滑坡预警:能否避免山体垮塌之灾

调查 张韵
一次相当于两栋大楼范围的所谓“小滑坡”,想要治理的话需要花费5000万元。这次茂县的滑坡是发生在3400米的高度,这种情况一般就很难去治理,而只能选择搬迁了


6月25日,救援人员在四川茂县灾害现场进行搜救。图|CFP

滑坡预警:能否避免山体垮塌之灾


《中国新闻周刊》记者|张韵

6月24日凌晨5时45分,四川省阿坝藏族羌族自治州茂县叠溪镇新磨村新村组富贵山山体突发高位垮塌。垮塌方量巨大,约800万立方米,最大落差1600米,岷江支流松坪沟河道堵塞2公里。

截至6月27日,四川省阿坝州委外宣办消息,在茂县6.24叠溪山体垮塌事件中,共有35人确认安全,累计发现遇难者遗体10具,仍有73人失联。此外,已有300余名受灾群众被紧急转移安置。

专家通过现场踏勘初步分析认为,这是一起“降雨诱发的高位远程崩滑碎屑流灾害”。简单地说,是山顶岩体突然崩塌,向山下滚落过程中带动斜坡碎屑一起运动而造成的。紧急赴茂县叠溪镇突发地质灾害应急调查专家、四川省地质环境监测总站副站长肖智林表示,“以当时的降雨量,斜坡虽然松散但也问题不大,关键还是高山巨石崩塌带来的冲击(以至于形成碎屑流)。”

有多少美丽山村需要预警和保护

“这个地方地质灾害风险很大!你去现场看过就知道了。”在位于上海的同济大学的办公室里,刘春想起了今年4月前往阿坝州东南部地区进行野外实地考察的经历。

作为同济大学测绘与地理信息学院教授、国家测绘地理信息局重点实验室副主任,刘春一行的考察地是阿坝州东南部的理县,这里距离此次发生山体垮塌的茂县仅有50公里的距离,“因而,理县的地质地貌与茂县十分相似,地质结构均属龙门山断裂带,地貌类型是高山峡谷区。”

刘春团队野外工作的重点就在此地。汽车开过峰峦叠嶂、沟谷纵横的山区,经常会有石头滚落下来。如今,在茂县山体垮塌事件发生以后,他回忆起自己两个多月前的那次工作经历。

据介绍,整个阿坝地区向来都是滑坡高发地区,这里有很多古滑坡。1933年茂县叠溪镇就曾发生过里氏7.5级地震,地震诱发大型滑坡,滑坡堵江形成堰塞湖并保留至今。龙门山地震断裂带沿四川盆地西北缘底部切过,2008年汶川地震、2013年芦山地震均发生在该断裂带上。

滑坡是非常复杂的地质活动,类型很多。有的是倾倒型的(平常看不出来,突然有一天崩塌下来);有的则是蠕变型(受断裂活动影响而缓慢蠕变的滑坡)。四川地区蠕变型滑坡比较多。中国地质科学院地质力学所的专家调查显示,此次茂县的滑坡就属于蠕变型的。

在中国境内,滑坡的高发地区主要位于云贵川的山区以及西藏地区。不过,因为藏区人迹罕至,即便发生滑坡,也鲜有人注意到,但是容易形成堰塞湖,影响下游地区。

针对24日茂县突发的山体垮塌,中国科学院成都山地灾害与环境研究所的一位研究滑坡的专家指出,茂县处于龙门山断裂带,“目前已形成特大型高位滑坡—堰塞湖灾害链,救援难度较大”。

特殊的地质地貌早就引起了科研人员的注意。此前,刘春团队就对四川区域内一些大大小小的滑坡进行过监测预警。“由科技部立项的国家973计划项目‘西部山区大型滑坡致灾因子识别、前兆信息获取与预警方法研究’,要求科研人员对山体滑坡进行前兆性探测,而不是在灾难发生后再进行评价。”刘春强调,科研人员在预警到滑坡之后,会马上要求进行工程地质加固,避免滑坡事件的发生,“而正因为如此,滑坡没有发生,媒体也就很少关注这些工作。例如,在四川省丹巴县县城,有几个滑坡现在就一直在做加固。”

滑坡主要是由地震、降雨和工程建设这三方面的原因引起的。由于2008年汶川地震对山体造成震裂松动,加之这几年强降雨、强暴雨等恶劣天气增多,这一地区更容易诱发地质灾害。此外,大坝、公路、隧道等基础设施的修建,也都在不同程度上会对坝体内部产生一些影响,使得近几年滑坡发生的频率有所提高,在这种情况下,对有一些小型的滑坡,技术人员也没能全覆盖地进行预警。

对于此次茂县的山体垮塌,刘春认为,“没能进行有效预防是因为存在着地理的特殊性和技术的局限性。”此次高位崩滑发生在海拔3400米以上,距离受灾村庄高差超过1250米,那里无人居住,山体陡峭,坡度在55到60度,人很难上去,这就意味着,单靠地质人员普查走访的常规监控是行不通的。

此外,由于高山植被密集,受其遮挡,即使高精度卫星也难以拍摄到坡体变形,那么,现有遥感手段就发现不了隐患。遥感数据不全,也造成了技术上的难点,“也不是说完全不能监控,但是这么大的范围,不敢保证监控能够百分之百的覆盖。”

以前这里也曾发生过一些小型滑坡,刘春说,当地居民的做法是,“这个地方动了,我就搬一搬”,老百姓没有预料到整个区域会有大的危险。所以在科研人员实地走访劝说时,发现很多当地居民缺乏风险意识。

茂县是全国最大的羌族聚居县,羌族人口约占全县总人口的92%、约占全国羌族总人口的30%。除羌族外,茂县境内还居住着汉、藏、回等17个民族。羌族、回族和藏族等一些少数民族世世代代居住在这个坡上,整体搬迁是个难题。因此,刘春认为,茂县山体垮塌事件之所以发生,从技术角度来讲,监控和预警没能做到及时和准确。从管理层面来说,当地老百姓风险意识的缺失也是导致灾难发生的一个因素。

灾难发生后,有航拍摄影爱好者发布了去年拍摄的受灾地新磨村的风景照。这里灾前“遗世独立的美丽”和灾后一片碎石、废墟的惨象形成强烈的对比,令人唏嘘。刘春在接受《中国新闻周刊》采访时,也对川西高原地区的美丽风光发出感慨,他还提到,位于这一地区的另一个着名的美丽乡村甲居藏寨就处在一个滑坡上。

甲居藏寨位于甘孜州丹巴县境内,这里居住着嘉绒藏族140余户人家,藏寨从大金河谷层层向上攀缘,一直伸延到卡帕玛群峰脚下,整个山寨依着起伏的山势迤逦连绵,在相对高差近千米的山坡上,一幢幢藏式民宅洒落在绿树丛中。2005年由《中国国家地理》杂志组织的选美中国活动中,以甲居藏寨为代表的“丹巴藏寨”被评为“中国最美的六大乡村古镇”之首。

刘春说,“如果这个地方发生滑坡了,那么,这个美丽的乡村就消失了。”所幸的是,技术部门已经注意到了这里发生危险的可能性,科研人员在甲居滑坡上投入了很多人力、物力和财力,正在积极进行治理、监控和预警。

一般来讲,一次相当于两栋大楼范围的所谓“小滑坡”,想要治理的话需要花费5000万元。这次茂县的滑坡是发生在3400米的高度,刘春说,这种情况一般很难去治理,而只能选择搬迁了。

他反复强调,除了专业机构的监测,滑坡预警还需要群测群防的思路。群测群防指的是政府、技术人员以及老百姓共同来建立一个完整的地质灾害监控网络,做到经常性的监控。“即使是这样,还是会有漏洞,因为量太大了,所以每年都会有滑坡的灾难事故发生。”

从卫星技术、大数据、人工智能到无人机

从技术角度来讲,真正认定一个地方是滑坡需要经过一个非常严谨的工作流程。专业人员首先需要利用目前最新且发展迅速的卫星遥感技术对整个大块区域去做易发的识别。

卫星的分辨率不能像人眼看得那么仔细,所以一旦技术人员在卫星上发现某个地方最近地表活动频繁,就会将其列为风险地区。此外,他们还要到当地采用无人机实地勘察,看看是否出现裂缝,综合调查之后才敢断定是不是有滑坡的风险。

据介绍,中国山体滑坡预警、预报技术处于世界领先水平。近年来,在遥感、地质、岩土力学等几个学科整合交叉的基础上,这方面的研究取得了飞速发展。其中,做得最出色的要数成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室以及中国科学院成都山地所。

20世纪末,中科院成都山地所的科学家承担了318国道上较为着名的滑坡——嘎玛沟滑坡防治工程的勘察设计。他们在公路上方设计了排水沟,在公路下方打了几排抗滑桩及挡墙。经过治理,这里基本没有再发生滑动及变形,证明防治效果较好。

在欧洲,覆盖了意大利北部边界、法国东南部等地的阿尔卑斯山区也有较大的滑坡治理的需求。据刘春介绍,欧洲人做的是精细化管理,而如果谈及整个观测的网络,目前中国做得比欧洲好。原因是中国投入得多,参与的人多,成果也多,“所以,这几年许多关于滑坡地质灾害的国际会议都在中国开”。今年4月17日至18日,中欧滑坡地质灾害遥感观测与定量分析国际学术论坛就在同济大学召开。

刘春认为,现阶段中国需要加强的,是从监测的精度、可实施性和技术上更往前走一步,把这些研究成果放在相应地技术流程和规范当中,从原来大量靠人工来调查的工作中把人解放出来,依靠新的遥感技术来实现。

信息技术、卫星技术、大数据、人工智能等新技术的发展在目前整个地质灾害研究工作当中已被广泛地使用。刘春解释说,卫星只是获得数据的途径,随之而来的,就是卫星数据的处理和识别。传统上,识别是通过人工看图,而人工智能的发展将使图像的判读更高效、快捷和自动化。此外,滑坡的发生不是单一的原因,因此,技术上还存在一些多传感器数据的集成,大数据的综合分析就是如此。

刘春自己在做的一些小型无人机能在更快速获得数据之后,马上用系统进行自动分析,不靠人工判读,等分析结果出来之后再去用人工确认,这样做,效率就提高了很多倍。他说,这次茂县发生的灾害,第一时间到场的就是小型无人机,这个已经是成熟的技术了。此外还有通信技术的应用,通过这些技术,前方监测的数据可以通过中继卫星快速传到上海或者北京。例如,上海站收到了理县回传的数据后,科研人员就能直接处理和分析,这对于灾害的预警、诊断和决策大有益处。

WebGIS地理信息系统是一个可管理数据的软件系统,在滑坡灾害应用领域,将地理信息系统和地理信息科学融合在一起,用这样一个系统来管理和分析获取的数据。这个技术在国际上已经是通行的,而且是高效、系统的方法。在国内,现在所有滑坡都建立了GIS系统。由于GIS 技术的空间分析、制图功能和可视化的特点,该技术在滑坡灾害区划研究方面正得到快速发展,以 GIS软件为技术平台的滑坡灾害的危险性、易损性和风险评价的系统研究则逐步成为这一领域研究的发展方向。

最新的动向发生在6月26日11时10分左右,四川省安监局发布消息称, 在茂县山体高位垮塌救援现场,安监救援队伍的边坡雷达设备监测出垮塌位置发生位移和变形,极有可能发生二次滑坡,因而,要求所有救援人员和媒体记者紧急撤离现场。

这个反应迅速、提醒在场救援人员尽快撤离的仪器是一种微型的探测设备,仪器的专业名称为“S-SAR边坡合成孔径雷达”。刘春说,这项技术是近几年刚刚发展起来的,原理是通过雷达波干涉,远距离测量山体表面的细小位移和变形。最远监测距离可达5公里,理想状态下的极限监测范围可达5×2.5公里,可全部覆盖本次滑坡体,监测精度达到0.1毫米,是国内目前最先进的同类检测设备,无论天晴下雨,都可以实现对整个滑坡现场全天候、大范围的实时监测,因而天气不会影响它的工作效果。

刘春表示,让科研人员做的研究成果更多地转化为一种很简洁明了的东西,让老百姓也能接受,这是在山体滑坡防治方面真正应该做的事情。“完全依靠科研人员是做不到的,一定要通过群测群防来实现。”他认为,大家只有充分认识到群测群防的重要性,才能够使技术往正常的轨道上走,这样灾害事故的损失才能尽可能地减少,老百姓才能从技术发展中更多地受益。

“滑坡预警的各项技术都在往前迈进,国家很重视,新的技术也在不断得到应用,但是任何一个技术都不能百分之百地解决问题,它会有漏洞。”刘春说,“就像医学技术已经很发达了,但是人类该生病还是得生病。”

本文首发刊载于《中国新闻周刊》总第810期
声明:刊用《中国新闻周刊》稿件务经书面授权

推荐阅读 »