中国科学院波密地质灾害观测研究站主任 陈宁生
我国山区地形地质条件复杂、岩土类型多样,地震、降雨、冻融、山洪、冰湖、堰塞湖溃决、台风暴雨等因素引起的泥石流类型多样,灾害具有易发、频发、高发、群发特征,常形成危害面广的流域性灾害链。
实际上,泥石流是介于山洪和滑坡之间的特殊洪流。由于有大量土源的加入,泥石流的流量通常为同频率山洪的2-5倍,所以泥石流可以造成出乎人们意料的灾害。
2020-09天山
由于泥石流暴发突然,且多在夜间,所以常常防不胜防。特别是汶川-芦山地震以后,在地震和区域极端气候的影响下,松散固体物质突然大面积地增多,泥石流的规模和频率均极大地增加,泥石流灾害频繁发生。
目前我国有170多座县城、1300多个乡镇、300多条公路、200多座水电站遭受泥石流的威胁。为了防灾减灾,我国对危害重点工程和重要城镇村庄的泥石流沟进行了工程治理,而对广大的潜在灾害点则开展了以群测群防为基础的监测预警,在特别重要的地区进行了以技术为基础的监测预警。
针对泥石流研究长期存在形成机理普适难,预测预警可靠难,工程治理高效难的瓶颈问题,我国科研人员从“深机制”,“软防灾”与“硬防治”三个维度入手,进行了20年的系统性研究与实践,实现了泥石流灾害理论和防控技术的突破。
我们创立了基于物源控制的全类型通用泥石流形成理论。揭示从降水径流放大到剪缩/胀与水力侵蚀起动泥石流的全过程机制,阐明了泥石流规模频率与性质分异规律;建立以物源类型及其本构差异为基础的泥石流分类新体系。成果奠定我国复杂山区泥石流减灾的理论基础。
构建了以全类主控指标体系为基础的链式可靠预测判识和预警非工程技术系统。首次揭示了干旱和地震联合驱动泥石流灾害发育的规律,建立了基于沟床土体强度与径流动力特征的泥石流动床侵蚀产流模型,构建了多类主控因子的分级阈值指标体系,研发了集区域动态定量预测、跨尺度精准判识、分级多指标精确预警和聚落自主防灾的非工程技术体系。
建立了高效能泥石流分类工程调控技术系统。研发了涵盖泥石流容重、流速、一次总量等泥石流工程防治关键参数计算系统;建立了包括松散型土体泥石流的优先排导,岩质滑坡碎屑流引水断链,结构型土体泥石流的水土分离,天山区冰碛土体泥石流减沙固源,沟床起动型泥石流的固床稳沟,冰湖溃决型泥石流的因害设防调控技术体系;实现了减灾经济和减沙效益的评估。
皮达湖应急调查
科研团队密切结合历史泥石流灾害特别是汶川震区泥石流灾害的演化特征,通过对历史泥石流灾害的现场调查、高精度遥感影像解译、科学试验和理论分析,揭示影响泥石流发育的主要内外动力,深化泥石流形成的力学机理,探索泥石流运动过程的阵性特征和堵溃过程机制,建立泥石流工程智力效益评价法,为泥石流早期预测、单购判识和勘查、泥石流监测预警、泥石流工程治理和效益评估提供理论和技术支撑。
取得的技术成果成功推广应用于四川、西藏、云南、贵州、甘肃、福建、浙江和“一带一路”沿线的74处灾害防治示范点,并连续9年针对四川省及我国重点区域地质灾害危险性进行了成功预测,产生了125亿元的经济效益,受益人口130万,社会经济与生态环境效益巨大。