当地时间5月29日,巴布亚新几内亚总理马拉佩在公开讲话中确认,该国山体滑坡遇难者人数超过2000人。
这次滑坡为何会造成如此重大的伤亡?现有技术能否精准预测滑坡的发生?气候变化与人类活动在多大程度上加剧了“山崩”的发生?
腾讯新闻《一起来唠科》对话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教授唐川,围绕本次山体滑坡灾害可能的成因、预测滑坡等灾害的技术方法、普通人如何应对滑坡等话题进行了系统讨论。
一、巴新此次滑坡为何如此极端?高位滑坡解体形成的“高速碎屑流”毁灭性强,救援难度极大,成活率极小
问:根据媒体报道,目前有超过2000人在这场重大灾害中被掩埋。这次滑坡为何会造成如此重大的伤亡?
唐川(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教授):我在了解到这次灾害后也非常震惊,以往的滑坡灾害那么多,造成这么大人员伤亡的实属罕见。这次的滑坡很特殊,是滑坡碎屑流:它发生在山顶,在强烈崩滑后,岩体迅速发生解体而破碎呈“流体”状高速直冲山下。
我们看到当地的照片,这次滑坡的运动距离较远、滑动速度快、成灾范围大,属于极端现象,是高位滑坡解体形成的“高速碎屑流”。这种灾害在我国西藏、其他强地震地区也有可能发生。
当地时间2024年5月29日,巴布亚新几内亚恩加省,扬巴里村的山体滑坡。(图/视觉中国)
(“5·24巴布新几内亚山体滑坡” 图/央视新闻)
我曾当天前往1991年9月23日发生的云南昭通灾难性滑坡现场,这一滑坡发生在海拔2300米左右的地方且在滑动过程中发生了强烈破碎解体,造成了216人的死亡。当时滑坡发生的速度也非常快,移动速度达到了每秒上百米,两分钟就滑动了3公里,掩埋了山下的一个村子。
类似我当天到现场参与应急调查的还有2013年7月10日发生在四川省都江堰市三溪村五里坡的高位滑坡碎屑流灾害,最终造成了44人遇难、117人失踪重大灾难。与新亚特大滑坡更为类似的事件是发生于2017年6月24日的四川新磨村特大滑坡,该滑坡位于山体很高位置的巨大岩体突然发生垮塌,形成的高速碎屑流瞬间冲毁淤埋山下的村庄,造成100多人死亡。
(都江堰“7·10”特大山体滑坡 图/中国新闻网)
从上面的例子中我们可以看出,这种高速碎屑流滑坡的特点是爆发突然且速度极快、成灾面积广,因此会造成毁灭性的破坏和重大伤亡。
这样的滑坡,救援难度极大,成活率极小。
问:巴布新几内亚这次滑坡发生在凌晨,且此次灾害前几周遭遇持续强降雨天气,造成本次巴布新几内亚滑坡的因素可能有哪些?
唐川:可能的因素有很多。
首先是板块构造运动的影响,巴布新几内亚处于环太平洋火山地震带上,太平洋板块和印度洋板块的运动碰撞使得这一地区的岩体结构相对破碎,活动性断裂发育。尤其是2018年1月25日发生在中央山脉区的Mw7.5级地震,给该地区的山体岩体带来严重“内伤”,山顶受影响更大
(巴布新几内亚地理位置 图/网络)
其次,我查了一下,巴布新几内亚的年降水量可以达到2500mm,成都是 1000
多,至少是成都的两倍,而且灾害前几周一直强降雨,为大型滑坡的发生提供了水动力条件。
此外,巴布新几内亚的矿产资源丰富,金、铜产量分别列世界第11位和第10位,开采量大,挖掘过程也可能会破坏自然斜坡的稳定性从而引发大规模滑坡,当然这是我的猜测。
最后,巴布新几内亚处于地震火山带上,在高陡地形位置,岩体滑坡最可能形成高速碎屑流,其堆积掩埋速度之快、厚度之厚度大,这就大大增加了救援难度,从而导致重大人员死亡。
(“5·24巴布新几内亚山体滑坡救援现场” 图/新华社)
二、滑坡灾害与降雨、地质构造等相关,气候变化和人类活动正加剧滑坡发生概率
问:从整体来看,造成滑坡灾害的因素有哪些?
唐川:造成滑坡灾害发生的因素有很多。
从动力因素的角度来看,首先是降雨,如大雨、暴雨、长时间的连续降雨都易诱发地质灾害;其次融雪、地下水渗入等因素也会引发崩塌滑坡。
第二个因素是地震,地震引发的坡体振动会极大破坏斜坡的自然平衡,导致斜坡变形破坏从而形成崩塌滑坡。
第三个因素是河流与地下水的强力冲刷侵蚀,河流旁侧的地下表水强烈冲刷坡脚会导致坡脚失去支撑从而形成滑坡,许多江河坡面发生滑坡或堵江的事件都是这样发生的。
还有一个导致滑坡发生的重要因素是人类活动,许多不合理的坡体开挖活动如修公路、采矿、建水库等等都会扰动边坡的自然稳定性,从而引发滑坡。虽然人类活动造成了不少斜坡体破坏事件,但大多数的大型滑坡的成因主要还是出于自然因素的影响。
从动力条件上来看,滑坡的孕育有一个地质过程。
首先要有一个易于产生滑坡的滑动面,这个滑动面往往是软弱的。岩体在降水、地震等作用下就会沿着软弱的滑动面滑动形成滑坡。
其次,山区的基岩和土体也会发生大面积的滑坡,长期风化的土体在被水浸湿后容易发生位移。
此外,地质构造也是影响滑坡发生的一大要素。地质活动断裂带附近岩体相对破碎,结构面与节理裂隙极为发育,发生滑坡的概率非常高。例如四川的龙门山断裂带、鲜水河断裂带等地区都是滑坡高发地。
问:气候变化和人类活动会多大程度增加山体滑坡的发生概率?
唐川:这个问题非常好。气候变化导致自然灾害频发得到全世界的共识,它同样也会增加滑坡发生的概率。
首先,气候变化会导致降水强度与频率的增加,一方面会导致岩体与土体的稳定性降低,直接引发滑坡;另一方面会使得原本干燥地区的土体在收缩后再度湿润,提升滑坡发育的可能性。
其次,全球变暖的趋势会加速冰雪融化,大面积的冰雪消融也非常容易引发滑坡。
人类活动强度的提高也同样会增加滑坡发生的概率。例如砍伐森林、修建公路等等活动不仅会破坏植被覆盖形成的保护层,还会降低坡面的自然稳定性。此外,采矿活动导致的滑坡也是非常常见的,例如新疆、内蒙古等地发生的矿区重大灾难性滑坡事件。
目前看来,真正大的滑坡,从发生的概率和频率来看都还是自然因素为主。但是近年来人类强烈活动区,滑坡灾害呈直线上升趋势。
三、相比普通低位滑坡,高位滑坡隐蔽性更强,更难识别预测,排查与防灾难度也更大
问:我们有可能预知“山崩”吗?目前有哪些方法?未来需要解决的难点有哪些?
唐川:目前看来,我们可以在一定程度上预知“山崩”,但仍然存在着较大困难。多年以来的经验积累与传统调查(如人力摸排、测绘等)使我们对低位滑坡隐患有着较为精准的预测。
但类似都江堰市三溪村五里坡、云南昭通等地发生的高位滑坡是较难预测的。首先是受到高度的限制,人力难以实地进行详细调查;其次由于植被覆盖,高山地区的隐蔽性强,识别预测难度大,往往需要借助高新技术。
地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室提出了要构建空天地一体化的“三查”体系。
(“三查”体系 图/受访者提供)
首先,运用高分辨率的光学影像、InSAR(干涉雷达:融合同一区域不同时间获取的雷达影像的相位信息来生成干涉图)等技术对地面裂缝发生的微小形变进行识别,并对区域进行“全面体检”,寻找高位隐患点。
(INSAR技术的基本原理 图/受访者提供)
另外,我们还运用机载LiDAR(即在小型飞机或直升机上搭载激光扫描仪、成像装置、定位系统、飞行惯导系统,获取高精度数字高程模型,去除植被后可清晰鉴别山体表面“损伤”)、航拍等技术有针对性地对某一区域进行“大病检查”。机载LiDAR可以通过扫描快速形成精细的三维地形模型,分辨率可以达到毫米级。航拍无人机使我们可以近距离观测到山体的形变与裂缝,发现潜在的隐患。
最后,我们要进行地面调查复核,以及地表和斜坡内部的观测,类似于医学上的“临床诊断确认”,避免光学遥感技术出现的误诊。
(机载LiDAR技术的基本原理 图/受访者提供)
尽管上述技术大大提升了预测的精确性,但仍然存在一定局限性。例如InSAR技术可能会受水汽、地形、植被等影响存在观测偏差;机载LiDAR与无人机航拍使用范围小、难度大、成本高等等。
我们希望未来的识别技术能够进一步提高,在发现滑坡隐患点后能够精准、快速捕捉。
一般滑坡的发生有一个缓慢蠕动的过程,但部分岩体滑坡是在降雨期间就突然发生的,我们根本来不及识别滑坡就已经发生了,这个问题我们也希望今后能够克服。
问:提前预测、预警山体滑坡对防灾救灾有多大影响?
唐川:在防治灾害的过程中主动预测是非常重要的,它能够给我们预留出更多的时间来降低灾害可能带来的风险。
当前的灾害预测中首先要进行长期的风险评价,将滑坡灾害的危险性和人的易损性相结合进行风险评估。如果有滑坡且该地区有人风险性就大,如果有滑坡但无人风险性就小,我国四川等地现在都在大面积做这种高精度的风险评价。
其次,我们要进行大面积的调查预测,不能只盯着一个点进行预测,而是要进行风险管控。如果我们意识到某地发生滑坡的风险较大,且该地区有人居住,那么我们就需要采取工程治理、预警或避险搬迁等措施。
另外,现在的气象台预测也有很好的功效,我们可以根据降雨量和降雨频率推测可能发生滑坡的危险地区,提前做好应急准备。
虽然我们当前的预测工作有着相对完善的体系,但仍然存在着一些难点,比如滑坡发生地的隐蔽性强,难以排查出隐患。尽管我们通过长期的排查已经可以精准划定滑坡高发的区域,并且对预先排查出的风险进行了治理或搬迁,但仍然有很多重大滑坡灾害的发生是在意料之外的。例如高位远程滑坡的排查与防灾难度都是很大的。
问:有哪些前兆可以帮普通人判断滑坡灾害的发生?发生山体滑坡后我们有办法自救吗?
唐川:对民众来说,预判滑坡灾害的发生是可能的。
第一点就是进入山区前查看天气预报,如果有大雨、暴雨等天气是绝对不能进入的,强降水天气下发生滑坡、泥石流等灾害的概率是非常大的。
第二点就是认识滑坡高发地的特征,一般而言地形起伏大、岩体破碎、植被覆盖率低的地区风险相对高。另外,如果在山坡及房屋墙壁上发现裂缝就要小心。
第三点,如果看到大面积的马刀树(树干下部弯、上部直)则说明这片斜坡不稳定,曾发生过缓慢滑动。坡脚处土体隆起、房屋形变、墙体裂缝、坡面上有浑浊泉水涌出、石块从斜坡滚落等现象都是滑坡发生的预兆。
(马刀树 图/海宁中学地理组)
从专业角度,我们积累了不少经验来判断是否有滑坡,例如地形上表现为上陡下缓(平)的鼻状山脊,下缓段通常形成“上凹”的负地形;具有倾向坡内的“软弱基座”,岩体结构呈现上硬下软;山体坡面上部岩层通常发育与坡面近平行的结构面、风化卸荷界面或倾坡外长大裂隙;或具有发生倾倒变形的条件;此外,坡面上、下段交界部位通常有“似挡墙的硬阻部位”。
当识别到滑坡之后我们需要自救,要快速逃生,马上逃离危险区,要朝着滑坡两侧跑,也不要开车进入可能的滑坡活动区。
(向垂直于滚石前进的方向或滑坡方向的两侧逃离,并尽快在周围寻找安全地带。 图/中华人民共和国应急管理部)