泥石流灾害预警研究

2024-01-01严婷

农业灾害研究 2024年4期

收稿日期：2023-12-10

作者简介：严婷（1999—），女，江苏南京人，研究方向为自然地理学。

摘要：泥石流是一种极具破坏性的自然灾害，常常在山区突然暴发，来势汹汹，裹挟着大量的泥土、石块和水流，具有极高的冲击力和破坏力。四川省阿坝县为我国的山区地带，泥石流灾害尤为常见，严重威胁着当地居民的生命安全和财产安全。基于此，深入研究了泥石流的形成原因和机制，结合数字高程模型，分析了泥石流灾害的空间分布和特征，提出了短临预警发布、降水预警、预警信息发布3个关键研究方向，以期更好地预测和防控四川省阿坝县的泥石流灾害，为当地居民提供更加有效的灾害预警和应对措施，保障其生命安全。

关键词：阿坝县；泥石流；灾害；预警

中图分类号：P642.23 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）04–0-03

泥石流灾害对于广大人民群众具有严重的危害，泥石流灾害会冲入城市，严重时会造成重大灾难。泥石流灾害还可能直接吞没公路、铁路等，甚至会捣毁地基、桥梁等重要设施，严重致使交通运输中断，泥石流灾害还会引起公共汽车、火车等车毁人亡，严重危害人民生产生活安全[1]。

泥石流灾害的发生具有突然性，往往呈现短暂、破坏性大的特点。四川省阿坝县泥石流灾害频发，以淤积、填埋、冲毁、堵塞等方式对当地居民的安全造成了极大的危害。因此，当地相关部门需要加强对于泥石流形成的机理、灾害信息监测技术的研究，促进四川省阿坝县泥石流灾害预警工作的开展[2]。同时，相关部门应在泥石流灾害预警研究中及时抓住有效信息，并揭示其形成的规律、运动的规律等，对四川省阿坝县的泥石流灾害的发生进行有效的预报、预测、预警。

1 研究背景

我国人口众多、土地资源有限，丘陵和山地的面积在国土总面积中的占比较高，加上复杂的地质条件等因素，导致我国频繁发生严重的山体灾害、泥石流灾害等事件。为了使四川省阿坝县的群众可以及时获取泥石流灾害的预警信息，对可能发生的泥石流灾害防患于未然，以四川省阿坝县为例进行研讨。

1.1 国内泥石流灾害研究现状

我国是一个“山区大国”，我国西南部的部分山区，地势地形极其峻峭，地质构造极其复杂，地震活动带也较多。同时，新中国成立以来，我国进行了大范围的区域建设，通过工农业对地表、下垫面进行了改造，破坏了地质，导致地表、下垫面出现了大量固液体混合物质，造成了泥石流灾害的频发。此外，大量降水极其迅速的流速也为泥石流等灾害的发生提供了助力，对人民群众的生命安全和财产造成了重大危害[3]。

我国研究人员对某些地方的地质灾害进行了实地考察和数据调研，发表了一系列的预警方法，极大地减轻了部分自然灾害。然而，地质灾害的发生具有较强的不确定性，且发生规模往往是巨大的，人为的干预并不能杜绝地质灾害的发生。其中，我国泥石流灾害的发生次数多、分布广，泥石流沟数量较为庞大，泥石流灾害也较为严重。泥石流以其快速发展、影响深远的特点成为学术界和工程界研究的热点[4]。

随着GIS技术的发展，我国很多地区将GIS技术应用于泥石流预测。GIS技术经过使用非线性科学方法和现代数值模仿技术，可对监测信息通过实时剖析和处置，动态生成泥石流预测后果，为泥石流监测预告提供更精密的结果。此外，近年来，我国许多学者将GIS技术与地质灾害预测预警钻研相结合，取得了很大的进步。

1.2 国外泥石流灾害研究现状

纵观国外的研究则可以发现，几乎世界上所有的山区都可能发生泥石流，特别是新近隆起的山区[5-6]。以日本、奥地利等国家为例，其通过泥石流灾害的诱发因素、构成机理的进行深入浅出、系统、严谨的科学研究，揭示了泥石流灾害的形成的机制构造和流体运行，并使用地质学、气候学等理论知识作为现实依据，对于曾经发生过的泥石流灾害的数据进行了严密精确的统计分析，构成了一套泥石流灾害的预警模拟公式、预警模型，最终形成了精确的预测结果，完成了针对特定区域的地质灾害预测预警[7-8]。

2 研究区概况——以四川省阿坝县为例

2.1 地质地貌概况

阿坝县从属于四川省阿坝藏族羌族自治州，由西北向东南延伸。西北部南博依泽山平均海拔4 900多m，最高峰5 154 m，终年积雪。阿坝州的土地形态可分为3种：我国东北部的丘陵高原和高原、我国中西部的盆地和高原山地、我国南方的高中山和林区，即从高山到高山的过渡。

2.2 气候与水文概况

阿坝县境属高原寒温带半湿润季风气候，春秋相连，雨季分明。气温自东南向西北，并随海拔由低到高而相应降低。西北部的丘状高原冬季严寒漫长，夏季凉寒湿润，年平均气温为0.8～4.3 ℃，日照充足，昼夜温差大，全年无绝对无霜期，相对无霜期33 d。山原地带夏季温凉，冬春寒冷，干湿季明显，年平均气温5.6～8.9 ℃。阿坝县降水量全年分布不均，降水多

集中在6—9月，占全年的89.6%。阿坝县（101°18′～

102°35′E，32°18′～33°37′N）地处青藏高原东南边缘，位于川西高原北隅长江、黄河支流分水岭河源地带。高原全县分为长江水系和黄河水系，有玛尔曲河、阿克尔河、嘉曲河及其支流、峡谷和大大小小的水系。

2.3 土壤概况

泥石流灾害的发育及形成与土壤因子也密不可

分[9-10]。根据全国拟定的土壤分类原则体系，四川省阿坝县的土壤类型可以划分为暗棕壤土类、灰化土类、亚高山草甸土类、褐色土类、高山草甸土类、高山寒漠土类、风沙土类等。四川省阿坝县地区的土质疏松，同时由于人类活动、降水等因素使土壤表面的承载量过多，极其容易发生泥石流、山体滑坡、地震等自然灾害。阿坝州境内的山体并不坚硬，多处石头与土壤呈松散型结合，植被也较为稀疏，因而轻微地震或强降雨极均可能造成山体滑坡。

2.4 人文概况

自新中国成立以后，由于人类不合理的经济、农牧业及其他活动，如破坏森林和草原植被、海洋石油污染等，改变了四川省阿坝县等地下垫面的性质，导致自然环境被破坏，加速了泥石流的形成和活动。其中，采樵放牧、坡地开荒致使植被破坏，造成土壤流失，沟床物源增加。垒阶筑坝，开矿筑路、弃倒渣土堵塞了沟道，为泥石流的形成提供了大量的物质来源[11]。

3 阿坝县泥石流灾害的成因及机制研究

3.1 形成原因

泥石流灾害是用砂石饱和稀释软土后，暴雨洪水形成的溪流，其表面积、体积和流量都很大。滑坡是一个小面积的稀释土壤山[12]。典型的泥石流由厚厚的泥浆和漂浮的、富含泥浆和黏土的粗糙固体碎屑形成。泥石流是山区经常发生的一种地质灾害，分布于世界各地，受到了全世界广泛的关注和研究[13-14]。阿坝县泥石流灾害的主要原因是暴雨携带大量泥沙和石块，以及其他特殊洪水造成的严重滑坡，会导致交通设施乃至村镇被毁，严重威胁群众的生命安全，给其人身财产安全造成巨大损失。

3.2 形成机制

水是发生泥石流灾害的重要条件，也是泥石流灾害得以发生的传播介质，引发泥石流的水的来源有大型暴雨、冰雪融水补给等。我国泥石流灾害的主要水源有台风雨、锋面雨、气旋雨水等因素。成云致雨的降水是泥石流灾害构成的最致命、最活跃的因素。在适宜的地形条件下，大量水体渗入，聚集在坡面或者地面或者沟谷内，降低了其稳定性。内部或者表面蓄满水分的固体的物质通过运用自身的重力的作用，进行不停地向下运动，构成了一系列碎屑的流体，这种碎屑的流体能携带巨大的岩石，是一种灾难性的地质现象[15]。

3.3 研究模型

针对四川省阿坝县的地质地貌类型，采用GIS方法进行数字高程模拟（DEM），绘制阿坝县基本地貌类型，再根据卫星影像辅助检测，保证数字高程模拟（DEM）的基本准确。根据相关气象数据，针对以往灾害日期的气候数据与历史灾害情况进行匹配，从而将相关数据代入数字高程模拟（DEN）中，作为相关参数进行模拟。

4 四川省阿坝县泥石流灾害的预警研究

4.1 短临预警发布

短期预警主要是以天气状况的恶化情况作为理论依据，对旅游者和居民群众进行警醒和预告。短临预警是通过实时监测四川省阿坝县在短时间内造成泥石流的可能性而实现的，可以为泥石流来临前的工作提供依据[16]。工作人员可通过降水量、土壤含水量、红外摄像监控仪等监控设备对该地区进行实时监测，当其低于临界值或者超过阈值的时候，即为灾害预警目标，此时应立即启动短期临时预警。发布预警信息后，工作人员应继续监测数据，并考虑适时解除预警。通过短期临时预警和灾害预警，相关部门可以为阿坝州群众提供预警信息，从而逐渐提高当地有关部门从气象预警到强制疏散的水平，以便当地居民和游客安全避险。

4.2 降水预警

在泥石流灾害的诸多诱发因素中，成云致雨造成的降水对于泥石流灾害构成的影响最为严峻。对于四川省阿坝县的泥石流灾情预警研究，需要建立在泥石流形成条件以及机理上，相关部门应切实提高对于暴雨、持续性降雨量的预警，从而提高当地泥石流灾害预警水平。在天气预报中，相关部门要充分利用天气雷达和卫星云图资料，并结合不同尺度的天气形势和预报模式进行预警。在四川省阿坝县发生暴雨预报时，相关部门还要注重高精度的数值分析，不断研究泥石流灾害发生原因，开发泥石流灾害预警模型，为阿坝县泥石流灾害预警提供更为精确的结果[17]。

4.3 预警信息发布

泥石流灾害预警信息的发布可以划分为2种：一是内部预警发布，二是公众预警发布。

内部预警公布是通过分析泥石流灾害的可能性而进行的预警，预警部门会按照预先规定的发生级别和发生规律系统性发布内部灾害信息，将灾害点的实时地理位置信息通过手机短信、电视播报、电子邮件等传播方式，最大限度地告知于每位处于泥石流灾害区的相关部门，让其提前做好灾害来临时的防御工作，并做出多种紧急应对方案，从而切实保护人民群众的生命、财产安全。

在内部预警的实践中，研究人员可以创建一个带有2个单向消息的平台。其中，短信平台连接到移动通信网，通过移动网络发送短信。这一方法的优点是可以满足大量短消息的需要，缺点速度较为缓慢。研究人员还可以通过全球移动通信系统无线模块（GSM）控制短消息的发送和接收，可以无线连接到短信服务器，很容易就能将消息发送到用户的移动终端上，还可以获取短信的早期预警。GSM模式使用方便，可以清楚地了解到接收用户是否接到了短信以及是否查看了信息[18]。

内部预警信息发布后，所有工作人员都应该恪尽职守。相关技术人员应对成功发送的手机信息、电子邮件、电视播报等进行系统的查看和管理，对于未能及时查收的人群进行二次内部预警信息发布。如果实际位置允许，工作人员还应查看人员的实际地理位置，派遣周围人民大众或相关部门人员进行预警信息通知或安排其离开泥石流灾情的范围，维护人民大众的安全。

今后四川省阿坝县泥石流灾害预警的研讨重点包括：（1）相关部门以及相关研究人员进一步加强对于泥石流灾害形成、运动机制、成灾规律等研究；（2）相关部门以及相关科研人员进一步增强泥石流灾害的信息监测、数据传输的研究，特别是泥石流灾害的自动观察观测系统的研究[19]；（3）相关部门以及相关研究人员进一步加强泥石流灾害的预测、预报、预警模型的研究，构建区域性的泥石流灾害环境监测预警的警报系统。（4）对于四川省阿坝县的人员通信信息、邮箱，相关部门以及相关研究人员等可以通过内部系统预警的方式进行信息传递，用以保障泥石流灾害来临时的消息推送[20]。

5 结束语

泥石流的形成是泥石流所处于的流域内的不稳定地质环境，向稳定的地质环境发生发展的一个特殊的过程，涉及降雨过程中泥石流流域内的物质能量的释放、固体物质的搬运和水量运输移动的特殊的物理过程。在此过程中，大自然会出现一定的征兆、现象或者成灾的信息，相关部门应在泥石流灾害预警研究中及时抓住这些有效的信息，并揭示其形成的规律、运动的规律等，从而进行有效的预报、预测、预警，避免泥石流灾害的发生。分析了四川省阿坝县的泥石流灾害的构成等各方面特点，引用国内外研究人员对于泥石流灾害预警技术的理论成果和现实依据，以期促进四川省阿坝县泥石流预警水平的提高。

参考文献

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