當地時間5月29日,巴布亞新幾內亞總理馬拉佩在公開講話中確認,該國山體滑坡遇難者人數超過2000人。
這次滑坡為何會造成如此重大的傷亡?現有技術能否精準預測滑坡的發生?氣候變化與人類活動在多大程度上加劇了“山崩”的發生?
騰訊新聞《一起來嘮科》對話成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室教授唐川,圍繞本次山體滑坡災害可能的成因、預測滑坡等災害的技術方法、普通人如何應對滑坡等話題進行了係統討論。
一、巴新此次滑坡為何如此極端?高位滑坡解體形成的“高速碎屑流”毀滅性強,救援難度極大,成活率極小
問:根據媒體報道,目前有超過2000人在這場重大災害中被掩埋。這次滑坡為何會造成如此重大的傷亡?
唐川(成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室教授):我在了解到這次災害後也非常震驚,以往的滑坡災害那麽多,造成這麽大人員傷亡的實屬罕見。這次的滑坡很特殊,是滑坡碎屑流:它發生在山頂,在強烈崩滑後,岩體迅速發生解體而破碎呈“流體”狀高速直衝山下。
我們看到當地的照片,這次滑坡的運動距離較遠、滑動速度快、成災範圍大,屬於極端現象,是高位滑坡解體形成的“高速碎屑流”。這種災害在我國西藏、其他強地震地區也有可能發生。
當地時間2024年5月29日,巴布亞新幾內亞恩加省,揚巴裏村的山體滑坡。(圖/視覺中國)
(“5·24巴布新幾內亞山體滑坡” 圖/央視新聞)
我曾當天前往1991年9月23日發生的雲南昭通災難性滑坡現場,這一滑坡發生在海拔2300米左右的地方且在滑動過程中發生了強烈破碎解體,造成了216人的死亡。當時滑坡發生的速度也非常快,移動速度達到了每秒上百米,兩分鍾就滑動了3公裏,掩埋了山下的一個村子。
類似我當天到現場參與應急調查的還有2013年7月10日發生在四川省都江堰市三溪村五裏坡的高位滑坡碎屑流災害,最終造成了44人遇難、117人失蹤重大災難。與新亞特大滑坡更為類似的事件是發生於2017年6月24日的四川新磨村特大滑坡,該滑坡位於山體很高位置的巨大岩體突然發生垮塌,形成的高速碎屑流瞬間衝毀淤埋山下的村莊,造成100多人死亡。
(都江堰“7·10”特大山體滑坡 圖/中國新聞網)
從上麵的例子中我們可以看出,這種高速碎屑流滑坡的特點是爆發突然且速度極快、成災麵積廣,因此會造成毀滅性的破壞和重大傷亡。
這樣的滑坡,救援難度極大,成活率極小。
問:巴布新幾內亞這次滑坡發生在淩晨,且此次災害前幾周遭遇持續強降雨天氣,造成本次巴布新幾內亞滑坡的因素可能有哪些?
唐川:可能的因素有很多。
首先是板塊構造運動的影響,巴布新幾內亞處於環太平洋火山地震帶上,太平洋板塊和印度洋板塊的運動碰撞使得這一地區的岩體結構相對破碎,活動性斷裂發育。尤其是2018年1月25日發生在中央山脈區的Mw7.5級地震,給該地區的山體岩體帶來嚴重“內傷”,山頂受影響更大
(巴布新幾內亞地理位置 圖/網絡)
其次,我查了一下,巴布新幾內亞的年降水量可以達到2500mm,成都是 1000
多,至少是成都的兩倍,而且災害前幾周一直強降雨,為大型滑坡的發生提供了水動力條件。
此外,巴布新幾內亞的礦產資源豐富,金、銅產量分別列世界第11位和第10位,開采量大,挖掘過程也可能會破壞自然斜坡的穩定性從而引發大規模滑坡,當然這是我的猜測。
最後,巴布新幾內亞處於地震火山帶上,在高陡地形位置,岩體滑坡最可能形成高速碎屑流,其堆積掩埋速度之快、厚度之厚度大,這就大大增加了救援難度,從而導致重大人員死亡。
(“5·24巴布新幾內亞山體滑坡救援現場” 圖/新華社)
二、滑坡災害與降雨、地質構造等相關,氣候變化和人類活動正加劇滑坡發生概率
問:從整體來看,造成滑坡災害的因素有哪些?
唐川:造成滑坡災害發生的因素有很多。
從動力因素的角度來看,首先是降雨,如大雨、暴雨、長時間的連續降雨都易誘發地質災害;其次融雪、地下水滲入等因素也會引發崩塌滑坡。
第二個因素是地震,地震引發的坡體振動會極大破壞斜坡的自然平衡,導致斜坡變形破壞從而形成崩塌滑坡。
第三個因素是河流與地下水的強力衝刷侵蝕,河流旁側的地下表水強烈衝刷坡腳會導致坡腳失去支撐從而形成滑坡,許多江河坡麵發生滑坡或堵江的事件都是這樣發生的。
還有一個導致滑坡發生的重要因素是人類活動,許多不合理的坡體開挖活動如修公路、采礦、建水庫等等都會擾動邊坡的自然穩定性,從而引發滑坡。雖然人類活動造成了不少斜坡體破壞事件,但大多數的大型滑坡的成因主要還是出於自然因素的影響。
從動力條件上來看,滑坡的孕育有一個地質過程。
首先要有一個易於產生滑坡的滑動麵,這個滑動麵往往是軟弱的。岩體在降水、地震等作用下就會沿著軟弱的滑動麵滑動形成滑坡。
其次,山區的基岩和土體也會發生大麵積的滑坡,長期風化的土體在被水浸濕後容易發生位移。
此外,地質構造也是影響滑坡發生的一大要素。地質活動斷裂帶附近岩體相對破碎,結構麵與節理裂隙極為發育,發生滑坡的概率非常高。例如四川的龍門山斷裂帶、鮮水河斷裂帶等地區都是滑坡高發地。
問:氣候變化和人類活動會多大程度增加山體滑坡的發生概率?
唐川:這個問題非常好。氣候變化導致自然災害頻發得到全世界的共識,它同樣也會增加滑坡發生的概率。
首先,氣候變化會導致降水強度與頻率的增加,一方麵會導致岩體與土體的穩定性降低,直接引發滑坡;另一方麵會使得原本幹燥地區的土體在收縮後再度濕潤,提升滑坡發育的可能性。
其次,全球變暖的趨勢會加速冰雪融化,大麵積的冰雪消融也非常容易引發滑坡。
人類活動強度的提高也同樣會增加滑坡發生的概率。例如砍伐森林、修建公路等等活動不僅會破壞植被覆蓋形成的保護層,還會降低坡麵的自然穩定性。此外,采礦活動導致的滑坡也是非常常見的,例如新疆、內蒙古等地發生的礦區重大災難性滑坡事件。
目前看來,真正大的滑坡,從發生的概率和頻率來看都還是自然因素為主。但是近年來人類強烈活動區,滑坡災害呈直線上升趨勢。
三、相比普通低位滑坡,高位滑坡隱蔽性更強,更難識別預測,排查與防災難度也更大
問:我們有可能預知“山崩”嗎?目前有哪些方法?未來需要解決的難點有哪些?
唐川:目前看來,我們可以在一定程度上預知“山崩”,但仍然存在著較大困難。多年以來的經驗積累與傳統調查(如人力摸排、測繪等)使我們對低位滑坡隱患有著較為精準的預測。
但類似都江堰市三溪村五裏坡、雲南昭通等地發生的高位滑坡是較難預測的。首先是受到高度的限製,人力難以實地進行詳細調查;其次由於植被覆蓋,高山地區的隱蔽性強,識別預測難度大,往往需要借助高新技術。
地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室提出了要構建空天地一體化的“三查”體係。
(“三查”體係 圖/受訪者提供)
首先,運用高分辨率的光學影像、InSAR(幹涉雷達:融合同一區域不同時間獲取的雷達影像的相位信息來生成幹涉圖)等技術對地麵裂縫發生的微小形變進行識別,並對區域進行“全麵體檢”,尋找高位隱患點。
(INSAR技術的基本原理 圖/受訪者提供)
另外,我們還運用機載LiDAR(即在小型飛機或直升機上搭載激光掃描儀、成像裝置、定位係統、飛行慣導係統,獲取高精度數字高程模型,去除植被後可清晰鑒別山體表麵“損傷”)、航拍等技術有針對性地對某一區域進行“大病檢查”。機載LiDAR可以通過掃描快速形成精細的三維地形模型,分辨率可以達到毫米級。航拍無人機使我們可以近距離觀測到山體的形變與裂縫,發現潛在的隱患。
最後,我們要進行地麵調查複核,以及地表和斜坡內部的觀測,類似於醫學上的“臨床診斷確認”,避免光學遙感技術出現的誤診。
(機載LiDAR技術的基本原理 圖/受訪者提供)
盡管上述技術大大提升了預測的精確性,但仍然存在一定局限性。例如InSAR技術可能會受水汽、地形、植被等影響存在觀測偏差;機載LiDAR與無人機航拍使用範圍小、難度大、成本高等等。
我們希望未來的識別技術能夠進一步提高,在發現滑坡隱患點後能夠精準、快速捕捉。
一般滑坡的發生有一個緩慢蠕動的過程,但部分岩體滑坡是在降雨期間就突然發生的,我們根本來不及識別滑坡就已經發生了,這個問題我們也希望今後能夠克服。
問:提前預測、預警山體滑坡對防災救災有多大影響?
唐川:在防治災害的過程中主動預測是非常重要的,它能夠給我們預留出更多的時間來降低災害可能帶來的風險。
當前的災害預測中首先要進行長期的風險評價,將滑坡災害的危險性和人的易損性相結合進行風險評估。如果有滑坡且該地區有人風險性就大,如果有滑坡但無人風險性就小,我國四川等地現在都在大麵積做這種高精度的風險評價。
其次,我們要進行大麵積的調查預測,不能隻盯著一個點進行預測,而是要進行風險管控。如果我們意識到某地發生滑坡的風險較大,且該地區有人居住,那麽我們就需要采取工程治理、預警或避險搬遷等措施。
另外,現在的氣象台預測也有很好的功效,我們可以根據降雨量和降雨頻率推測可能發生滑坡的危險地區,提前做好應急準備。
雖然我們當前的預測工作有著相對完善的體係,但仍然存在著一些難點,比如滑坡發生地的隱蔽性強,難以排查出隱患。盡管我們通過長期的排查已經可以精準劃定滑坡高發的區域,並且對預先排查出的風險進行了治理或搬遷,但仍然有很多重大滑坡災害的發生是在意料之外的。例如高位遠程滑坡的排查與防災難度都是很大的。
問:有哪些前兆可以幫普通人判斷滑坡災害的發生?發生山體滑坡後我們有辦法自救嗎?
唐川:對民眾來說,預判滑坡災害的發生是可能的。
第一點就是進入山區前查看天氣預報,如果有大雨、暴雨等天氣是絕對不能進入的,強降水天氣下發生滑坡、泥石流等災害的概率是非常大的。
第二點就是認識滑坡高發地的特征,一般而言地形起伏大、岩體破碎、植被覆蓋率低的地區風險相對高。另外,如果在山坡及房屋牆壁上發現裂縫就要小心。
第三點,如果看到大麵積的馬刀樹(樹幹下部彎、上部直)則說明這片斜坡不穩定,曾發生過緩慢滑動。坡腳處土體隆起、房屋形變、牆體裂縫、坡麵上有渾濁泉水湧出、石塊從斜坡滾落等現象都是滑坡發生的預兆。
(馬刀樹 圖/海寧中學地理組)
從專業角度,我們積累了不少經驗來判斷是否有滑坡,例如地形上表現為上陡下緩(平)的鼻狀山脊,下緩段通常形成“上凹”的負地形;具有傾向坡內的“軟弱基座”,岩體結構呈現上硬下軟;山體坡麵上部岩層通常發育與坡麵近平行的結構麵、風化卸荷界麵或傾坡外長大裂隙;或具有發生傾倒變形的條件;此外,坡麵上、下段交界部位通常有“似擋牆的硬阻部位”。
當識別到滑坡之後我們需要自救,要快速逃生,馬上逃離危險區,要朝著滑坡兩側跑,也不要開車進入可能的滑坡活動區。
(向垂直於滾石前進的方向或滑坡方向的兩側逃離,並盡快在周圍尋找安全地帶。 圖/中華人民共和國應急管理部)