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地震诱发的群发性地质灾害往往点多面广、类型多样,最常见的为崩塌、滑坡和泥石流3种地质灾害。笔者主要讨论地震诱发的滑坡地质灾害的活动强度,希望能起到抛砖引玉的作用,以促进地质灾害的强度评估理论发展。
1.1能量法滑坡强度评估的原理
滑坡释放的能量是指从滑坡失稳破坏到堆积稳定这一阶段所释放的能量,该能量由两部分组成,一是地震波对滑坡体输入的能量,二是滑坡体下滑的势能。后一种能量可由E=γVH测得,其中γ为滑坡物质的重度(N/m3),V为滑坡体积(m3),H为滑坡体重心在滑动前后的垂直运动高度。然而,地震对坡体输入的能量目前还无法准确的测得,坡体失稳破坏的地震最小加速度即临界加速度目前还有待研究,失稳破坏之前地震波对坡体输入的能量亦是无法测得。因此,需要从另外一个方面考虑能量的计算。滑坡体从获得地震输入的能量启动,到最终堆积稳定,地震力和重力对坡体做正功,系统最终稳定下来,一定有一种力做负功,这种力即为摩擦力。摩擦力是一种耗散力,是非保守力的一种。耗散力是指对系统或物体做负功,而使之总机械能减少的力,耗散力做功与力使物体经过的路程有关。前面提到,摩擦力是非保守力的一种,而非保守力有一个特点:物体在有非保守力作用时,其动能和势能之和(机械能)不再守恒。滑坡在地震作用下失稳破坏到最终堆积稳定,不仅存在机械能,还包括地震能量,因此,单纯从机械能的转化来度量地质灾害释放的能量是欠妥当的。滑坡地质灾害释放能量的过程,可以分为3个阶段:第一阶段为地震输入能量在岩土体中积累形成变形能,当达到一定程度后开始沿某一方向释放变形能,当释放的能量超过岩体破裂所需的能量时,岩体发生破坏直至剪断岩土体形成滑动面的,释放的能量主要用于剪断岩土体;第二阶段为滑坡体沿滑动面剪切破坏,直至完全剪出,释放的能量主要用于克服抗滑力所做的功;第三个阶段为滑坡体在斜坡表面滑动直至堆积停止,释放的能量主要用于克服斜坡体表面的摩擦力所做的功滑坡释放能量的3个阶段,对应着不同的滑坡破坏形态。坡体在地震输入能量后,首先进行第一阶段,在第一阶段能量耗散到不足以进行到第二阶段,则坡体破坏的结果是形成不稳定斜坡;能量能够维持到第二阶段,却不足以支持第三阶段,则斜坡破坏的结果为我们常见的滑坡;能量能够维持到第三阶段,则破坏的结果为远距离滑坡。
1.2滑坡灾害强度评估方法
第一阶段释放能量:根据岩石强度的能量理论,岩石单位体积内所能储存的变形能是一常量,与应力状态无关,变形能一旦超过这一常量,材料即发生破坏。在地震波作用下,岩体逐渐储存变形能,当地震作用的能量超过岩体的变形能后,岩体发生第一阶段破坏,并逐渐释放变形所吸收的能量。此时岩体释放的能量为:210*2EVE(1)式中:E1为第一阶段释放的能量;σ为水平向应力;E0为岩土体的弹性模量,一般可取变形模量;V为滑坡体体积。第二阶段释放能量:岩土体在剪断贯通后,沿滑面在重力及地震力作用下克服抗滑力下滑,所受的摩擦力与抗滑力大小相同,摩擦力做功消耗的能量为:22EWcos-Qsintgl+cl(2)式中:E2为第二阶段释放的能量;W为坡体自重及上覆荷载之和;Q为地震力,Q=ξW,ξ为地震水平系数,结合《地质灾害防治工程勘察规范》的规定,岩质滑坡取0.05,土质滑坡取0.0125;为滑坡体滑面倾角;为滑面内摩擦角;c为滑面黏聚力;l为滑面长度。第三阶段释放的能量:滑坡体剪出后沿着斜坡表面继续向下滑动,最终堆积稳定。滑坡体的下滑力来源于坡体自重及上覆荷载沿坡面的分力,抗滑力(摩擦力)则由法向分力及摩擦系数决定,释放的能量为:3E=WcosS(3)式中:μ为坡体表面的摩擦系数;为滑坡总斜率,是滑坡运动前最高点与运动后最远点连线的斜率;S为滑坡运动斜长;其它符号同上。地震诱发的地质灾害强度以释放的能量作为度量,而释放的总能量为上述3个阶段之和,则滑坡灾害的活动强度表示为:123EEEE(4)当然,对于地震诱发的群发性滑坡地质灾害来说,每个单体灾害达到的破坏阶段不同,则相应的能量计算应区别对待。对于只达到前两个阶段的滑坡,计算时也只能计算到前两种能量;而原本已经存在的滑坡在地震作用下加剧,则计算时可能取后两个阶段。
2结论
1)地质灾害的活动强度评估在地质灾害调查与评价中具有重要的意义,尤其对地震诱发的群发地质灾害,可直观地对比不同地震诱发的地质灾害的活动强度大小。从能量的角度考虑地质灾害的活动强度,已经越来越受到关注与重视。
2)从能量的角度考虑滑坡灾害的活动强度,可分为3个阶段:第一阶段地震输入能量在岩土体中积累形成变形能,超过岩体破裂所需的能量时,岩体发生破坏并释放变形能;第二阶段滑坡体在地震力和重力的作用下沿滑面下滑,克服抗滑力释放能量;第三阶段滑坡体在重力作用下在斜坡表面下滑,克服摩擦力释放能量,最终堆积稳定。
关键词:地震 地震灾害 环境影响
引 言
地震是一种自然灾害,也是一条灾害链的起点,不仅地震本身将引起各种灾害,还将诱发各种次生灾害,如沙土液化、喷沙冒水、城市大火、河流与水库决堤等。其中,地震所引发的次生环境灾害非常重要,但却往往容易被忽视。地震次生灾害大致可分为两大类:一是自然层面的,如滑坡、崩塌、滚石、泥石流、地裂缝、地面塌陷、砂土液化等次生地质灾害和溃决水灾,发生在深海地区的强烈地震还可引起海啸;二是社会层面的,如道路破坏导致交通瘫痪、煤气管道破裂形成的火灾、下水道损坏对饮用水源的污染、电讯设施破坏造成的通讯中断,还有瘟疫流行、工厂毒气污染、医院细菌污染或放射性污染等。历史经验表明,次生灾害所造成的伤亡和损失,有时比直接灾害还要大。
1. 地震灾害引发的次生灾害
受汶川大地震的影响。中国西部地区新构造活动强烈,断裂带发育,地形切割严重,山高谷深,岩体破碎,风化强烈,山体斜坡上的松散堆积物丰富。地震引发了大量的滑坡、崩塌、地裂缝等地质灾害。同时,由于地震造成山体岩土体松动,受降雨影响也引发许多滑坡、崩塌、泥石流等多种次生地质灾害。
从2008年“5・12“汶川地震我们可以看到,地震对灾区的环境产生重要影响,表现在对河床、自然生态环境、水资源和水质等诸多方面。对河床的影响主要表现在河流改道、河流断流、形成堰塞湖、水土流失加剧等。从电视或者遥感照片来观察,灾区泥石流、滑坡等大量存在,不仅堵塞了道路、摧毁了村庄,而且形成了堰塞湖,改变了灾区景观的格局,可能引发洪水灾害,对灾区再次造成伤害。
地震对自然生态影响巨大,对原有的生态系统造成巨大冲击,甚至形成新的生态系统,“山河改观”、“沧海变为桑田”是地震对自然生态环境影响的真实写照,对动植物生存环境也造成巨大的影响。地震导致地质结构的改变,引发地表水和地下水的关系出现新的变化,特别是水资源环境,由于在地震灾害发生和救灾的过程中,增加了新的污染源,再加上水文情势的变化,对河流生态产生一定的影响,在一段时间内会造成水质的变化。
2. 保障地震灾区的饮用水安全
由于地震带来了滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害,从而对水质造成了破坏。如有些地区的地表水不能更好地排泄,造成积水现象。再如随着气候炎热,因为人员伤亡进而形成了流行疾病等生物灾害。
地震可能引发一些危险品的泄漏。如受地震影响,一些危险品液体可能会流入附近水体,改变水质情况,造成水污染。而由于水体的流动性,可能会扩大污染影响。
此外,抗震措施也十分必要。如对基础设施进行防震处理,进行边坡处理、提高稳定性等,都能够起到保护周围水体的效果。
日本目前已建立了一套电脑化的地震报警系统,能在大地震发生几秒钟内切断煤气、水、电等公共设施的供应。日本是一个经常发生地震的国家,他们在抗震防护方面有着很好的经验。
对于地震灾害重灾区,工业污水处理设施及城镇污水处理厂等设施受到了严重破坏,应尽快修复。而对于已经不具备生产能力的企业来说,要注意的问题就是工业原料、生产的产品可能存在的环境隐患。现在在发生地震灾害的四川地区,出现了降雨的情况,一旦大量化工原料随着雨水进入水体,将引发水污染事件。各地要加强地表水水质监测,加强农业灌溉用水、饮用水源地水质监测,避免污染大面积扩散。加大地表水在线监测设施的监测频次,加强饮用水源地的管理,确保饮水安全。
饮水安全问题是环保应急防范工作重点。各地要加强巡查排查,突出抓好集中式饮用水源地和居民集中居住区等环境敏感区域的隐患排查,尤其要加强饮用水源地水质监测工作,确保群众饮水安全。
3. 防范自然灾害带来的次生环境污染事件
要预防地震次生环境灾害,必须要有忧患意识,要防患于未然。如对重大建设工程和可能发生严重次生环境灾害的建设工程(指受地震破坏后可能引发水灾、火灾、爆炸、剧毒或者强腐蚀性物质大量泄漏和其他严重次生灾害的建设工程,包括水库大坝、堤防和贮油、贮气、贮存易燃易爆、剧毒或者强腐蚀性物质的设施以及其他可能发生严重次生灾害的建设工程),必须进行地震安全性评价,并根据地震安全性评价的结果,确定抗震设防要求,进行抗震设防。
要加强地质灾害可能带来环境灾害的知识普及工作,提高人们的防灾、减灾意识。地质灾害是地球演化过程中的必然现象,人类目前尚不可能全部防治,但应当认识和掌握地质灾害发生与发展的基本知识,以及可能带来的环境灾害,以便采取有效防治措施,或采取适时的避难减灾行动,以减少损失,这是可以做到的。
关键词:水工环地质;地质灾害;灾害治理;应用策略
经济发展速度的不断加快,对部分企业发展而言,既是机遇也是挑战。为了从根本上实现经济效益的稳定增长,部分企业以牺牲环境为代价,长此以往,环境污染问题相对比较严重,由于受到地质灾害的影响,经济损失也比较严重,甚至很有可能会造成严重的人员伤亡等问题。所以,要对符合现实要求的措施进行合理利用,以此来实现水工环地质在地质灾害治理中的应用。水工环地质技术的运用,可实现对地质灾害的监测和控制,具有良好的预防效果。
1水工环地质技术
随着科学技术的不断进步和快速发展,水工环技术逐渐被研发并广泛应用。该技术的主要目的是实现对地表下层地质结构的深入勘察,通过分析勘察结果,有利于提前做好一系列的预防,减少地质灾害问题的发生,实现对自然灾害事故的有效规避,避免对人们的经济、生命安全造成严重威胁。随着技术的完善和优化,水工环地质技术的应用范围逐渐扩大,水工环地质技术已经逐渐成为地质灾害治理中必不可少的重要组成部分之一。
2地质灾害分类及特征
近年来,我国地质灾害发生率普遍提升,究其原因是由于对自然环境的破坏,人们的环保意识不强,同时没有提前做好防范。因此,为了从根本上保证地质灾害治理成效的有效提升,掌握和应用各种不同类型地质灾害治理对策,需要对目前比较常见的几种地质灾害进行分类分析,对不同灾害的特征进行深入了解,提出有针对性的治理对策。
2.1地震
众所周知,地震是人们日常生活中比较常见的一种地质[1]灾害,主要是由于受到地壳运动的影响而引起。地震之所以受到人们的广泛关注和重视,是因为地震灾害一旦发生,势必会造成严重的经济损失,甚至会威胁到人们的生命财产安全,比如,唐山大地震、汶川大地震等,都给人们留下了不可磨灭的记忆。现如今,在地震灾害的预测方面仍然存在一些问题,难度比较大,由于地震灾害本身不可控,在预防方面也会存在明显的偏差。目前,我国地质勘察水平有所提升,现有的勘测技术手段也在不断完善,但仍无法实现对地震灾害的有效监测,所以现阶段监测手段的可靠性仍有待提升。
2.2地面塌陷
地面塌陷地质灾害一旦发生,造成的影响同样非常严重。由于现有的各种不同类型的工程项目在规划和建设时缺乏科学合理的规划方案,在建设过程中偷工减料等问题时有发生,导致对应的地质结构势必受到破坏,这种情况下就容易引发地面塌陷等灾害事故。
2.3地面滑坡以及泥石流灾害
通过对目前比较常见的地质灾害种类进行分析,不难看出地面塌陷以及滑坡、泥石流也是比较常见的地质灾害类型。这种地质灾害会直接影响到地质结构的变化。结合相关数据进行分析,工程项目在规划和建设时,由于缺少科学合理的社会资源,同时没有对现有资源进行合理调配和利用,最终引发灾害。
2.4地裂缝
地裂缝是目前比较常见的一种地质灾害类型。部分区域性断裂的情况也可以称之为地裂缝。地裂缝地质灾害的出现,通常情况下都是与地下水的运用具有一定的关联[2]性。由于地下水在开采时,没有提前做好针对性的规划和方案,对地下水过度的抽取等,这些很容易导致部分地区的结构可靠性受到严重威胁,最终引发严重的地裂缝等灾害事故。
3地质灾害治理中水工环地质技术的引进和利用
3.1水工环地质技术在地震灾害治理中的应用
众所周知,地震地质灾害带来的影响具有毁灭性,由于受到地壳运动的影响,导致地形地貌、建筑物甚至是人类都会不同程度地受到严重威胁和影响。地震灾害是由于自然环境受到严重的污染影响,自然环境出现失衡,地震发生时势必会引起火灾、水灾等。在针对地震地质灾害进行防治时,对水工环地质技术进行科学合理地引进和应用,实现对灾害类型的深入了解,有利于提出针对性的解决对[3]策。地震灾害治理工作在具体开展中,对水工环地质技术的应用,需要对地震灾害的预兆提前掌握,对各微观信号、宏观信号中的数据信息进行准确获取,以此来提升整个治理水平。对宏观信号的观察和应用,有利于人们直接发现一些潜在的异常问题。比如,动物会出现的一些异常反应等,都可以作为重要的参考依据。而在微观信号方面,通常无法直接获取,所以通常会借助一些勘测仪器设备的应用,来达到良好的效果。这也是水工环地质技术在实际应用中的价值体现,比如在针对地区磁场、重力变化等这些因素条件展开详细分析时,可以根据分析结果,对该区域是否容易发生地震灾害等进行客观的判断,并提前做好预防、警示等工作,避免地震灾害带来更加严重的威胁和后果。
3.2水工环地质技术在滑坡以及泥石流治理中的应用
由于地面滑坡以及泥石流是比较常见的地质灾害,危害性普遍比较大,特别是在地震灾害发生后,很容易引起滑坡以及泥石流。因此,针对滑坡以及泥石流进行治理时,要提前做好一系列的预防工作,尽可能降低发生泥石流、滑坡灾害的概率。比如,在日常自然资源的开采以及挖掘中,应当提前做好相关的规划,避免随意开采造成对地质[4]的恶劣影响。尤其在林木的砍伐等方面,结合实际提前做好计划,避免出现乱砍滥伐,在砍伐之后要做好修复工作,防患于未然,避免滑坡以及泥石流灾害带来威胁。
3.3水工环地质技术在地面塌陷治理中的应用
地面塌陷治理工作在具体开展中,要将水工环地质技术作为其中的核心技术,实现地面塌陷治理的高效性和合理性,同时还可以将水工环地质技术在实际应用中的预见性特征充分发挥出来。由于地面塌陷主要是在岩溶地区,所以要加强对岩溶地区周边环境的地质勘查,对各区域范围内的地质变化情况进行深入了解,对地面塌陷灾害发生率展开详细统计和分析。以此为基础总结地质结构的整个变化状态,提前做好预防措施,保证地面塌陷防治效果。
3.4水工环地质技术在地裂缝治理中的应用
水工环地质技术在实际应用中,在地裂缝灾害事故的处理中可以实现合理应用。由于地裂缝灾害事故的发生,主要是指区域性地质构造出现严重的断裂,针对这种现象,对其原因进行分析,对症下药能够起到良好的处理效果。比如,在地下水的具体应用中,给予实时有效的规划和控制,引导人们重视节约用水理念,改变思想认知,这样有利于带动人们自身的行为,避免地下水开采过度等情况发生,为各区域的稳定性提供保证。
4结语
在地质灾害治理中科学合理地引进和应用水工环地质技术,有利于实现地震、滑坡以及泥石流等各种不同类型地质灾害合理的分析和处理,同时根据不同类型地质灾害的特征,提出有针对性的预防、治理机制和对策,为各种灾害的治理效果提供保证。
参考文献:
[1]朱昱.水工环技术在地质灾害防治中的应用策略浅析[J].世界有色金属,2020(13):157-158.
[2]伏勇强,姜倩倩.水工环地质技术在地质灾害治理工程中的应用研究[J].建材与装饰,2020(11):216-217.
[3]董鹏顶.新时代水工环地质调查在地质灾害治理中的应用[J].世界有色金属,2020(04):257+259.
关键词:地震;山岭路基;防震原则;防震减灾
中图分类号: TU973+.212 文献标识码:A
我国是个多地震的国家,提高综合防御地震灾害能力非常重要。预防和减轻震灾的工程性措施有地震安全性评价、重大工程与生命线工程的抗震设防等工作,非工程性措施有建立健全有关的法律法规、编制防震减灾规划、制订(破坏性)地震应急预案等。
1地震对山区公路的影响
地震产生的地震波可直接造成建筑物的破坏甚至倒塌;破坏地面,产生地面裂缝,塌陷等;发生在山区还可能引起山体滑坡,雪崩等。地震引发的次生灾害主要有建筑物倒塌,山体滑坡以及管道破裂等引起的火灾,水灾和毒气泄漏等。此外当伤亡人员尸体不能及时清理,或污秽物污染了饮用水时,有可能导致传染病的爆发。
2地震对公路的危害分析
根据四川省交通厅《“5.12”汶川地震灾后公路调查、检测报告》,以及对各种文献分析总结,得出地震对公路交通造成的灾害很多,主要的危害分析如下:
2.1 路基沉陷、扭曲变形
这是较为普遍的震区危害,表现为两个方面:一是因地震造成的断裂错动或地下岩层受挤压、扭曲、拉伸作用发生变形而表现出路基路面变形,二是破坏平原区桥头路基沉陷变形破坏。路基沉陷、开裂或滑移破坏。由于填方与挖方路基的基底软硬不一致,密实度不一致,易沿填挖交界面出现裂缝并与岩土分界面或填土与原状土界面地震时形成贯通性软弱面造成滑移破坏。
2.2滑移破坏、路基开裂
由于填方与挖方路基的密实度不一致,基底软硬不一致,多表现在斜坡半填半挖路基,地震时易沿填挖交界面出现裂缝并与岩土分界面或填土与原状土界面形成贯通性软弱面造成滑移破坏,地震时,路基边部出现松散滑落。
2.3 路基路面挤压破坏、隆起
受地震面波的影响,路基路面相互挤压、隆起变形,形成波浪状、拱翘状、错台开裂,地表波浪起伏,使路基随之起伏变形,在鼓起地段,产生众多横向张裂缝,严重者将路面面层结构挤走。
2.4防护工程破坏、路基支挡
地震时地基承载力降低、土压力增大、地基不均匀沉降、墙体材质、施工质量等因素的影响,震区路基挡墙出现坍塌、外倾、侧移、墙面鼓胀、基础脱空等现象较多。
2.5 滑坡
在强大的地震力作用下引发的山体滑坡是由于大量土石方顺岩层的结构面滑动,导致公路被推移或掩埋。一般常见的是余震发生时山体断裂面上各种规格的土石被震落,在滑坡体后缘顺坡面滚落不断地堆积。
2.6 泥石流
在雨水作用下,地震产生的大量松散堆积物加上陡峭的地形条件将会出现规模不一的泥石流。泥浆顺坡四处流淌,导致公路通行中断。在破碎体、堆积物充分的地段。
2.7 崩塌、落石
在地震力作用下,风化严重的陡峭山体上、裂隙发育的、或岩体松散破碎的高路堑边坡路段,各种重量规格不一的岩石会突然崩裂,并伴随山坡堆积物的坍塌,再一起向山下滚落,最后几十吨或数百吨的巨石将公路、桥梁、隧道洞口砸毁,而规格小的岩石和松散的坍塌体则将公路或隧道洞口掩埋。在风吹、草动、降雨、余震的影响下,往往会突然下落,直接危及到过往行人和车辆的安危,令人防不胜防。
3地震灾害公路的恢复重建
3.1 公路路基的养护和预防
牢固树立“预防为主”、“防重于抢”、“防治结合”的思想,把隐患消除在日常养护中,因此,公路养护部门要把防治当作一件大事来抓。
(1)时刻关注地质信息,做好监测工作。调查和动态监测所辖公路路基、路面、桥梁、桥涵等设施。同当地气象部门联系,随时掌握气象动态,做好局部地震、山洪、泥石流的监控和防范工作。
(2)制定救灾预案,常备救灾物资。备好足够的水毁抢修物质和材料,资金有限时可采取与沿线料厂或物质供应商签定汛期即时供货保证协议的方式储备物质。
(3)全面抓好预防,落实好日常性养护。根据不同公路、不同季节、不同气候制定预防}生养护措施。每年震期前应对所辖公路进行拉网式隐患调查,查出的隐患应在震期之前处治完毕,尽可能把公路隐患消灭在萌芽状态。
(4)加大保护公路的宣传力度,提高沿线居民护路爱路意识。调动沿线居民积极陛,参与到维护路产路权的行动中,保持公路及公路防护构造物的完整性。增加植被,改善自然环境,达到减少水土流失,稳固边坡的作用。
3.2 山岭地区公路路基的防震原则
(1)沿河路线应尽量避开地震时可能发生大规模崩塌、滑坡的地段。
(2)尽量减少对山体自然平衡条件的破坏和自然植被的破坏,严格控制挖方边坡高度,并根据地震烈度适当放缓边坡坡度。
(3)在山坡上尽可能避免或减少半填半挖路基,如不可能,则应采取适当加固措施。
(4)在>Ⅵ度的烈度区内,挡土墙应根据设计烈度进行抗震强度和稳定性的验算。干砌挡土墙应根据地震烈度限制墙的高度。浆砌挡土墙的砂浆标号,较一般地区适当提高。
3.3 地震灾害公路的防灾减灾预案
当灾难发生后,交通是抗震救灾的生命线、生存线。时间就是生命,必须按时间要求来制定公路交通防灾减灾预案。
(1)第一时间段的公路抢通预案
地震发生后的1周内,特别是72h黄金时间内为第一时间段的公路交通抢通的关键期。这一时间段救灾工作主要以生命救援为主 ,第一时间段的公路抢通工作主要就是保障救援,不惜一切代价抢通公路,不间断昼夜抢通公路。
(2)第二时间段的公路抢通预案
抢通公路就是抢救生命,保障通行则是延续生命。地震发生一周后至一月内为第二时间段的公路交通保通阶段。在生命搜救继续进行的同时,危及广大群众生命和财产安全的险情主要有堰塞湖和疫病,既要保证大灾之后无大疫,也要及时开展堰塞湖的排险工作。
(3)第三时间段的公路抢通预案
地震发生一月后至三年内为第三时间段的公路交通重建阶段。第三时间段主要是恢复重建,为地震灾区的长远发展打下基础。这一时段的公路重建的指导思想是与全面恢复路网功能相结合,为重建家园创造条件。
结语
目前国内外对于预测地震何时发生的技术还尚不够成熟,因此抗震救灾也己经转入灾后重建阶段。但是,如何从每次地震灾害中汲取教训,如何提高我国公路抗震能力,是我们需要认真总结和反思的的重大问题。我们系统分析了地震对公路的影响及破坏程度,以期认识了解地震对公路交通影响,探讨防灾减灾预案。
参考文献
[1]ZHANG D Q,CHEN S C.Learning the kernel parameters in kernel minimum distance classifier[J],Pattern recognition,2006:133-135.
[2]NIJIMA S,KUHARA S.Gene subset selection in kernel-induced feature space[J].Pattern recognition letters,2008,27:1884-1892.
关键词:汶川地震;水土流失;防治
“5.12”汶川大地震灾后重建过程中关于植被的恢复问题至关重要。其意义在于能够使新形成的地表面减少水土流失、滑坡、崩塌、泥石流等次生灾害的发生。在这其中植被的恢复和水土流失的防治有着至关重要的作用。这两者不但相辅相成,而且水土保持是以恢复灾区植被为前提。要防治水土流失,我们就必须了解第一手资料。
1 震区的现状
四川位于我国西南地区,西被青藏高原扼控,东有长江三峡之险,南为云贵高原所拱卫,北是秦岭巴山屏障,地形西高东低。西部为海拔在4000米以上的高原、山地,东部为海拔在1000~3000米之间的盆地、丘陵。这样的地理位置,使人们不禁产生“蜀道难”的感慨。国内外无一例外,只要发生在山区的地震都会导致一系列的次生灾害,此次堰塞湖的形成就是由地震引起山崩滑坡体堵截河谷,而这些堵塞物一旦被破坏,湖水便漫溢而出,可能会将四川整个省都淹没。
(一)滑动规模巨大,成群连片
汶川大地震诱发的大规模滑坡受地震烈度、地形结构、黄土土质及构造运动等多方面因素的影响,使得四川、甘肃山区发生大面积山体滑坡。据统计,发生面积为0.6平方千米以下的滑坡,占流域滑坡发生总数的77%,占滑坡总面积的47.84%;而面积大于0.88平方千米以上的滑坡单体或群体仅占滑坡总数的13.51%,但这些规模巨大的滑坡单体或群体累计面积占到流域滑坡总面积的37.49%,反映了滑坡灾害强度大和区域滑坡地形的严重性。
(二)滑动面角度低缓
首先,因为黄土质地疏松,多孔隙、垂直节理发育及透水性强,很容易造成沉降和崩滑,为土体滑动提供了条件。另外,黄土层内所夹的粉砂隔水层或下部基底的第三系层面,均有滞水作用,常破坏黄土结构,成为的滑动面,促使滑坡灾害产生。尤其是在地震力和水的共同作用下,可引起大规模黄土斜坡失稳,形成高速、远程、低角度的滑坡,表现出低抗震性和高流动性的特点。
(三)地震堰塞湖发育
地震堰塞湖的形成需要三个基本条件:地震区内有河流经过;河道两侧有山体,河床海拔明显低于周边山体;由于地震产生了山体滑坡,并堵塞了河道。
汶川地震发生时就具备地震堰塞湖形成的基本条件。强烈地震动诱发大规模的山体滑坡与崩塌,大小不等的滑坡体,将河流分段堵截,形成了一系列堰塞湖。截至2008年5月28日,四川地震灾区发现了34处堰塞湖,并且其中8处的水量在300万立方米以上。一旦坝体垮塌,位于下游的乡镇将面临着被水淹没的灾害。
2 震区新生水土流失的种类
震区新生水土流失主要是指由于地震诱发产生的地质次生灾害。比如:滑坡、泥石流、崩塌、以及坡面侵蚀等。
(一)滑坡
地震引发大量的滑坡,重灾区密度可以到达50%左右,最高可以到达70%。由于河谷山坡陡峭、切割深,因此在斜坡岩石破碎后,形成了大量沿主河和分支流域河谷发育并分布的滑坡。
(二)崩塌
受地震影响,山体平衡被破坏,在地震灾区尤其是陡坡、边坡上的岩体和土受重力影响下脱离山体堆积在坡脚和沟谷,形成崩塌。崩塌时的大型岩体坠落山脚,砸毁房屋,堵塞道路,掩埋车辆等;崩塌的松散物质大量堆积之后,在大雨或者暴雨天气容易形成泥石流和滑坡等自然灾害,形成巨大的危害。
(三)坡面侵蚀
受地质灾害强烈度的影响,地表土层及植被遭到大量的破坏,形成荒山、荒坡、凸岭,致使暴雨对外层的破坏作用不断加强。同时地表径流对层破坏加剧,坡面侵蚀严重,形成新的冲沟,破表地表水洗,使河道淤积。
3 震区水土流失特征
(一)水土流失范围广
汶川地震区域位置处中国大西南深处,多河流,多山区,分布面积广。受灾的139个县市中,水土流失面积达149200平方千米,占灾区的50.77%,较震前新增加14800平方千米,增幅达到11%,其中87个受灾较重的县市震后水土流失面积为89300平方千米,占87个县市面积的55.4%,水土流失面积较前增加了17.97%。
(二)水土流失破坏危害大
地震造成了大量的山体松动,大面积的植被破坏,使得本来就十分破碎的下垫面更加不稳定,滑坡、泥石流等新生水土流失活跃,各种次生灾害频发,严重威胁着灾区人民的生命安全,破坏灾区的重建工作,给灾区恢复重建工作带来难度。
(三)灾区震后新生水土扰动强度大
据对灾区新生水土流失进行的调查显示,灾区震后新生水土流失强度大,平均瞬发蚀由震前的每平方千米3703吨,增加到4604吨。新生水土流失范围内的土壤侵蚀模数高等。
4 水土保持措施
(一)种植草皮
在发生新生水土流失的地方,进行草皮的种植,也是重点防护处理措施。草皮的种植由于成本比较高,其养护要求也比较高,所以草皮适应在人口聚集地处,或者对发生水土流失地方急需处理的位置予以实施。草皮种植地区要求也相对比较高,并且需要有一定的土壤,因此不适宜在陡坡,大山等地区开展。
(二)植被恢复
震区应该大力进行植被恢复,在植被的恢复过程中,我们应该大力进行植被种植,特别是人力物力的组织及投入是非常重要。我们应该选取优良的树苗、草皮本植物灌木乔木等,按照山顶到山脚的方式进行体系分布,而非杂乱无章的进行。
(三)封山育林
封山育林是一种利用森林更新能力的防治措施。它是在自然条件适宜的山区,实行定期封山,禁止垦荒、放牧、砍柴等人为的破坏活动,以恢复森林植被的一种育林方式。根据实际情况可分为“全封”(较长时间内禁止一切人为活动)“半封”(季节性的开山)和“轮封”(定期分片轮封轮开)。封育起来的林分,植被种类丰富,使其涵养水源、改良土壤、水土保持的功能大大增强,为改善工农业生产条件起到了重要的作用,使粮食产量和农业产值得到稳步提高。许多山区县封山育林后水源条件得到了有效改善,许多过去只能种一季的农田,如今两季都能高产。
(四)提高监测
建立水土流失监测网络,给震区水土流失防治工作提供有利的科学依据。首先在地震山区县建立坡地径流场和沟道控制站。在小流域开展水质水量调查监测,覆盖大流域和整个山区,在坡地径流场部分重点径流和条沟道控制站安装自计雨量计、自动采样器等自动监测设备,建设自动监测系统,实现水土流失的动态监测。通过对水质水量、水土流失、水土保持设施运行状况等进行监测,及时评估水土保持效益,为生态清洁小流域建设和政府部门决策提供了依据。
参考文献
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