来源:滚动播报
(来源:i自然全媒体)
8月26日,紧邻中尼边境的尼泊尔蓝塘里壤峰发生冰岩崩泥石流,导致西藏自治区日喀则市吉隆县吉隆口岸被毁。截至9月5日18时,灾害造成43人遇难、519人失联。灾害发生后,自然资源部派出工作组赶赴现场,协助开展抢险救援和次生地质灾害防范等工作。中国工程院院士、自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家殷跃平带队深入一线实地研判,提出风险防控、河道疏浚、隐患排查处置技术等建议。
殷跃平表示,近年来,青藏高原气候暖湿化加快,冰岩崩、冰湖溃决泥石流灾害增多,严重威胁着山区城镇、重大工程安全,要加快提升高位远程地质灾害防范应对能力。就此,记者近日采访了殷跃平。
记者:据多位专家分析,吉隆泥石流的起因为冰岩崩。请您介绍一下冰岩崩是如何发生的?
殷跃平:冰岩崩这类灾害在喜马拉雅山区是常见的。虽然冰在前、岩在后,但分量却恰恰相反。根据我们最近完成的无人机测绘数据,冰岩崩源区体积达1.1亿立方米,其中冰川仅占总体积的10%~15%,也就是0.11亿~0.16亿立方米,大块头还是岩体,占到了总体积的85%以上。
那么,如此巨量的岩体从何而来?这要从青藏高原特殊的地质构造说起。
距今6000万年前,印度板块与欧亚板块的碰撞过程重塑了青藏高原构造活动和地貌格局,形成了世界上最高大山脉主体——喜马拉雅造山带。此次冰岩崩位于喜马拉雅造山带核心区域,即高喜马拉雅地块,它遭受了最强烈的地壳变形、变质作用及岩浆活动,是全球高位远程灾害最为频发的区域。冰岩崩—碎屑流—泥石流—洪水就是常见类型。在极高山区,冰川岩体发生崩滑后解体破碎,并转换为碎屑流的形式沿沟道继续发生快速滑动,碎屑体规模大、滑动距离远,通常会堵塞江面形成堰塞湖,堰塞湖溃决后又演进为洪水灾害,在流域内广泛成灾并造成巨大破坏。
此次冰岩崩,从现场拍到的影像近景可以看到,崩滑后露出的岩壁上有年龄达十多亿年的片麻岩,也有年龄约为一千万年的花岗岩。这种年龄相差近100倍的“老少”岩层之间,是一条宽度近百米的断层破碎带,也是最容易出问题的地方。此外,在花岗岩岩体里面还有多组破碎的结构面。这是喜马拉雅构造运动挤压而留下的“瘢痕”,为冰雪水的入渗提供了通道。
从灾害机理分析,这属于非常典型的断裂型易灾地质结构。而2015年“4·25”尼泊尔地震,进一步削弱了岩体的整体稳定性。
地震当时就触发了蓝塘里壤峰背后山体的一次大滑坡,导致尼泊尔郎塘河流域几百人伤亡。但地震对岩体的影响远不止这一次滑坡。通过地震前后遥感影像对比分析,我们发现震后山体出现了多条拉裂形迹,虽然震而未垮,但岩体内部已经产生了新的裂痕,原有的结构面被进一步贯通、拉裂,稳定性大大降低。
可以说,“4·25”尼泊尔地震给这座山埋下了一颗延时引爆的“雷”。
记者:在冰岩崩发生过程中,冰川融化起到了什么作用?
殷跃平:冰川只是触发灾害的一个因素,但不是决定性因素。
冰川的重度大约是每立方米0.9吨,而岩体的重度是每立方米2.7吨。引发吉隆泥石流的冰岩崩岩体初步估算达到9000万立方米,占到了总体积的85%以上。如果说是冰川下滑带动了巨量岩体崩落,在力学上解释不通。很轻的物体要推动极重的物体,除非重物本身就已经处于临界失稳的状态,否则按照冰川的推力,不足以让如此巨大的岩体动起来。
当然,冰川的冻融作用确实会让水渗入岩体裂隙形成冻胀破坏,对浅层岩体产生明显影响。但这种冻融影响仅限于表层,对高达700多米的巨型岩体的稳定性不构成威胁。
所以,此次吉隆泥石流灾害不能简单归因于“冰川崩塌”或“全球变暖”。
记者:从冰岩崩发生的整体过程来看,这类灾害具有哪些发育特征?
殷跃平:概括来说,冰岩体从蓝塘里壤峰5200多米高程高位崩塌后,首先在下方的错坚河沟谷经历一个高速撞击和粉碎化的过程,然后在坠落过程中进一步破碎,形成高速碎屑流。碎屑流进入沟谷后,像一台高速推土机开始“铲刮”,把沟床和两岸多年积累的松散堆积物全部席卷起来,总体积在短时间内急剧膨胀。
所以,我们在传统“滑坡—碎屑流—泥石流”狭义地质灾害链研究基础上,提出了“高位远程地质灾害”这一概念。这类灾害除了具有高位、远程的特征,还具有显著的放大效应。
此次吉隆泥石流灾害最令人震撼的就是“动力铲刮”过程。源区1.1亿立方米的母岩物质,最终扩大到近1.67亿立方米的固体物质灾害体。而在东林藏布沟口,原有的基岩凸起使沟道快速收窄80%,就像血栓阻塞血管一样,阻挡了高速下泄的泥石流,形成堰塞湖。当压力超过极限,堰塞湖溃决,积蓄的能量和水体会瞬间释放,形成超高放大效应,最终以不可阻挡之势冲向口岸。
记者:冰岩崩破坏力如此之大,能否通过监测预警提前防范?
殷跃平:通常在丘陵山区,滑坡来临前会有明显前兆,例如,岩体裂缝慢慢变宽、坡面逐渐下沉、局部开始掉块等。我们通过在滑坡体上布设北斗位移监测站、变形拉裂监测等设备,24小时盯着这些“小动作”,一旦岩体变形速率超过阈值,系统就会报警。这套方法在西南、西北、华南等山区地质灾害防范中有过不少成功案例,救过不少人。
然而,在青藏高原,崩塌、滑坡的启动点通常在海拔5000米以上的极高山区,人员难以抵达,设备布设难度极大。更关键的是,这种巨型岩体在最终崩塌之前,可能长期处于“静默”状态,从外表看不出明显形变,直到最后一刻才突然整体失稳。但并不是完全不能实现监测预警。我们复盘了吉隆泥石流灾害的成灾过程,通过46千米外地震台站的记录发现,冰岩崩大规模失稳启动始于北京时间8月26日10:52:14,经过约7分36秒的时间,于10:59:50到达吉隆口岸。如果能预先做好预案,在冰岩崩发生时,马上就通知下游开展人员撤离,损失将会大大减少。
需要注意的是,与其他地区“小体积成大灾”不同,青藏高原往往是“大体积成大灾”。对于体积在千万立方米以上的大块头岩体,可以通过高分辨率的光学遥感影像清晰识别出来,还可以采用合成孔径雷达干涉测量,捕捉到厘米级缓慢位移。但是,真正难以判断的是“山体什么时候会崩塌”,而现今的能力还很难准确判断远程运动过程的放大效应和成灾的范围。
因此,如何更早地知晓灾害体已经开始失稳,并了解灾害链的堵溃放大过程,是高位远程地质灾害监测预警的关键。
记者:当前对此类灾害的防范还存在哪些短板?
殷跃平:一是对冰岩崩泥石流灾害风险早期识别能力不足。这类灾害多发育在海拔5000米以上的极高陡峻山区,对其风险源的精准地质调查超出了地质人员野外作业极限,而且现有的空天对地观测探测技术不能适应这里陡峻地貌、高原气象等复杂环境,导致风险源早期识别难度极大。
二是冰岩崩泥石流灾害应急响应和处置能力有限。由于灾害高发地段地势陡峻、多云多雾、交通条件极其困难,灾害发生后不能及时把握灾情险情动态,难以尽快开展应急救援和工程处置,导致堰塞湖溃决后流域性灾害链放大效应和后效应显著。
三是冰岩崩泥石流灾害综合减灾体系不完善。青藏高原是全球地质、地震、气候、水文等极端环境的综合风险集合区,就现有地球科学认知能力与工程技术风险管控程度,极端条件下流域性地质灾害链巨灾风险难以提前预见,其严重性更难以科学、准确预测。
记者:对于此类灾害的防范应加强哪些方面的工作?
殷跃平:一要加快研发极高山区超高位超远程地质灾害风险源空天地立体探测技术,准确把握多维度观测信息与地质灾害动态特征。二要加快建设藏东南高山峡谷区地质、地震、气象、水文等多要素监测预警预报体系,构建地质灾害链风险预测与综合防控体系。
具体到监测预警,可以搭建一套全周期监测预警体系,实现秒、分、时、日多级递进预警。首先,依托微震监测设备捕捉山体失稳信号,实现秒级的第一层次预警。然后,通过雷视一体化监测设备实时追踪灾害动态,达到分钟级和小时级预警。
“秒级预警”只能告诉我们灾害体“动”了,但它怎么走、规模有多大,则需要第二双“眼睛”,也就是“分钟级监测”。高位远程地质灾害最可怕的是崩塌过程中的“铲刮效应”。如果不掌握这个动态,就根本不知道下游将面临多大的冲击。如果在沟谷沿线布设热红外和激光视频监测设备,并做成可视化监测系统,灾害体高速运动时,与周围环境的温差、尘埃浓度、地形变化都会被捕捉下来。哪怕是在夜间或云雾天气,激光雷达也能穿透部分遮挡,勾勒出灾害体的轮廓和速度。
“分钟级监测”的意义在于,它不仅能确认灾害发生了,还能追踪它的路径、估算它的规模、判断还有多久到达关键节点。这好比给泥石流安装了一个“实时定位器”。
然而,灾害链的演化不止这么简单,接下来还有可能形成堰塞湖,随时可能溃决,形成比初次灾害更可怕的“第二击”。但值得注意的是,堰塞湖的发展相对缓慢,水位每天上涨可以通过水位计和卫星遥感准确监测,形成“日级预警”。这是守住最后一道防线的关键,能有效防范灾害链的“放大效应”。
在此次吉隆泥石流灾害的应急监测中,我们运用了包括无人机航拍、光学遥感、合成孔径雷达干涉测量等在内的空天地一体化技术。但这些技术装备目前对于青藏高原高山峡谷、地形高陡这种特殊环境的适配度不够,灾害体的变形方向和运动轨迹与我国东部地区不尽相同,加上云雾多发,常规轨道的卫星很难在关键窗口期捕捉有效信息。因此,增加极轨和低角度卫星非常有必要。
记者:吉隆口岸重建如何保障地质安全?您有哪些建议?
殷跃平:吉隆口岸是国家一类陆路口岸,作为中尼贸易的“黄金通道”,承担着西藏最大的陆路通商任务。鉴于其重要的战略地位,我们认为口岸应该恢复重建,而且从技术上看也是可以恢复重建的。面对冰岩崩—碎屑流—泥石流这种极端的链式灾害,我们必须转变思路,从“被动防御”转向“主动降险”。也就是说,既然我们无法完全阻止大自然的能量释放,那么“惹不起,躲得起”就是最科学、最安全的策略。
基于此次灾害的实地调查与科学分析,我们发现这种复合型灾害虽然能量巨大,但其最高爬升位置一般都在海拔1860米以下。因此,我们在重建规划中可以划定一条“安全红线”:未来的核心设施建设,必须布局在海拔1900米以上的高程。只要站在这个安全高度,即便未来再次发生同等规模的极端灾害,我们也能从容应对,确保人员与设施的安全。
除了垂直方向上的避让,水平空间上的布局优化同样关键。我们建议吉隆口岸重建应将“边防”与“海关”分离,口岸以边防检查为核心功能,可以参照川藏铁路将泸定车站内置于隧洞内的经验,通过建设长约5千米的隧道,将边防检查置于隧洞内,打造“少人化、无人化”的智慧口岸。隧洞在江村附近设置出口,连接吉隆镇原有位置高等级道路,在相对安全的吉隆镇区域建设客货分离的海关检查站。这种布局不仅能从根源上避开河谷地带的灾害威胁,还能通过客货分流大幅提升通关效率。
吉隆口岸的重建,绝不能是单一灾害点的修补,而必须是一次系统性的全域安全布局。只有尊重地质规律,科学避让风险,才能在这片土地上重建起一个真正安全、繁荣的国门。
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