地质灾害的认识

地质灾害的认识1概述地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。常见的地质灾害主要指危害人民生命和财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等六种与地质作用有关的灾害。由地质灾害的定义可知，地质灾害的内涵包括两个方面，即致灾的动力条件和灾害事件的后果。地质灾害是由地质作用产生的，包括内动力地质作用和外动力地质作用；随着人类活动规模的不断扩展，人类活动对地层表面形态和物质组成正在产生愈来愈大的影响，因此，在形成地质灾害的动力中还包括人为活动对地球表层系统的作用，即人为地质作用。只有对人类生命财产和生存环境产生影响或破坏的地质事件才是地质灾害。如果某种地质过程仅仅是使地质环境恶化，并没有破坏人类生命财产或影响生产、生活环境，只能称之为灾变；例如，发生在荒无人烟地区的崩塌、滑坡、泥石流，不会造成人类生命财产的损毁，故这类地质事件属于灾变；如果这些崩塌、滑坡、泥石沉等地质事件发生在社会经济发达地区、并造成不同程度的人员伤亡和（或）财产损失，则可称之为灾害。1.1国外地质灾害研究现状1976年，前国际工程地质协会主席Arnould教授在发表的题为“地质灾害—保险和立法及技术对策”一文中提出了“地质灾害(geologicalhazard)”一词，他把滑坡、崩塌、泥石流、地震灾害看成是一种地质灾害。1965年，WI.Garrison提出了“地理信息系统”(Geographicinformationsystem)简称(GIS)。20世纪80年代后期到90年代，GIS大量地应用于地质灾害，国外尤其发达国家将GIS应用于地质灾害研究方面做了较多工作。随着高精度遥感技术的出现，遥感“眼”在地质灾害的评价与预测方面显示出广泛的应用前景。如法国利用SPOT卫星三维测量立体成图技术进行大范围的灾害监控。另外干涉雷达技术和差分干涉技术也广泛应用于地质灾害研究。国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立和计算机实现上，如“3S”在地质灾害的监控与可视化、数字减灾系统DDRS(DigitalDisasterReductionSystem)等方面的应用。DDRS是利用遥感技术(RemoteSensing)、全球定位系统(GlobalPositionSystem)、地理信息系统(GeographicInformationSystem)和计算机网络技术，用数学和物理模型来数字仿真，模拟灾害发生传播的全过程。从总体上讲，国外对地质灾害的研究主要体现在以下几个方面:①从更深更广的角度，借助现代先进的科学技术手段和方法深入系统研究地质灾害的致灾机理，继续加强对单体地质灾害的特征、分类、成因机理、预测预报以及防治处理等方面的深入研究;②重视灾害制图技术方法和“3S”技术的应用，采用现代技术(如3S技术)对中小流域地质灾害进行区域性评价，查明地质灾害时空分布规律，划分地质灾害危险性等级，同时将此危险性等级与土地资源的可利用性和土地售价联系起来，使地质灾害研究成果直接为公众服务;③地质灾害研究成果的经济效益可观，能够实现成果社会共享，为社会经济服务，部分发达国家(如日本)已将地质灾害的防治工作与城市的绿化工作有机地结合起来，防护工程要求不但要有效地防治地质灾害，还要能美化环境，使防护工程成为一道独特的风景。1.2国内地质灾害研究现状我国地质灾害研究工作起步较晚，20世纪30年代至70年代多以地震灾害研究工作为主。“八五”期间，我国的地质灾害调查工作才全面开展，重点反映在滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、岩溶塌陷、土壤侵蚀、土地荒漠化、矿区灾害等。80年代，西安矿业学院杨梅忠教授开始对煤矿区地质灾害问题开展研究；90年代后，科学工作者们对我国地质灾害的类型、特征、影响因素、分布状况和区域发展规律等进行了深入的研究，提出了许多新理论、新观点。特别是定量化方法，如灰色系统模型、遗传算法、元胞自动机和BP神经元等大量用来对地质灾害的研究和治害管理信息系统建设取得显著进展，美国地质调查局与气象局合作，在上世纪80年代中期在SanFrancisco海湾地区建立的滑坡预警系统，第一次利用电视和电台比较准确发布了1986年2月12-21日，该地区累计800mm降雨量所诱发的大量滑坡事件。从此区域地质灾害预警系统研究在国际上迅速发展。2地质灾害的特点由于地质灾害是自然动力作用与人类社会经济活动相互作用的结果，故两者是个统一的整体。地质灾害具有以下特点：2.1地质灾害的必然性与可防御性地质灾害是地球物质运动的产物，主要是地壳内部能量转移或地壳物质运动引起的。从灾害事件的动力过程看，灾害发生后能量和物质得以调整并达到平衡，但这种平衡是暂时的、相对的；随着地球的不断运动，新的不平衡又会形成。因此，地质灾害是伴随地球运动而生并与人类共存的必然现象。然而，人类在地质灾害面前并非无能为力。通过研究灾害的基本属性，揭示并掌握地质灾害发生、发展的条件和分布规律，进行科学的预测预报和采取适当的防治措施，就可以对灾害进行有效的防御，从而减少和避免灾害造成的损失。2.2地质灾害的随机性和周期性地质灾害是在多种动力作用下形成的，其影响因素更是复杂多样。地壳物质组成、地质构造、地表形态以及人类活动等都是地质灾害形成和发展的重要影响因素。因此，地质灾害发生的时间、地点和强度等具有很大的不确定性。可以说，地质灾害是复杂的随机事件。地质灾害的随机性还表现为人类对地质灾害的认知程度。随着科学技术的发展，人类对自然的认识水平不断提高，从而更准确地揭示了地质过程和现象的规律，对地质灾害随机发生的不确定比有了更深入的认识。受地质作用周期性规律的影响，地质灾害还表现出周期性特征。统计资料表明，包括地质灾害在内的多种自然灾害具有周期性发生的特点。如地震活动具有平静期与活跃期之分，强烈地震的活跃期从几十年到数百年不等；泥石流、滑坡和崩塌等地质灾害的发生也具有周期性2.3地质灾害的突发性和渐进性按灾害发生和持续时间的长短，地质灾害可分为突发性地质灾害和渐进性地质灾害两大类。突发比地质灾害大都以个体或群体形态出现，具有骤然发生、历时短、爆发力强、成灾快、危害大的特征。如地震、火山、滑坡、崩塌、泥石流等均属突发隆地质灾害。渐进性地质灾害指缓慢发生的，以物理的、化学的和生物的变异、迁移交换等作用逐步发展而产生的灾害。这类灾害主要有土地荒漠化、水土流失飞地面沉降、煤田自燃等。渐进性地质灾害不同于突发性地质灾害，其危害程度逐步加重，涉及的范围一般比较广，尤其对生态环境的影响较大，所造成的后果和损失比突发性地质灾害更为严重，但不会在瞬间摧毁建筑物或造成人员伤亡。2.4地质灾害的群体性和诱发性许多地质灾害不是孤立发生或存在的，前一种灾害的结果可能是后一种灾害的诱因或是灾害链中的某环节。在某些特定的区域内，受地形、区域地质和气候等条件的控制，地质灾害常常具有群发隆的特点。崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等灾害的这特征表现得最为突出。这些灾害的诱发因素主要是地震和强降雨过程，因此在雨季或强震发生时常常引发大量的崩塌、滑坡、泥石流或地裂地质灾害的内涵、属性与分类缝灾害例如，1960年5月22日智利接连发生了7.7、7.8级、8.5级三次大地震，而在瑞尼赫湖区则引发了休积为3×106m3、6×106m3、30×106m3的三次大滑坡：滑坡冲人瑞尼赫湖使湖水上涨24m,湖水外溢淹没了湖泊下游65km处的瓦尔迪维亚城全城水深2m,使100多万人无家可归，在这次灾害过程中地震—滑坡—洪水构成了个灾害链。2.5地质灾害的成因多元性和原地复发性不同类型地质灾害的成因各不相同，大多数地质灾害的成因具有多元性，往往受气候、地形地貌地质构造和人为活动等综合因素的制约。某些地质灾害具有原地复发生，如我国西部川藏公路沿线的古乡冰川泥石流年内曾发生泥石流70多次，为国内所罕见。2.6地质灾害的区域性地质灾害的形成和演化往往受制于一定的区域地质条件，因此了空间分布经常呈现出区域性的特点。如中国“南北分区，东西分带，交又成网”的区域性构造格局对地质灾害的分布起着重要的制约作用。据统计，90％以上的“崩、滑、流”地质灾害发育在第二级阶梯山地及其与第一和第三级阶梯的交接部位；第三阶梯东部平原的地质灾害类型主要为地面沉降、地裂缝、胀缩土等。按地质灾害的成因和类型，中国地质灾害可划分为四大区域：（1）以地面下降、地面塌陷和矿井突水为主的东部区；（2）以崩塌、滑坡和泥石流为主的中部区；（3）以冻融、泥石流为主的青藏高原区和（4）以土地荒漠化为工的西北区。2.7地质灾害的破坏性与“建设性”地质灾害对人类的主导作用是造成多种形式的破坏，但有时地质灾害的发生可对人类产生有益的“建设性”作用。例如，流域上游的水土流失可为下游地区提供肥沃的土壤；山区斜坡地带发生的崩塌、滑坡堆积为人类活动提供了相对平缓的台地，人们常在古滑坡台地上居住或种植农作物。2.8地质灾害影响的复杂性和严重性地质灾害的发生发展有其自身复杂的规律对人类社会经济的影响还表现出长久性、复合性等特征。首先，重大地质灾害常造成大量的人员伤亡和人口大迁移。近几十年来，全球地质灾害造成的财产损失、受灾人数和死亡人数都呈现出不断上升的趋势。1901～1980年中国地震灾害造成的死亡人数达61万人，全国平均每年由于“崩、滑、流”灾害造成的死亡人员达928人。1999年，全球发生的地震和飓风等大的自然灾害共702起，超过了1998年的700起。其中，较大的自然灾害共75起，包括洪水、干旱、暴风雨、地震、火山爆发等，可谓是灾难年。各种自然灾害在全球共造成52000人死亡和800亿美元的经济损失，仅次于1998年的930亿美元和1995年日本神户大地震1800亿美元的损失。其次，受地质灾害周期性变化的影响，经济发展也相应地表现出定的周期性特点在地质灾害活功的平静期灾害损失减少、社会稳定、经济发展比较决。相反，在活跃期，各种地质灾害频繁发生，基础设施遭受破坏、生产停顿或半停顿、社会经济遭受巨大的直接和间接影响。地质灾害地带性分布规律还导致经济发展的地区性不平衡。在一些地区，灾害不仅具有群发性特征且周期性的频繁产生，致使区域比生态破坏、自然条件恶化，严重地影响了当地社会、经济的发展。全球范围内的南北差异和我国经济发展的东部和中西部的不平衡也与地质灾害的区域比分布有关。2.9地质灾害防治的社会性和迫切性地质灾害除了造成人员伤亡破坏房屋、铁路公路、航道等工程设施，造成直接经济损失外，还破坏资源和环境，给灾区社会经济发展上造成广泛而深刻的影响。特别是在严重的崩塌滑坡、泥石流等灾害集中分布的山区，地质灾害严重阻碍了这些地区的经济发展，加重了国家和其他较发达地区的负担。因此，有效地防治地质灾害不但对保护灾区人民生命财产安全具有重要的现实意义，而且对于促进区域经济发爬具有广泛而深远的意义3地质灾害的研究方法地质环境既包括由水圈、大气圈、生物圈、岩石圈相互交汇的自然地球系统，又包括人类活动与自然系统的相互作用及其发展、演变过程。而地质灾害是在特定的地质环境中发育，又通过自身发生不断地改造地质环境，因此研究地质环境与地质灾害，既包括传统的研究方法又包括应用现代新技术的研究方法。3.1野外地质环境调查、勘察与监测野外地质环境调查与勘察是获取基本资料、数据的一种重要方法，前者利用简单的测量工具获取研究区生态、地质、水文、地下水等基本资料，掌握地质环境背景；后者利用地球物理探测等手段获取研究区更为详细、丰富的数据资料，对研究区各环境要素特点进行分析，对地质灾害发生的可能及强度、频率等进行预测预报。上述方法既有传统的地质学（研究）调查方法，又有现代高新技术如遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、质谱－色谱联用技术等。3.2野外现场试验与室内模拟试验野外现场试验既包括（水文）地质学试验如抽水、放水、注水、弥散等，又包括环境科学中的同位素、示踪试验等，前者获取关键的（水文）地质参数，描述水文地质条件，后者可以用于监测、判别污染源及其迁移途径和最终归宿。3.3数值模拟与数学方法地质环境是物理、化学、生物多种过程相互作用的复