山区高边坡滑坡风险研究与进展

田晓蓉

(长江职业学院,湖北 武汉 430223)

1 滑坡灾害及其危害

1.1 中国滑坡灾害

自2000年以来,长江三峡地区已发生7处9起山体滑坡导致的河道堵塞和通航中断事件。岷江在公元前10年、1437年、1449年和1773年曾多次发生滑坡,近30年来,我国西部地区发生了多起比较大规模的山体滑坡和特大山体崩塌事故。1996年6月10日巴东县二道沟山体滑坡,同年10月29日三道沟山体滑坡；2001年5月1日四川省重庆市武隆县江北西段山体崩塌；2008年5月12日汶川县芦山大地震洪涝灾害造成15000多处山体滑坡、崩塌；2013年1月11日,云南省镇雄县果珠乡发生特大地震和山体滑坡洪涝灾害,同年7月10日上午,四川省都江堰市高速公路发生特大山体滑坡,7月26日,汶川县刘家河坝地区发生高位山体滑坡；2014年8月27日,贵州省黔南州福泉市发生特大山体滑坡同年10月10日,陕西省延安市黄岩高速公路发生特大山体滑坡；2015年8月12日,陕西省山阳县中村镇突然滑坡发生特大山体滑坡；2016年9月28日,浙江省丽水市遂昌县发生特大山体滑坡；2017年6月24日,四川省阿坝州茂县叠溪镇新磨村一条河道突发特大山体滑坡高位垮塌；2018年4月30日,山西省吕梁市离石区枣林乡彩家庄南沟发生特大山体滑坡；2019年7月23日,贵州省六盘水市水城县鸡场镇坪地村岔沟组发生了山体滑坡；2020年3月27日,贵阳市观山湖区金清大道贵州商品混凝土有限公司厂区发生了山体滑坡。历次山体滑坡事故，都造成人员伤亡和财产损失，严重威胁到人民群众的生命健康安全和财产安全。

1.2 国外滑坡灾害

在国外,滑坡及其危害一样严重而广泛。1939年加拿大的montagneuse河谷地区发生了历史最大的滑坡,堵塞的河流形成115 km长的双曲拱坝水库；1952年冬天发生的美国洛杉矶火山滑坡造成750万美元的经济损失；1963年夏天，意大利monvajontuse双曲拱坝下游库区发生大规模火山滑坡,造成的火山涌浪夺去了双曲拱坝下游2400余人的生命；1977年瑞典塔维滑坡,造成150多间的房屋受到破坏或遭受重创,9人因此丧生,直接的经济损失约115亿瑞典克朗。事实上,诸多的国家和城市或地区,如目前日本的新泻县及其附近的邻县、俄罗斯的东北高加索及黑海沿岸、英国的南威尔士、美国加州与德克萨斯州等,均为大型滑坡多发的地区。

2 国内外滑坡风险研究动态

2.1 国外滑坡风险研究

国外对于滑坡危险性的研究早于我国,因此滑坡风险研究的体系也已经基本形成。根据对不同类型的滑坡风险也都给出了正确的定义,其研究内容大同小异。一般认为滑坡的风险应是滑坡的风险性与滑坡易损性的基本研究内容,并以滑坡风险管理的重要性为研究目标,进行滑坡风险管理以其危害的严重程度和滑坡易损性为依据,以滑坡风险分析、风险评价、风险评估和滑坡的风险区划为主要依据和支撑。

2.1.1 风险分析与研究

滑坡灾害风险分析在地质灾害风险的初级阶段分析中具有重要的意义。国内外的研究,主要以澳大利亚和中国香港为主要代表。新加坡和澳大利亚以多年科研积累为基础,对于地质灾害对个人、群体，财产或自然环境等所造成的地质灾害风险和影响进行了准确估算,包括分析地质灾害范围的确定、地质对灾害的影响因素识别、灾害发生的影响因素概率和灾害发生频率的影响因素估计、承载体对易损性的影响因素估计等。新加坡和中国香港则将研究侧重点放在了滑坡地质灾害的识别、滑坡地质灾害发生的频率及影响易损性的因素、滑坡灾害影响因素分析等20多个方向。

2.1.2 风险评价研究

风险评价阶段在对滑坡承载体风险易损性分析阶段研究结束后,根据可能发生滑坡危险的程度、滑坡承载体数量以及易损性风险分析的结果,采用了相应的风险评价技术和方法,定量地评价滑坡可能发生的滑坡承载体危险的区域、风险的规模、风险承载体发生的可能性和风险承载体分布的范围。意大利和土耳其基于一定的承载标准或者高于允许承载标准的数据进行风险的计算和对风险的估计,主要是包括4个方面:风险数据的收集、危险性分析评价、易损性分析评价和风险评价。土耳其和意大利主要是研究各种灾害可能发生的风险概率,一定的时期内,灾害可能发生的风险概率通常等于或大于其给定的风险阈值。

2.1.3 风险评估研究

该阶段研究在滑坡风险分析与评价的基础上,对灾区人员的危害、可能造成的财产损失和人员伤亡进行综合预测,并说明灾害损失的类型、分布范围和程度。美国初步评估主要分析了滑坡灾害的范围、可能导致受到滑坡影响的地区居民和其财产、可能因滑坡造成的经济损害严重程度以及发生滑坡的周围社会环境对经济的影响。法国、澳大利亚等将进行风险评估分析包括如何进行风险评估和风险评估的分析。包括是否对现有的风险措施是否完全可以实行零容忍,以及国务院是否明确建议中国利用现有的体制采取缓解风险措施。

2.1.4 风险区划研究

以上区域空间滑坡灾害风险的研究不仅可以针对单个区域空间滑坡,而且可以广泛地运用到整个区域性的山体空间滑坡，该研究阶段的主要目的之一是划分和准确评价区域性山体空间滑坡的主要风险范围、等级及其发生的概率,为对区域空间滑坡的风险评价进行分析提供了条件。法国、意大利将滑坡研究地区划分为若干个研究区具有相同的滑坡灾害危险度的研究区域。意大利和美国根据实际或潜在的区域空间滑坡灾害和其脆弱性进行研究区域范围或风险等级的划分。

2.1.5 风险管理

澳大利亚系统地将管理风险的政策、过程和实践经验，应用于自然灾害风险的识别、分析、评估、缓解和风险监测的过程中。意大利和法国则系统地应用管理政策风险识别、分析、评价、减灾和缓解风险监测于研究灾害保护对象发生的具体过程和实践中。德国、瑞士的自然灾害研究主要包括自然灾害风险评估、保护对象的界定、规划管理措施和其保护措施4个方面。美国和日本在对目前人类可能遭遇到的自然灾害和风险保护对象进行了识别、估计和评价的基础上,综合运用了法律、行政、经济、技术、教育、工程等多种手段,合理地调整了人与自然的利益关系,实现了保护人类的生命财产安全和实现大自然的可持续发展的双重目标。

2.2 中国滑坡风险研究

国内对于滑坡的科学研究，其主要方向是滑坡分析与预测,滑坡预报研究已经有30多年历程。从大量的文献中看出,滑坡研究主要经历了以下3个阶段。

2.2.1 采用经验统计方法预测阶段

这个发展阶段是在20世纪60、70年代。我国滑坡失稳预测主要的特点是基于宏观现象的预测和依据经验的预测。因此人们可以利用滑坡前方宏观变形失稳的前兆现象等数据来预测和推断滑坡的失稳。该方法预测存在明显缺陷,即滑坡前方宏观变形明显,预测时效性差。且这些预测方法依据宏观经验,精度不高,在此期间,国内对于滑坡失稳预测的研究和报道较少。只有李天池等国内的研究者大胆地做了一些具有探索性的研究工作。

2.2.2 位移时间统计分析预测阶段

这一发展阶段在20世纪80年代,国内外大量的学者开始运用现代数学手段和滑坡预测理论进行模型研究拟合不同的模型滑坡位移-时间曲线。根据王思敬建立的滑坡预测模型,对我国滑坡时间曲线进行了综合预测。1984年,王思敬教授首次提出了对边坡失稳前总变形和滑坡位移时间曲线速率的综合预测的理论和方法;1988年,王兰生等首次将滑坡灰色系统的理论和方法引入了对滑坡位移时间曲线的模型拟合和外推。这些先进的理论和方法使得滑坡灰色系统预测的方法向定量化的方向迈进。然而,这一发展阶段虽然更加注重对滑坡预测理论和方法的深入探讨,但对与我国滑坡密切联系的一些基本的问题,如对观测数据的收集分析、处理、预测的时序等,还是对滑坡缺乏深入的了解,关于对滑坡预测基础的研究与滑坡预测相结合的深入探讨还比较少,很少有人采用上述先进的统计学理论和预测方法来准确考虑滑坡预测的参数和对边坡失稳前总变形发生破坏的机理,降低了滑坡预测的效率和进度。

2.2.3 综合预测模型及预测准则研究阶段

随着对于滑坡物理现象研究的发展和深入,人们在20世纪90年代认识到,位移-滑坡时间曲线的外推和拟合方法只能对于滑坡的短期行为和滑坡的趋势特征做出有限的分析和预测。在多种滑坡影响因素的相互作用下,特别是非线性多种因素的相互作用下,很难准确、可靠地分析和预测滑坡的长期行为,这一时期我国已经对滑坡有很多的研究成果,如灰色理论、模糊数学、专家系统、协调、分歧、自组织、控制论,信息论、系统论等,都以定量跟踪滑坡预报的科学思想和方法来进行研究;对滑坡的预报不仅本质上是一种纯粹的经济学方法,而且同时也是一种精确的趋势预报,边坡的变形破坏和滑坡机理的分析必须与一种定量跟踪预报的方法相结合,必须对与实际滑坡密切联系和相关的重要影响因素进行系统性的研究和针对性的分析。因此,人们也开始更加关注对滑坡的系统性宏观趋势前兆和滑坡宏观趋势判据的深入研究,并且也开始从滑坡物理现象和滑坡物理数学模型的微观分析角度来深入探索对滑坡的预测。

3 滑坡风险研究的发展趋势

3.1 滑坡风险研究的不足之处

(1)国外对于滑坡风险的认识和研究较早,滑坡风险的认识和分类已基本完全形成形成了。但是具体的滑坡风险研究方向和体系还不能建立和完善,世界上几乎所有发达国家的滑坡风险研究方向和体系还不完善或不明确。

(2)国内对于滑坡风险的认识和研究起步较晚,目前对于滑坡风险的基本定义和风险分析的认识和研究还比较模糊。在大量的文献资料中,对于滑坡风险不同发展阶段的认识和研究内容形式往往混淆不清,如滑坡风险的分析、风险评价、风险评估和滑坡风险区划等。其基本概念难以明确,适用范围也不尽相同。

3.2 滑坡风险研究的未来展望

滑坡地震灾害是发生在人类经济社会和生活环境中最严重的自然灾害之一,其灾害发生的频率和影响广度远远都要大于其他地震性的灾难。但是关于滑坡风险的研究中仍然存在许多不确定的风险因素,从根本上影响着我国滑坡风险预测的研究发展。未来的研究发展应向进一步影响滑坡风险因素的定量化、预测可靠度和分析精准化的研究道路上探索。国内关于滑坡的风险预测研究将进一步走向系统化、理论化,并对于滑坡风险的不同发展阶段研究形成明确的研究理论体系。同时,智能滑坡综合风险预测和3s监测风险预报分析技术的应用，将是我国滑坡危险性预测研究及其发展的重要方向。