用可使體積規模擴大數倍甚至數十倍，從而有可能大大增加運動距離和致災影響?；逻\動過程中的侵蝕鏟刮效應主要表現為前緣的沖切破壞和中后部的運動剪切侵蝕?；滤樾剂髟诟咚龠\動過程中，碎屑流前緣沖擊并侵入基底物質，尤其是碎屑流前方出現地形上的陡變時，沖擊作用尤為明顯( 陸鵬源等2016) 。巨大的沖擊力可以使基底被沖擊部位的表層固體物質發生破壞而被侵蝕。中后部的運動剪切作用是滑坡碎屑流鏟刮基底物質的另一重要作用方式。滑坡碎屑流的運動是一個復雜的過程，碎屑流與基底固體物質之間、碎屑流內固體顆粒之間、固體顆粒與孔隙間的液體或氣體之間存在復雜的力學行為。

隨著經濟的快速發展，人類不斷擴大自己的活動圈，在地質敏感區開展了大規模的工程建設和資源開采，在獲得巨大經濟效益的同時，也破壞了生態環境，嚴重影響了邊坡的穩定性。

水動力型滑坡從孕育到整體失穩是個復雜的地質力學過程，地質環境、水文活動以及人類活動干擾等是影響滑坡的主要因素，而水庫調節類型對于庫區滑坡有著至關重要的影響。

1.1.4 水庫類型

大型水電工程由于運行、防洪等需求不可避免會導致庫水位頻繁發生大幅度的波動性變化，由此引起強烈的水巖耦合作用，會嚴重影響庫區邊坡的穩定性，庫岸邊坡受水庫蓄水、庫水位的周期性變化以及降雨疊加效應的影響尤為敏感。表1 給出了西南典型水電庫區基本參數及滑坡特征。在已建成的水電高壩大庫工程中，毛爾蓋、錦屏一級等年調節型水庫的庫水位變動幅度均較大( 因正常蓄水位與死水位相差一般高達60 ～80 m，蓄水、放空、發電等過程均會引起大幅度的水位變動) ，庫區滑坡問題較為突出; 而大崗山等日調節型水庫的庫水位變動幅度相對較小( 因正常蓄水位與死水位相差一般控制在10 m 左右) ，但由于庫水的長期浸泡及汛期降雨作用，加之受一些人工擾動的影響，庫區滑坡問題依然存在。

表1 西南典型水電庫區基本參數及滑坡特征Table 1 Basic parameters and landslides characteristic of typical hydropower reservoirs in Southwest China

庫區滑坡分布特征主要受庫區地質條件和水庫調度過程中的水位變幅影響明顯，正常蓄水位線附近巖土體在頻繁的干濕交替作用下內部滲流場被頻繁擾動，結構和力學強度不斷劣化，極易發生庫岸滑坡。從滑坡數量和規模來看，大崗山庫區滑坡以小規模塌岸和零星滑坡為主，數量和規模明顯小于錦屏一級庫區和毛爾蓋庫區。錦屏一級庫區以堆積層滑坡為主，而毛爾蓋庫區則以軟巖順層滑坡為主。此外，由于錦屏一級和毛爾蓋庫區分布有較多的堆積層、碎裂巖體和軟巖( 例如千枚巖、泥巖等) 等遇水敏感性巖土體，不利的庫區地質環境條件也是滑坡災害較為嚴重的影響因素。

水庫的調節類型直接影響庫區滑坡災害的時空分布特性:其一，水庫的調節類型是根據水庫庫容的容量而定，庫容直接反映了水庫的影響范圍; 其二，水庫的調節類型關系到庫水位變幅的幅度，庫水位的變化是庫區滑坡致災的最主要水動力因素之一。基于已有的現場勘測、監測數據、機理分析等前期工作發現，蓄水、運行期的水位變動、降雨是庫區堆積層滑坡的主要致災因子。致災因子對于影響斜坡穩定性的作用機制主要表現在巖土體物理性質和化學成分的變化、力學響應、滲流場變化和微觀結構改變等方面。大量調查實例發現，往往導致庫區堆積層滑坡致災或者發育并不是單一的致災因子引起，而是多種致災因子耦合的結果。

1.2 滑坡破壞模式

從水動力型滑坡的失穩破壞規模來看，其破壞模式可分為:( a) 局部垮塌( 包括庫區塌岸) ; ( b) 淺層滑; ( c) 深層滑坡。局部垮塌主要指在降雨、地表水流、地下水或水庫蓄水的沖刷侵蝕作用下小規模巖土體的崩塌( 湯明高等，2006; 許強等，2007) ，易發于堆積層與碎裂巖體中( 圖3a) 。小規模崩塌雖然危害較小，但局部巖土體的流失導致上部失去支撐，可進一步引發更大規模的滑坡。淺層滑坡的滑動深度一般不超過10 m，易發于堆積層與軟巖地層中。淺層滑坡多是由強降雨或水庫蓄水造成堆積層或破碎巖體受雨水浸潤作用，導致巖土體內部孔隙水壓力增大和抗剪強度降低造成的( 圖3b) 。深層滑坡一般指滑坡厚度超過25 m 的滑坡，易發于堆積層、軟巖地層、含有軟弱結構面的地層以及復合地層( 例如上覆堆積層、下覆軟巖的斜坡地層，例如圖3c和3 d) 。深層滑坡的破壞過程與局部垮塌和淺層滑坡有較大區別，單次強降雨或水庫蓄水就有可能引發局部垮塌或淺層滑坡，而深層滑坡一般是在長期自重、間歇性降雨、庫水位波動、以及凍融循環和偶發性地震擾動等因素作用下導致斜坡深部結構面逐漸劣化并擴展貫通，經歷較長歷時的累積大變形過程后由水文條件改變或人工擾動而引發的( 孫玉進，2017) 。

圖3 水動力型滑坡破壞模式Fig. 3 Type of water-induced landslides

(2) 對江、河、湖和水庫等蓄水區的影響。水動力型滑坡的發生會導致大量巖土體流失和植被破壞，產生淤積效應，減少蓄水區的有效容積，尤其是對于水庫來說，嚴重影響其正常運營; 不利于周圍環境的水土保持，對于生態帶來不利影響。

從水動力型滑坡的失穩模式來看，在堆積層極易發生圓弧型滑動和順層滑坡，在驅動模式上又會表現出下部牽引式、上覆推擠式以及局部滑塌等形式。對于碎裂巖體來說，滑坡破壞受極為發育的結構面所控制，失穩模式主要表現為平面滑動、楔形體破壞以及組合塊體滑動等，此外在特殊的地層中還會表現出一定的傾倒破壞模式。在軟巖或受軟弱結構面控制的地層中，局部滑落與順層牽引式滑動表現的更為明顯?；碌氖Х€模式不僅受控于斜坡地質環境條件，同時與外部水動力誘因密切相關，需要結合具體滑坡實際對其進行判別。

2.2.5 進鏡與膀胱鏡檢 視頻監視下置入電切鏡，觀察全尿道。進入膀胱后進行細致、全面的膀胱鏡檢，評估腫瘤及可疑病變的數目、大小、位置、可能浸潤深度及其與膀胱內標志，尤其是與輸尿管口、膀胱頸口或膀胱憩室的毗鄰關系。恥骨上膀胱按壓與適當程度的膀胱充盈有助于觀察膀胱前壁。

2 水動力型滑坡形成機理

水是滑坡發育、破壞、運動和堆積過程中最活躍的動力因素之一，水動力型滑坡災害的發生與水對斜坡的作用過程有著緊密的關聯。降雨誘發的滑坡與水位變動誘發的滑坡既有一定的共同之處，但也有明顯的差異性。以下主要針對庫區滑坡和降雨滑坡對水動力型滑坡的形成機理進行分析。

2.1 庫區滑坡形成機理

庫區滑坡指在水利水電工程建設或堰塞湖形成的蓄水區域內發生的水動力型滑坡( Zhou et al.，2017; Chen et al.，2018) ，主要的外部誘因是蓄水浸沒和水位頻繁變動。從時間分布特點來看，庫區滑坡的變形和破壞主要發生在蓄水期的水位大幅度上升和運行期內水位波動時期。從空間分布特點來看，庫區滑坡體主要分布在水位線附近，但近水位線附近的滑坡體變形和破壞也會影響上部和兩側的巖土體。對于庫區滑坡來說，不同的地質條件在滑坡形成機理上具有明顯差異性。

關于系統工程素養，由于系統工程對象的復雜性，往往涉及哲學、心理學、社會科學、人文科學、自然科學、工程技術等等眾多領域，需要頂層設計、過程控制、綜合集成等，僅僅有科學素養是不夠的，我認為有這樣幾個方面，一是科學素養；科學素養是基礎，科學素養是對從事系統工程研究和實踐的基本要求。

庫區堆積層滑坡的直接誘因主要是蓄水期的水位大幅度上升和運行期內水位波動與降雨的耦合效應( Chen et al.，2018) 。蓄水是影響庫岸邊坡穩定性的主要水動力型因素，水電站投入運行之后，庫水位的大幅度上升會導致大量庫水滲入堆積層，改變堆積層內部的含水狀態，同時抬升邊坡內部的地下水位。由于堆積層的滲透性一般不足以讓地下水位的抬升速度適應庫水位的上升速度，會在邊坡內部形成不穩定的瞬態滲流。瞬態滲流和入侵庫水的作用會降低堆積層內巖土體的力學強度，特別是滑帶附近土體抗剪強度的降低，不利于邊坡穩定性。從力學行為的改變來看，瞬態滲流會在堆積層內部產生與滲流方向相同的滲流壓力。滲流壓力是否有利于邊坡的穩定性需要通過計算判斷。盡管滲流壓力和外部靜水壓力的升高可能會增加沿滑動面的抗滑力，但是一些力學行為的其他變化仍然會不利于邊坡的穩定性，比如滑動面上部的巖土體由于含水量的上升會導致浮托力的增加。水庫蓄水后造成的滑坡案例非常多，三峽水電站、錦屏一級水電站、大崗山水電站等蓄水后庫區都出現了數量和規模不等的滑坡，圖4 給出了毛爾蓋水電庫區蓄水后出現的滑坡災害無人機航拍情況。

圖4 蓄水對于水動力型滑坡的影響Fig. 4 Influence of impoundment on water-induced landslide

從2017 年茂縣滑坡、2018 年白格滑坡失穩過程中可以發現，在長期不利地質條件作用后，斜坡的穩定性接近于極限平衡狀態，極可能在小規模降雨或人工擾動下而導致災難性滑坡災害的發生，滑坡的臨界降雨量是一個值得深入研究的問題。

庫區巖質滑坡主要是地層中軟巖、軟弱結構面受到水力劣化作用而誘發的滑坡，可分為順層巖質滑坡和反傾巖質滑坡，其滑坡機理略有不同。順層巖質滑坡一般沿著軟弱結構面或者軟弱夾層滑動，反傾巖質滑坡滑動面的形成是由于邊坡長期在自重應力作用下發生彎曲－傾倒變形，產生貫通的破裂面。水庫巖質滑坡的主要誘因有蓄水和強降雨。蓄水和強降雨的作用范圍不同，蓄水主要影響抬升后的庫水位以下的坡體，強降雨通過入滲坡面和裂縫影響表層巖體，實質上都是水與巖體的相互作用，導致沿滑動面的抗剪力減小，最終誘發滑坡。

STEM教育注重探究式的學習方法，區別于傳統教育的單一式灌輸教育，其通過教師的引導輔助，使得學習者可以通過自身思考，與他人合作自主建構問題答案，習得相關領域的知識以及解決問題的方法，培養問題解決能力、合作交流能力、創造力等；STEM教育注重將學習者置于真實的問題情境下，通過項目或問題的設置，將答案及解決途徑開放給學習者，讓學習者通過結隊探索、搜集分析資料等一系列學習活動，解決在特定情境中的問題及項目[2]。

2.2 降雨滑坡形成機理

降雨型滑坡主要指由降雨直接誘發的滑坡災害( Au，1998; 劉禮領等，2008) 。單次強降雨直接引發的滑坡主要以土質滑坡為主，對于大型巖質滑坡，一般都要經歷長期的累積開裂與變形過程，其結構面強度和整體穩定性不斷降低，并在短期降雨作用下斜坡內部水文條件發生改變，而導致最終的破壞。

圖5 水庫堆積層滑坡的多因素耦合效應Fig. 5 Coupling effect of multi factors for reservoir landslide on accumulated formation

不利的地質構造背景與不良巖土體結構特性是發生大型巖質滑坡的先決條件，斜坡內部的斷層、軟弱夾層、原生結構面往往對巖質滑坡起控制性作用。在長期不利地質作用下( 自重、地震動力、降雨入滲、冰川融雪、凍融循環、卸荷風化等) ，斜坡逐漸產生變形破壞( 例如裂縫擴展、結構面張開、蠕動變形以及滑動面錯動等) ，斜坡的穩定性不斷降低并趨于極限失穩狀態，最終短期強降雨導致巖土體強度參數降低和內部孔隙水壓發生變化，最終誘發滑坡的發生。

2018 年10 月11 日發生的金沙江白格滑坡是典型的由長期地質作用和短期降雨誘發的巖質滑坡。白格滑坡所在區域是典型的高山峽谷地形，地形坡度大( 30°～50°) ，斜坡表面覆蓋有深厚第四系現代河流沖積堆積層和冰磧堆積層，基巖為元古界雄松群( Ptxna) 片麻巖組，巖體韌性變形強烈。在長期自重、降雨和冰雪消融作用下，斜坡出現了明顯大變形破壞現象。如圖6a 所示，從2011 年4 月4 日拍攝的衛星圖上已經可以看出明顯的變形破壞現象，斜坡后緣出現明顯拉裂錯臺，寬度達6 ～10 m，穿過滑坡區的村民小路錯位明顯，小型崩塌體廣泛分布，修建于滑坡影響區的村民房屋、圈養牲口的臨時建筑等出現明顯變形開裂現象，截止滑坡前，村民均已搬遷離去。在長期蠕變大變形過程中，巖土體的抗剪強度不斷降低，結構面不斷擴展貫通，斜坡穩定性不斷降低到趨于極限平衡狀態。在滑坡發生前10 d 里，白格所在區域連續發生了多場降雨，累積降雨量超過45 mm，連續的降雨導致巖土體內部水文條件發生改變，最終觸發了滑坡，如圖6b 所示。

中國特色社會主義進入新時代，黨的十九大在新的歷史起點上對新時代堅持和發展中國特色社會主義作出重大戰略部署。為了適應新形勢、吸納新經驗、確認新成果，現行憲法進行了第五次修改，作出新的調整。這次修改把黨的十九大確定的重大理論觀點、方針政策和一系列治國理政新理念新思想新戰略特別是習近平新時代中國特色社會主義思想載入國家根本法，對黨和國家事業發展具有十分重要的意義，對中國憲法學的繁榮發展同樣具有劃時代的偉大意義，使憲法學研究可以在中國語境和時代特點下，通過本土化的知識提煉和原創性的理論貢獻，構建起具有中國特色的社會主義憲法學體系。

圖6 金沙江白格滑坡Fig. 6 The Baige landslide on the Jinsha River

運行期庫水位波動和降雨對堆積層內部的滲流場和應力場的影響是一個動態過程，水位變化速率的大小對邊坡穩定性的影響具有決定性作用。如圖5 所示，當庫水位緩慢下降時，堆積層內地下水位的下降速率可以適應庫水位的下降速率?？紫端某浞譂B出使得邊坡維持穩定的滲流狀態，孔隙水壓得以消散。當庫水位驟降時，堆積層內地下水位的下降速率難以跟得上庫水位的下降速率?？紫端臐B出不足導致邊坡內出現不穩定的瞬態滲流，孔隙水壓不能得到及時消散。此時瞬態滲流產生的滲流壓力方向是沿著滑動方向，增加沿著滑動面的牽引力。然而，緊跟庫水位驟降之后的庫水位上升會減弱庫水位驟降對堆積層邊坡的不利影響。當庫水位恢復到設計蓄水位，反向滲流會降低滲透壓力和恢復外部的靜水壓力，進而增加沿著滑動面的抗滑力?，F實中水庫的水位調度按照規范進行，出現水位驟降的情況很少，實際上，降雨和水位下降的耦合效應是庫區滑坡變形和破壞的實際誘因，其作用機制被認為有:( 1) 強降雨導致大量雨水入滲坡內，抬升地下水位，導致邊坡內水力響應滯后的增強; ( 2) 水位下降時，由于邊坡前緣的負孔隙水壓值增大導致雨水入滲過程得到增強，淺層出現局部過飽和現象，產生正孔隙水壓。降雨和水位變動的耦合效應與滑坡體的規模、土水特征曲線和滲透性能等有關，仍需要大量研究工作去弄清。

3 水動力型滑坡運動過程及致災影響

斜坡失穩后的滑坡動力過程非常復雜，尤其是特大型高位滑坡，在運動過程中可能會產生強烈的沖擊破碎和沿程侵蝕鏟刮現象，將導致滑坡運動性態的改變和堆積方量的增大，水的存在會加劇滑坡沿程侵蝕鏟刮作用以及導致運動性態向流態化轉變而造成更遠的運動距離和更廣的致災范圍( 郝明輝等，2014; 張偉鋒，2015; Wang et al.，2016; 吳鳳元，2017; 王畯才，2018) 。

3.1 滑坡運動碎屑化

大型高位滑坡失穩后，滑坡脫離體下墜并獲得較大速度，當高速滑坡脫離體與基底發生接觸后，由于速度的突然改變，脫離體會受到強烈的沖擊碰撞而解體破碎，滑坡脫離體的破碎程度與巖體的節理裂隙發育程度和物理力學性能有關。在巖體的碰撞破碎過程中，沖擊荷載并非均勻的作用于巖體上。這是由于巖體中已發育的節理裂隙改變了內部的應力分布，在節理裂隙處產生應力集中的現象，使大部分的沖擊能量被節理裂隙附近的巖塊所吸收。因此，當巖體因沖擊碰撞發生解體破碎時，首先會使巖體內部已發育的節理裂隙發生擴展和相互貫通。此外巖塊的破碎與加載條件也有關，隨著加載( 碰撞)頻率的增大，巖塊的塑性性能減弱而脆性性能增強，破碎形式發生改變，破碎程度明顯加大。

(二)在鎮街層面，非稅收入預算編制形式化，鎮街在非稅收入預算編制方面嚴肅性較差，鎮街在非稅收入預算編報時不夠精準，部分非稅收入沒有預算，支出也沒有計劃，無計劃無預算問題突出，使得預算的約束力形同虛設。管理基礎薄弱且執行力不強，鎮街收取非稅收入直接繳入財政所賬戶，待需要上繳時再上繳財政專戶，在執收過程中，有的先上繳再征收、手續不夠完備。票據管理不夠規范，有的票據的領用使用沒有規范的程序進行監管，有的未能嚴格執行“交舊領新”的管理制度，有的鎮街票據填開不夠規范。

滑坡脫離體運動破碎后轉化為顆粒物，在與基底物質的相互作用過程中夾帶、包裹基底碎屑物從而轉化為碎屑流，滑坡脫離體的運動性態發生改變甚至表現出明顯的流態化特征，導致滑坡的運動距離明顯加大( Davies et al.，1999; 郝明輝等，2015) ，如2017 年茂縣滑坡的碎屑化特征就十分明顯( 圖7) 。對于水動力型滑坡來說，基底物質的含水量往往較高，水的出現會對滑動接觸面起到明顯潤滑作用，滑動阻力降低，可能導致更遠的運動距離和更大的致災影響。

圖7 茂縣滑坡運動碎屑化特征Fig. 7 Fragmentation phenomenon in the Maoxian landslide

3.2 滑坡沿程侵蝕放大

老齡化會不利于一些新興產業的發展。當老年人口過多時，主要消費品與養老有關，而老年人對高新技術產品的需求較低且更加偏好現有已經使用習慣的產品。老年人口對新興產業的接受程度低，且老年人口占人口比重大。導致社會整體對于新興技術的需求量大幅減少，產業積極性也因此減弱，逐漸衰落，使產業對青年人的重視轉移到對老年人的重視。例如日本曾經有著極大影響力的高科技公司，三洋、松下、富士通等，在十余年間漸漸淡出人們視野，老齡化可能會在某種程度上限制當地的高新技術產業發展，不利于產業結構升級和企業的創新。

當有降雨發生或其他形式的水存在時，基底物質的性狀將會發生較大的改變?；滤樾剂髟谏喜窟\動時，高速運動體會沖切、壓縮土體，造成基底物質內部的土壓力及孔隙水壓突然升高，甚至出現負孔隙水壓力，從而更易導致基底物質的剪切破壞，同時在水流的作用下，基底物質更易被上部運動體所攜帶走，滑坡運動沖切鏟刮效應明顯加劇。內部土壓力和孔隙水壓的急劇升高會導致基底物質的剪切破壞程度和范圍都會加大，從而造成更為強烈的沖切鏟刮作用結果。2000 年西藏易貢滑坡就是一個典型的高速遠程滑坡案例( 圖8) ?；磪^海拔在5000 m 以上，體積約為3×107m3，墜落的滑坡脫離高速碰撞后瞬速轉化為碎屑流，并對運移路徑表面堆積物產生強烈的沖擊鏟刮作用，由于降雨和冰山融雪作用使得基底物質含水率較高，滑坡碎屑流呈現明顯流態化特征，加大了沖擊鏟刮效應和減小了滑坡阻力，最終的滑坡運動距離超過10 km，體積約為3×108m3的滑坡體涌入易貢河，滑坡運動過程沿程侵蝕放大效應明顯，大量的滑坡堆積物最終堵塞河道并形成易貢堰塞湖，隨后的堰塞湖潰決洪水影響下游河段超長距離并造成了重大的災害損失。

The general solutions of the LG modes, the eigensolutions upl to the paraxial wave equation in cylindrical coordinates, have the form:

圖8 易貢滑坡運動過程和沖擊鏟刮效應Fig. 8 Traces of scraping and erosion for water-induced landslide with a case in Yigong landslide

3.3 滑坡致災影響

水動力型滑坡災害的頻繁發生給人類生產生活構成了極大的威脅，不僅會阻礙社會經濟發展，同時還會造成不利的社會影響。水動力型滑坡在形成演化、動力演進、堆積致災存在顯著的不確定性和差異性等，復雜的系統性問題給早期識別、監測預警、風險評估、防控減災以及應急處理等工作帶來了巨大的挑戰。水動力型滑坡造成的危害主要表現在以下幾個方面:

( 1) 對構筑物的影響。主要包括對交通線路( 公路、隧道、橋梁等) 、生活建筑物和生產建筑物的作用( 圖9) 。水動力型滑坡的影響范圍廣泛，除了滑坡體覆蓋范圍，還有滑坡體周邊地區，沿程運動范圍和堆積區域( 王麗君，2013) 。

首先設計跟蹤微分器.由于后續非線性狀態誤差反饋控制律設計中需要系統擺角控制誤差及其微分信號，同時也為了限制誤差信號的變化率，柔化控制誤差信號及其變化率，系統跟蹤微分器設計為

圖9 水動力型滑坡對于構筑物的影響Fig. 9 Influence of water-induced landslides on construction

2017 年茂縣滑坡是典型的受長期地質演化和短期降雨作用而誘發的深層基巖滑坡。在1933 年疊溪大地震和1976 年松潘大地震作用下，斜坡已經明顯受損，邊坡可見多條拉裂縫和局部垮塌，在2008 年汶川大地震遠場擾動和長期自重作用下拉裂縫不斷擴展，加之多年凍融循環、間歇性降雨或融雪產生的水力致壓影響，邊坡的穩定性逐漸劣化并趨于極限失穩狀態，斜坡失穩前的1 個月里出現了多起短期強降雨，最終引發了特大型深層巖質滑坡災害( 圖3d) 。

冠心病患者臨床中發病率高,比較多見,在老年群體中,冠狀動脈出現狹窄和阻塞癥狀,導致了患者的心肌細胞缺血,引起了心絞痛癥狀。無癥狀性心肌缺血是患者的心肌缺血但是沒有相關的癥狀出現。這類患者的臨床癥狀缺乏典型性和特異性,因此患者的病情無法察覺,繼續進行劇烈的活動,容易導致心悸,嚴重的還會猝死,這屬于隱匿性的冠心病。臨床中對無癥狀心肌缺血需要進行深入研究,找到可靠的早期確診方式,讓患者的臨床治療有據可行。

水動力型滑坡除了直接造成危害，還會帶來相關次生或衍生災害( 災害鏈) ，主要表現在以下幾個方面:

NarBand方法基于頻率分辨率來估計系統阻尼，然后得出有關模態振型，進而計算出系統模型的極點，對模態進行比例換算，模態固有頻率如表4所示，模態指示函數法分析所得各階模態振型如圖9所示，置信度MAC值如表5所示。

①對于庫區滑坡，災害發生時大體積的巖土體在短時間內以高速度落入水庫中可能形成涌浪，給附近地區及水利水電工程造成較大的危害。涌浪的形成和傳播是一個復雜的過程，主要受滑坡體形態特征、滑坡入庫持續時間、水庫地形和水深等因素的影響。涌浪一旦形成，會對災害點周邊地區形成即時性危害，如擊毀對岸的生活建筑物、種植區和交通設施，影響過往船只的通行等。涌浪形成以后，會向上下游傳播，加大橫向流速，形成局部回流和倒流，惡化了沿程航道水流條件，甚至中斷航運。當涌浪傳播到壩前，具有巨大動能的波浪沖擊壩身，對壩體穩定性造成威脅，甚至導致潰壩; 如果此時的波浪高度接近或超過壩高時，可能造成壩頂漫水，在下游形成嚴重的水害。2015 年6 月24 日，重慶市巫山縣三峽水庫大寧河左岸發生體積約為2.3×105m3的紅巖子滑坡，引發波浪高度約為5.0 ～6.0 m 的涌浪，擊沉13 艘船只，造成2 人死亡，6 人受傷( Zhou et al.，2016) ; 1963 年10 月9 日，意大利瓦伊昂水庫左岸發生體積約為2.4×108m3的特大型滑坡，形成250 m 的巨型涌浪，傳播至1.4 km 遠處的壩址時，波浪高度仍有70 m，造成數億美元的經濟損失，2600多人死亡失蹤。

②對于降雨型滑坡，尤其是高位山體滑坡，災害發生時大體積的巖土體在啟動和沿坡面運動過程中，重力勢能轉化為動能。部分動能使滑坡體在沖擊碰撞障礙物后崩解轉換為碎屑狀或碎塊碎屑流，另一部分動能則轉換為碎屑流的運動速度。在繼續沿程運動過程中，碎屑流對基底的固體物質持續產生鏟刮侵蝕效應，不斷放大碎屑流的體積和速度，進而加大碎屑流的破壞力。當碎屑流運動匯入河道后會堵塞河道，甚至演化為堰塞湖災害( Zhou et al.，2013) 。如圖10 所示，2017 年6 月24 日，四川省茂縣疊溪鎮新磨村發生由降雨誘發體積約為4.5×106m3的大型滑坡，最終堆積方量約為1.3×107m3，摧毀坡腳的新墨村，導致83 人死亡失蹤，堵塞河道長達1000 m( Hu et al.，2019) 。

圖10 茂縣滑坡碎屑流的影響:( a) 災前; ( b) 災后Fig. 10 Impact of the Maoxian landslide

4 水動力型滑坡預警識別與防控減災

水動力型滑坡從發育、破壞、運動再到最終堆積整個災害的發生過程，具有偶然性和復雜性，同時也給人類生命、財產安全和社會穩定帶來巨大的威脅?！叭绾巫R別潛在的滑坡發生區域?”以及“如何作出有效的防控措施?”已經成為全世界人民共同關注的難題。

4.1 早期識別

潛在滑坡體的早期識別是研究、分析、評價和預測水動力型滑坡的基礎工作?；碌脑缙谧R別是個復雜而艱巨的任務，首先需要對區域滑坡危險性進行判識。具有不利地質構造背景和不良巖土體結構的區域是大型滑坡的易發區，借助遙感、無人機等先進的遙測手段獲取大范圍地形地貌特征，并通過現場調研和地理勘察等手段獲取地形地質構造背景，基于滑坡孕育及時空分布特性規律分析，可以發現圈定具有滑坡潛能的危險區域。

典型滑坡的早期定量識別是極具挑戰性的工作。如圖11 所示，滑坡發生前一般都具有典型前兆，如大變形、沉降、開裂破壞、小規模崩塌、樹木傾倒、坡腳出溢點水渾濁等，可借助遙感、無人機、雷達、三維激光掃描等先進手段，獲取高分辨率空間影像和三維模型信息，通過不同時期空間影像或模型信息的比對解譯，獲取斜坡體的形貌變化和變形時空演化規律，并結合現場地形地質特性，綜合考慮后最終圈定識別滑坡體。

圖11 茂縣滑坡早期破壞特征Fig. 11 Deformation and failure characteristics in early Maoxian landslide

水庫初期蓄水及前幾個蓄水周期內是水動力型滑坡尤其是庫區滑坡的高發期。由于庫水位的突然變化，導致巖土體受水的浸泡而軟化，且斜坡體內部的滲流場發生改變，而滲流場達到新的穩定狀態需要較長的時間周期，這期間水的不利影響較為明顯，極易誘發庫區滑坡。因此在水庫前期運行過程中，庫岸滑坡的早期識別顯得尤為重要，加強庫區監測和巡查，及早制定應急預案是防止庫區滑坡的有效手段。另外做好滑坡早期識別的宣傳工作，發動群眾力量“群測群防”有時候可達到事半功倍的效果。

4.2 監測預警

滑坡監測預警是最重要的防范手段之一，也是制定工程或非工程措施的基礎。水動力型滑坡的監測主要可分為變形監測和水文監測，通過記錄潛在危險源的變形演化過程或者水動力型驅動因素的作用強度，在災害發生前及時做出安全警告，提前做出應對措施，有利于避免或減輕災害對人類生命和財產造成的損失。

變形監測可分為為表面變形監測和深部相對位移監測。傳統的表面變形監測如全站儀、位移計、測縫計、GNSS 系統等主要通過監測潛在滑坡區表面特征點位移的時間序列，InSAR、三維激光掃描、機載雷達等則可以獲取變形區整個三維變形場的演化情況( 圖12) 。深部相對位移是通過測斜孔等儀器獲得側向變形值，進而判斷深部是否發育滑動面。水文監測則是通過雨量計、水位計、孔壓計等獲取滑坡區降雨量、地下水位、庫水位以及孔隙水壓等水文值變化情況，用于滑坡失穩的輔助判斷。

圖12 基于三維激光掃描的丹巴開頂變形體三維整體變形分布情況Fig. 12 3D deformation distribution features of Kaiding landslide in Danba County

滑坡預警一般基于表面及深層變形、孔隙水壓、地下水位等監測數據進行預測以及發布預警信息。然而，水動力型滑坡是一個復雜的系統性問題，不僅受到斜坡地形地質的影響，同時受到外部動因的影響( 人工擾動、地震、爆破開挖等) ，不同地質結構、不同的水動力條件( 降雨與水位變動) 的滑坡變形破壞過程存在很大的差異，難以采用單一的指標和統一的判據進行預警，如何更科學地進行滑坡預警值得深入思考與探索。在未來，或許可以利用人工智能和大數據等手段，通過大量實際滑坡多源長序列監測數據的融通、學習及深入挖掘等，把所有影響滑坡形成的內外部因素均能統一考慮進去，形成具備自主學習功能的滑坡智能預報預警技術方法。

4.3 防控減災

滑坡從開始發育到失穩破壞是一個長期的地質演變、劣化過程，一旦大規模巖土體失穩，影響范圍廣泛，破壞程度驚人，因此通過科學合理的滑坡防治措施，將災害損失降到最低，是具有非常重要現實和工程意義的( 謝和平等，2018) ?；路乐畏浅碗s，涉及到工程建設、經濟民生、社會等多方面因素，需要通過非工程措施和工程措施的綜合運用，才能達到防災減災的目的( 黃潤秋，2003) ( 圖13) 。

Research on the Transmission Mode of Offshore Wind Farm ZHENG Ming，WANG Changhong(99)

圖13 水動力型滑坡的治理Fig. 13 Management of water-induced landslides

4.3.1 非工程措施

非工程措施的本質目的是讓人類遠離水動力型滑坡的影響區域，從而盡量降低損失，主要包括隱患排查、交通管制、安全警示和搬遷移民等。對于災害發生概率較大的潛在滑坡影響區，首先需對滑坡在失穩破壞、運動、堆積、誘發涌浪過程中可能影響的范圍進行預估，再對影響區域內的居民進行疏離搬遷。對于庫區滑坡，可以通過對水庫調度運行進行嚴格控制，避免庫水位大變幅頻繁波動來盡量降低水位變化對庫岸邊坡的穩定性造成影響。一旦庫區邊坡出現變形破壞現象，應該避免通過降低庫水位或升高庫水位等方式以期達到控制滑坡變形的目的，重點應該做好非工程避險以及工程加固處理措施。

4.3.2 工程措施

工程性措施的主要目的是通過增強邊坡的穩定性和減弱外力因素對于巖土體的作用強度來增加滑坡體的穩定性，或通過緩解滑坡對人類、自然環境等造成的影響來降低損失。典型的工程措施包括:(1) 加固措施，主要包括網噴支護、錨固、框格梁、主動防護網和抗滑樁等，并輔助以生態修復措施促進水土保持; ( 2) 被動防護網和擋土墻等防護工程;( 3) 阻水和排水工程，用以增強岸坡對于地表徑流和地下水的排出，減弱水流對于巖土體的沖刷侵蝕;( 4) 局部支護、開挖、削坡減載和壓腳，局部支撐與挖方一般是針對巖質岸坡，通過改善圍巖的完整性以增強岸坡的穩定; ( 5) 另外可通過道路改線( 利用隧洞饒避、遠離正常蓄水位線等) 、移民搬遷等避開庫區滑坡災害的影響。

W=[WC1×[We11, We12, We13, We14], Wc2×[We21, We22, We23, We24], Wc3×[We31, We32, We33]]=[0.036, 0.138, 0.095, 0.061, 0.214, 0.182, 0.049, 0.085, 0.056, 0.024, 0.060]

水動力型滑坡，尤其是庫區滑坡是典型的由人為因素改變斜坡的自然條件而觸發的滑坡，因此可以通過從水庫建設前期的設計規劃開始就對庫區滑坡進行深刻考慮和防范來降低損失。目前修建的水庫，由于受到經濟、社會等條件限制，水庫復建公路、還建設施、移民安置等都離庫區蓄水位線較近，容易受到水庫蓄水的影響，頻繁發生的庫區滑坡給交通、庫區人民的生活帶來較大的不便。在未來水利水電工程建設過程中，可以考慮把庫區滑坡的危害性作為重點考慮對象，提高復建道路、基礎設施、移民安置點到正常蓄水位線的距離，遠離庫區滑坡影響區。

5 結 論

水動力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位變動、地表徑流及地下水活動等水動力因素驅動下而發生的斜坡巖土體失穩災害，易發于松散堆積層、破碎巖體、軟巖和含有軟巖夾層的巖質邊坡。地質環境、水文活動以及人類活動干擾等因素的長期作用在水動力型滑坡的孕育過程中起著關鍵作用。斜坡在各種不利因素的持續交替作用下，逐漸產生變形破壞，穩定性不斷降低并趨于極限失穩狀態，最終在短期水文條件的改變下而引發整體失穩破壞。斜坡失穩后的動力過程非常復雜，尤其是特大型高位滑坡，在運動過程中會產生強烈的顆粒破碎和沖擊鏟刮效應，導致滑坡運動性態的改變和滑坡體積的放大; 水的存在會加劇滑坡沖擊鏟刮作用和運動性態向流態化轉變而導致更遠運動距離和更廣致災范圍。

滑坡的早期識別和監測預警是最重要的防范手段之一，也是制定工程或非工程措施的基礎。水動力型滑坡是一個復雜的系統性問題，不同地質結構和水動力條件的滑坡變形破壞過程存在很大差異，難以采用一個固定的判據進行預警。水動力型滑坡防治非常復雜，涉及到工程建設、經濟民生、社會等多方面因素，需要綜合運用工程措施和非工程措施。在未來水利水電工程建設過程中，應重視庫區滑坡的危害性，復建設施的修建應盡可能遠離庫區滑坡影響區。