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我校黄润秋教授率领的团队荣获2014年度国家科技进步一等奖

2015-01-04

关键词:强震研究成果汶川

2015年1月9日上午,2014年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂隆重召开。由我校黄润秋教授率领的团队历时6年独立完成的研究成果“汶川地震地质灾害评价与防治”获得了国家科学技术进步一等奖。这也是十年来第二次由我校教师独立完成的研究成果获得国家科学技术进步一等奖。

该项目的完成人员主要有:黄润秋、许强、裴向军、唐川、李为乐、王运生、范宣梅、罗永红、余斌、李渝生、李勇、沈军辉、冯文凯、赵建军、巨能攀。

2008年“5·12”汶川特大地震是建国以来首次发生在人口密集山区的8级强震,也是全球有地震记载历史以来首次发生在大陆内部低速断裂带上的逆冲型强震。汶川地震区地质环境极为脆弱,加之地震震级高、释放能量大、持续时间长,触发的崩塌滑坡数量之多、规模之大、类型之齐全、成因机理之复杂,全世界罕见且独特,其现象和科学内涵已远远超出人们原有的认识。抓住汶川地震这千年一遇的极震事件并将其作为1∶1的地震天然试验场,对汶川地震触发的地质灾害开展深入系统的科学研究,既是丰富和提升人类对强震触发地质灾害认知水平的迫切需要,也是汶川地震灾后科学重建和进一步提升我国广大高地震风险山区地质灾害防治能力的迫切需要。

黄润秋教授在汶川地震抢险救灾现场

许强教授在汶川地震抢险救灾现场

汶川地震发生后,我校黄润秋教授率领的科研团队依托科技部“973”应急项目、国家自然科学基金以及国土资源部、教育部和四川省项目,全力攻关,在汶川地震地质灾害成因机理、发育分布规律、灾害链评价预测以及震后泥石流风险管控研究等方面取得了一批原创性的、填补国际空白的学术成果:

(1)首次全面系统地分析和揭示了汶川地震触发的地质灾害发育分布规律,并将其概括为“三类因素,十种效应”,为应急救灾和恢复重建选址提供了科学依据。

(2)通过系统的斜坡地震动响应现场监测、大型振动台试验和数值模拟,揭示了强震条件下复杂斜坡(受局部地形、坡体结构和岩性共同影响)的动力响应规律,首次发现绝大多数斜坡具有1.5~3.0倍的地震波高程放大系数,为边坡抗震加固设计提供了理论支撑。

裴向军教授在汶川地震抢险救灾现场向国土资源部的领导汇报抢险工作

(3)提出了五大类、14个小类的强震诱发地质灾害成因机制分类体系,突出了与一般重力地质灾害的区别。揭示了强震条件下斜坡岩体以“拉裂破坏”为主的失稳动力机制,破解了强震触发地质灾害成因机理。

(4)构建了“地震→滑坡、崩塌→堵江成坝、堰塞湖→坝体溃决→洪涝灾害”灾害链预测评价理论和技术方法,为强震地质灾害链效应研究开辟了新途径。

(5)揭示了汶川地震区震后泥石流启动机理、方式,提出了泥石流快速判识方法,建立了泥石流启动和堆积范围预测预警模型,对灾区多场大型泥石流进行了成功预警。创新性地提出了“水砂分离”、“水土分离”、“柔性排导槽”等强震区大型泥石流防治的新思路和新工艺,解决了灾区大型泥石流防治的技术难题。

本成果已在国内外公开发表论文200余篇(其中SCI源刊论文60余篇),出版专著2部。论文被他引超过1000次,SCI他引近400次。3篇论文发表于《Nature Geosciences》,1篇论文进入Elsevier出版社2006-2010年地球行星领域最高引用率前50名。获实用新型专利和软件著作权各2项。此成果于2011年获四川省科技进步一等奖。

项目组制作的汶川地震地质灾害分布图

在本成果完成过程中,先后主办(承办)了与汶川地震诱发地质灾害有关的国际学术会议和大型国内学术会议23场次,43人次被邀请作大会特邀报告。项目组成员中有20余人次出国参加国际会议,邀请外国专家来访达50余人次。成果完成人先后多次被美国、日本、新西兰以及我国的香港、台湾地区邀请作关于汶川地震地质灾害的特邀报告。成果的主体内容被作为“滑坡灾害风险评价与管理”国际博士课程培训班(LARAM)的重点授课内容,多次为来自世界各地的数百名学员讲授。研究成果得到国际同行的高度认可。

相关的研究成果得到广泛的推广应用,取得了显著的经济效益和社会效益:

(1)直接应用于指导汶川地震区抗震救灾和灾后恢复重建工作

根据本研究成果,先后向政府有关部门提供咨询意见或建议近30项,大多被采纳并于指导汶川地震区抗震救灾和灾后恢复重建工作。

在抗震救灾阶段,课题组成员在开展极重灾区地质灾害隐患的排查、巡查过程中,多次发现和识别出灾害隐患并采取紧急措施,使得数以千计的群众免受次生灾害的威胁。恢复重建阶段,根据强震作用下地质灾害发育分布规律的研究成果,提出了“三避开”、“三重视”的选址原则,直接应用于北川、青川、汶川等3座县城、22座乡镇,以及大批村庄新址的选定和旧址的重建评价。研究团队成员受政府部门委托牵头编写了《四川省“5·12”特大地震灾后恢复重建地质灾害防治专项规划》,对灾区约2000处地质灾害实施了工程治理,确保灾区的人民生命财产和灾后重建工程的安全。本项目成果直接指导了该规划的编写和具体实施。对汶川地震区一批重点城镇、重要设施开展了地质灾害监测预警,成功预报了多起泥石流灾害,保证了数千人的生命及财产安全。

(2)为芦山地震和云南鲁甸地震地质灾害防治与灾后恢复重建提供了重要支撑

2013年“4·20”芦山地震发生,研究团队成员利用本成果及时开展了地质灾害调查和排查,在短时间内就掌握了芦山地震地质灾害的基本特征及发育分布规律,并利用在汶川地震区建立的地震地质灾害敏感性评价模型,对芦山地震触发崩塌滑坡灾害的空间分布位置进行了快速预测评价,并提交相关部门供应急救援使用。利用“三避开”原则对宝兴县城的震后安全空间布局进行了专题论证,作为宝兴县城究竟是原地还是异地重建的决策依据。

2014年“8·3”云南鲁甸地震发生后,研究团队迅即组织专家奔赴震中区开展地震地质灾害的应急排查工作,同时组成遥感小组,迅速搜集地震的地形地质背景资料和遥感数据,进行次生地质灾害的快速解译和分布范围预测,为现场应急排查和抗震救灾工作提供数据支撑。结合四川省汶川地震和芦山地震地质灾害防治的研究成果和经验教训,对鲁甸地震灾后重建的地质灾害防治思路和具体技术方法提供了直接指导。

项目组制作的汶川地震灾后重建用地危险性评价图

(3)为我国西部地区高地震风险山区重大工程建设提供了重要支撑

本项研究成果已直接用于指导西部高地震风险山区多条高等级铁路、公路的选线和抗震加固工作,代表性的有成(都)-兰(州)铁路、大(理)-瑞(丽)铁路、滇藏铁路林(芝)-拉(萨)段以及都(江堰)-汶(川)公路、绵(竹)-茂(县)高速公路、雅(安)-泸(定)高速公路等重大工程建设项目。例如,成-兰铁路连续穿越刚发生过汶川地震的北东向龙门山断裂带、近南北向岷江断裂带以及近东西向的西秦岭断裂带,地质构造异常复杂,规划选线难度非常大。利用本成果对汶川地震触发地质灾害发育分布规律以及强震条件下斜坡动力响应规律的研究成果,研究确定了选线的一些重要原则,如大角度穿越断裂带原则、从断层下盘通过原则、隧道穿越断层原则等,这些原则都在实际的规划选线中得到有效体现与采用。

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