基于能量质环理论致灾循环关系演化与隔断体系构建分析

王洪存，高路恒，肖盛燮，高 瞻，时书宝

（1.重庆交通大学，重庆 400074；2.徐州经济技术开发区实验学校，江苏 徐州 221004；3.江苏华盛兴伟房地产评估造价咨询有限公司，江苏 南京 210009）

桥梁、公路、隧道、房屋建筑等基础设施分布全球各种领域，各地区地质状况不尽相同，考虑到设计水平对于抵抗地质灾害破坏力的影响，必须从地质灾害致灾根源出发，探索地质灾害致灾规律；传统对于工程建设防灾减灾的设计水准还只停留在“事故后处理”阶段，还没有达到防灾减灾“事故前处理”、“事故中处理”的先进预警水平，这也就导致了我国基础设施抗灾害能力弱。一旦灾害发生，对于基础设施的破坏将是非常严重的，这也就导致了人类面临灾害有时会“无能为力”的事实。如何才能做到真正意义上的防灾减灾，必须搞清楚这些灾害发生的根源，有针对性地加强对地震、洪水、泥石流等系列灾害所产生的灾害能量在介质载体中传播演化规律的研究。本文从灾害能量致灾角度出发研究各种灾害诱发规律，探索能量致灾本构关系，从灾害诱发根源探索人与自然的和谐性，从根源出发，实事求是，强化人类对于灾害的本质认识，为基础设施建设的设计标准提供有利的借鉴，在防灾减灾学科领域中将起到跨越式发展的推进作用。

1 地质灾害能量致灾演化阶段分析

查阅国内外相关文献发现，人类对于灾害的预警还只停留在传统的水平和经验上，还没有找到诱发灾害的根本原因。探究灾害孕育发展的本源应从能量角度出发，找出灾害能量传播演化的规律。本文将能量致灾大致分为5个阶段，现分别对各个阶段进行阐述。

1.1 能量质点形成阶段

纵观历史各地区灾害发生相关资料，可以发现灾害的产生存在一定的条件，即能量传播、聚集、演化、发展等过程，各类地质灾害在爆发过程中与爆发后，灾害能量将按照一定的传播方式在介质载体中不断的传播，而灾害能量的传播将以波的形式表现出来，这就存在能量波在介质载体中传播发生一系列的叠加关系，各种能量波叠加过程将是能量传播演化的量化阶段，此过程只是灾害孕育的开始，能量波的传递叠合，将会导致在介质载体中出现大量的灾害能量值最大的阶段，即能量极值点的出现，区域能量极值点标志着能量质点阶段量化形式告一段落。

1.2 能量环链发展阶段

对于地质灾害能量质点的出现，将导致灾害能量致灾由量变阶段向质变阶段发展，无数能量质点在介质载体中的传播形式很复杂，其可以是静态形式，也可以是动态形式，但是灾害能量致灾规律仍保持一定的规律性；当能量质点的能量不断的聚集发展，各个能量质点将存在一种能量质点引力，这种引力促使各个质点之间互相连为一体，这将说明能量质点并非是以某种单一的形式出现在介质载体中，最终将以能量环链的形式表现出来，此阶段的形成将灾害孕育又提到了一个更高的阶段。

1.3 能量破坏面形成阶段

随着系列灾害能量在介质载体中不断的传播演化，灾害能量所表现出的形式也在不断的变化，能量环链的产生与不断发展，使能量环链所附带的破坏能量也在不断的聚集，这个阶段既存在能量演化发展的量变关系，也存在能量演化发展的质变关系。无数能量环链交织在一起，由于能量质点引力的存在，各条能量环链将形成一个整体，即形成所谓的能量破坏面；这个能量破坏面的表观形态也是不确定的，也分静态和动态两种形式，还可以存在规则与不规则的形式，但是最终的形式还需要不断的变形演化，由量变转为质变，再由质变转向量变，该过程是个源源不断的过程，直至能量破坏面形成阶段的结束。

1.4 能量破坏体形成阶段

各种地质灾害能量在介质载体的传输过程中，形成了无数能量破坏体，而无数能量破坏体之间又存在着面的叠加与相交，最终在介质载体中形成无数能量破坏体，这种能量破坏体的表现形态可以形象的表述为：“天上即将下雨的云彩”、“海里翻滚的波浪”等，表现形态也存在静态和动态，规则与不规则；能量破坏体的形成阶段表现出能量演化由量变转向质变现象更为突出，这个阶段标志着灾害能量致灾阶段即将结束。

1.5 能量破坏体继续演化阶段

在介质载体中，能量破坏体的存在将导致介质颗粒出现更为明显的位移，抽象的将介质可以的变形形式比喻为能量演化过程，随着能量破坏体积蓄不断的演化发展，能量破坏体的能量也存在着能量质的最大阶段，这个阶段将能量质转化为有效作用力，最终这种作用力导致介质颗粒的过大变形，灾害爆发；能量破坏体继续演化过程表现为能量致灾演化的完全质变关系。

2 能量演化对基础设施的影响

地质灾害能量致灾规律的研究揭示了灾害破坏的根源所在，加强人们对于能量传输演化对基础设施影响的认识，规范传统基础设施的设计水准。为了实现能量致灾规律认识的根本目的，提高基础设施设计水准，拟进行下列研究：

1）运用计算机软件构建能量传输演化的框架模型。科学技术的不断发展，为能量致灾规律的研究提供了有力工具。为了更加形象化的认识能量致灾演化过程，找出能量致灾演化过程的薄弱环节，必须运用计算机这一辅助手段，模拟灾害能量致灾演化过程，对薄弱环节采取断链手段及其他有效隔断措施，最终构建能量传输演化的框架模型。

2）推算能量致灾对基础设施影响程度的计算公式。通过采用计算机对能量致灾演化过程的模拟研究，实现了对灾害能量致灾规律的根本性认识，将能量演化过程中存在的量变与质变关系转化为有效的作用力，即找出能量演化过程能量聚集、激进膨胀所抽象出的作用力估算方法，将其考虑到设计规范当中，提高基础设施抗灾害能力的水准。

3 “灾害隔断体系”构建新思路

如果想有效地实现自然灾害的提前预警与防灾、减灾目标，必须在对待各种灾害防治的基础上，运用能量环链模型对某一地区灾害能量的传输、叠合、演变、激进变形等演绎规律进行本质研究；通过查阅相关地质灾害资料找寻规律并进行系统分析，对各种灾害诱发的时间与区域对比分析，探寻出灾害能量传输演变致灾的实质。然后，进行现场调研、收集相关资料、建立相应的实验基地，并做一定的模拟实验，理论分析建模、提出对于若干系列灾害相应的隔断处理措施以及其他有效途径，最终利用相关灾害实例数据建立计算机灾害隔断系统模型。此模型主要从灾害诱发各个阶段中能量演绎过程的透析，初步建立起计算机灾害隔断模型，并对以往灾害数据进行验证对比，对系统误差进行若干次的校核分析，使构建的隔断系统具有一定的精度。这种措施反映了灾害能量诱发灾害的“实践－理论－实践”体系；此隔断系统模型的实现，将以往发生的自然灾害的区域、时间、灾害等级等相关信息输入系统，我们就可以准确地对全球地质灾害进行模拟分析与演绎，争取最大精度地准确定位下一地灾害区域、何时发生灾害、等级程度、相关的防灾措施大小程度等信息都可以提前得知，实现了地质灾害提前预警的信息化水平。

4 “灾害隔断体系”构建的研究意义

地质灾害能量致灾原理是从灾害诱发的根源对系列灾害能量传播演绎进行深层次的透析。若想从能量致灾演绎过程角度进行隔断体系的建立，必须搞清楚灾害诱发的根源所在，对灾害能量传递、叠合、演化和激进变形等各个阶段进行分析，并不断采用计算机进行模拟，透析灾害能量在介质载体中传输演化的本构模型，进行过程分析，找出薄弱环节，“对症下药”，从最薄弱环节来进行处理。

随着多年来全球所发生的各种地震、洪水、泥石流、海啸等自然灾害数据显示，地质灾害的诱发根源在于能量在介质载体中传输过程的复杂演绎。由于单一灾害能量在介质的传播演化过程不能够反应能量致灾的实质，必须从多灾害或系列灾害能量传播演化发展过程进行分析论证，提出若干单一灾害的诱发发展必将为下一灾害的孕育积蓄条件，以自然灾害能量在介质载体中传播演化致灾根源为研究导向，从表观灾害形成机理的基础上升到以灾害能量环链模型对地质灾害致灾根源的进一步探索。运用能量环链模型有针对性地加强对于地震、洪水、泥石流等各种地质灾害能量在介质载体中传播演化规律的深度研究；构建灾害能量传输、聚集成无数能量“质点”、质点相吸形成环链、环链相交形成能量断面，各个能量断面叠加形成能量破坏体，能量破坏体不断的传输与演化直至最终诱发下一次灾害等全过程循环系统，此过程体现了灾害能量致灾的循环性、周期性、连续性等特点。

因此，从地质灾害能量致灾角度进行开拓创新及规律性的研究创建，此种方法顺应社会的发展，符合当前社会致力于防灾减灾事业的基本要求。地质灾害能量环链模型的出现和形成正是应运而生，顺应了当今多形态地质灾害之间诱发演化态势，是对客观世界规律认识发展的必然，适应了科学时代的新潮流，是灾害学科理论以及边缘学科向前推进的不以主观意志为转移的客观规律和发展态势。因此，开展从能量传输演化致灾循环规律的研究是构建灾害隔断预警体系的理论基点和实践开端，是对灾害诱发本构机理实质探索的新发现，在能量环链模型的向导下，结合现有科技手段建立灾害隔断系统模型，这将推动地质灾害预警向着信息化、远程控制化的道路发展，为基础设施建设的设计标准提供有利的借鉴，在防灾减灾学科领域中起到跨越式发展的推进作用。

5 结束语

1）地质灾害能量质环理论从探究能量致灾根源入手并不断的发展与成熟，打破传统非根源防灾模式，以反映各灾害能量致灾演化全过程，加强人类对于当今地质灾害诱发本质的规律性认识。

2）以相对论为导向，从能量致灾演化的角度，探索能量演化过程的弱势环节，并采取相应措施进行处理，总结经验，建立灾害隔断系统及其他有效治理途径。

3）深化地质灾害能量环链模型，研究灾害诱发根源，实事求是，探索能量致灾渠道，彻底透析多灾害能量传输演化规律，加强人类对地质灾害本质认识，从而加快对灾害的处理和根治进程。

4）灾害诱发的根源并不是能量作为致灾载体，而是以物质的形式来表现，这种表现形式体现了能量与物质之间是可以转化的关系，表观上是以能量的形式在介质载体中不断的演化发展，所以，本文从能量致灾较低对构建灾害隔断体系进行初步的探讨。而加强对于各种地质灾害能量在介质载体中的传输演变规律的研究，找出各种地质灾害所爆发的能量在介质载体中的传输及演化机理，才是构建灾害隔断体系的前提条件，以理论来指导实践，才能不断的强化人类对于灾害诱发本质的认识，真正从能量致灾角度构建能量传输演变及隔断模型。对基础设施的设计提出相应的有益建议，这将推动全球在防灾减灾领域中的进步。

［1］艾英.能量世界［M］.北京：科学出版社，1983：31－52.

［2］高庆华，马宗晋，聂高忠.地质科学在自然灾害综合研究中的应用［J］.地球学报，1996，17（3）：241－248.

［3］肖盛燮.灾变链式理论及应用［M］.北京：科学出版社，2006：55－74.

［4］肖盛燮.生态环境灾变链式理论原创结构梗概［J］.岩石力学与工程学报，2006，25（178）：2593－2602.

［5］肖盛燮，冯玉涛，王肇慧，等.灾变链式阶段的演化形态特征［J］.岩石力学与工程学报，2006，25（178）：2629－2633.

［6］肖盛燮.灾变链式演化跟踪技术［M］.北京：科学出版社，2011：44－65.

［7］胡聿贤.地质工程学［M］.北京：地震出版社，2006：16－33.

［8］李玉海.能量学与哲学［M］.太原：山西科学教育出版社，2005：1－55.

［9］王学滨，潘一山.地质灾害中的应变局部化现象［J］.地质灾害与环境保护，2001，12（4）：1－5.