進入21世紀,地質災害——地震、海嘯、洪水、火山爆發等依然威脅著人類。麵對一次次震撼世界的大災難,人們一次次陷入了深深的思索:如何才能擺脫“天災”,使人類走向光明的未來。
在防震減災的實踐中,人們逐漸認識到,通過預防、治理、救災、恢複等多方麵的努力,可以起到很好的減災效果。人們正在建立一套具有測、報、防、抗、救、援等多功能的綜合防災減災體係,並不斷開展多學科、跨學科間的綜合研究,加強全社會防災減災教育,以期最大限度地減輕地質災害。
5.1加強地質災害科學研究建立監測預警係統
唐代醫學家孫思邈說:“大醫醫未病之人,中醫醫欲病之人,下醫醫已病之人。”聯合國前秘書長安南也曾說過:“我們必須從反應的文化轉換為預防的文化。預防不但比救助更人道,而且成本也小得多。”這兩段精辟的文字說明了“預防”在社會生活中的重要性。對於防災減災也不例外。
5.1.1地質災害監測的主要方法
人們很早就開始了對地質災害防治的研究,逐步認識到地質災害的形成有一定的孕育發展過程,對此過程進行監測,就能提供對地質災害預測、預警、預報、警報、預評估、救災及治理等方麵的基礎信息。監測是防災工作的先導措施之一,更是地質災害預防工作的關鍵性技術措施。
監測技術目前有以下幾類:
宏觀觀測法。所謂宏觀地質觀測法,是用常規地質調查方法,對崩塌、滑坡、泥石流災害體的宏觀變形跡象和與其有關的各種異常現象進行定期的觀測、記錄,以便隨時掌握崩塌、滑坡的變形動態及發展趨勢,達到科學預報的目的。
該方法具有直觀性、動態性、適應性、實用性強的特點,不僅適用於各種類型崩滑體不同變形階段的監測,而且監測內容豐富、麵廣,獲取的前兆信息直觀可靠,可信度高。其方法簡易經濟,便於掌握和普及推廣應用。宏觀地質觀測法可提供崩塌滑坡短臨預報的可靠信息,即使是采用先進的儀表觀測及自動遙測方法監測崩滑體的變形,該方法仍然是不可缺少的。
一般情況下,突發性災害很難捕捉到斜坡體上的短暫瞬時宏觀變形形跡和其他異變現象;而累進性災害在一定時段內的斜坡體上均有明顯的宏觀變形形跡及其他異變現象,這些宏觀變形形跡及異變現象稱之為災害前兆信息。準確捕捉這些信息並進行動態綜合分析,對災害的防治和預測預報、減災防災有重要的意義。
火山爆發前的地下岩漿活動,會產生地應力,使地麵起伏有所改變。例如,阿拉斯加卡特邁火山於1912年爆發前,周圍甚至遠距十幾千米以外,突然出現許多地裂縫,冒出氣體、噴出灰沙。1978年,吉布提阿法爾三角區的阿爾杜科巴火山爆發前,突然出現高達百米的突起。1979年,聖海倫斯火山爆發前,在北坡出現一個圓丘。到1980年,圓丘的高度迅速增長,最快時每天增高45厘米,終於在當年5月18日從這個圓丘突破,發生大爆發。但在冰島克拉夫拉火山1980年10月爆發前,地麵卻發生沉降,這也與岩漿運移有關。許多高大的火山常年處於雪線以上,爆發前由於岩漿活動、地溫升高,火山上的冰雪融化預示將要爆發。如聖海倫斯、科托帕克希、魯伊斯等火山均有此現象,融化的雪水甚至造成泥石流或山洪暴發。和地震的情況相似,火山爆發前有些動物會表現出煩躁不安的神態。由於岩漿和氣體膨脹,尚未衝出火山口時的響聲,預告噴發即將來臨。不正常的氣體增加,也表示火山爆發前某些火山氣體已“先行”了。火山噴發前火山附近的水溫、地溫一般都升高。通過上述跡象的宏觀觀測,人們就可以預測火山噴發了。
地質災害的發生通常具有綜合前兆,由個別前兆來判別災害可能會造成誤判,帶來不良的社會影響。因此,發現某一前兆時,必須盡快查看,迅速做出綜合的判定。若同時出現多個前兆時,必須迅速疏散人員,並盡快報告當地主管部門。
簡易監測法。地質災害簡易監測,是指借助於簡單的測量工具、儀器裝置和量測方法,監測災害體、房屋或構築物裂縫位移變化的監測方法。該監測方法具有投入快、操作簡便、數據直觀等特點,既可由專業技術人員作為輔助方法使用,也可由非專業技術人員經培訓後使用,是地質災害群測群防中常用的監測方法。一般常用的監測方法有:
埋樁法。埋樁法適合對崩塌、滑坡體上發生的裂縫進行觀測。在斜坡上橫跨裂縫兩側埋樁,用鋼卷尺測量樁之間的距離,可以了解滑坡變形滑動過程。對於土體裂縫,埋樁不能離裂縫太近。
記錄地震的儀器叫地震儀,專門從事地震觀測的台站叫地震台或測震台。早在1800多年前,我國科學家張衡發明製造了世界上第一台測定地震方位的儀器——候風地動儀。張衡將候風地動儀安置在都城洛陽的靈台。起初,滿朝文武都不相信這台地動儀能測出地震。
138年3月1日。隴西正好在洛陽的西北方向。在事實麵前,大家都不得不承認候風地動儀的靈驗,佩服張衡的發明。可惜地動儀已經失傳了,現在的地動儀形態是後人根據典籍記載和想象複原的。
現代的地震儀已經采用了最先進的電子技術,具有極高的靈敏度,甚至還有了專門的海底地震儀和深井地震儀。相當一部分地震台站現在已經不需配備專人進行觀測,就能自動記錄地震信號,通過網絡將信號自動傳送到接收中心,再由計算機進行自動處理,這叫遙測地震台網。包括四川省在內,我國許多地區都已建成了現代化的遙測地震台網。此外,還有地電、地磁、重力、地形變、地下流體等地震前兆觀測台站。
解放前,舊中國隻有一個地震台、三個地震工作人員,地震事業極為落後。解放後,新中國的地震事業有了很大的發展。1957年,四川省第一個地震台——成都地震台,在成都西郊建立。1966年邢台地震後,在周恩來總理的親切關懷下,我國的地震事業加快了發展步伐,1971年成立了國家地震局組成的地震台網,地震觀測技術廣泛應用了電子、無線電傳輸和數字化等高新技術,我國90%以上地區的地震監測能力提高到3.0級。
火山爆發前常有微震,設置在那裏的地震儀能監測到。一般在活動火山的周圍均設有地震台。如聖海倫斯火山周圍有13個,夏威夷基拉韋亞火山周圍有47個,印尼默拉皮火山周圍設6個等。聖海倫斯火山在1980年5月大爆發前,曾監測到每天3級地震達30次之多;蘇弗裏埃爾火山在1978年4月大爆發前,可感地震每小時達15次。
5.1.2地質災害預警技術的應用
廣義上的地震災害預警,一般包括預測、預警、預報、警報四個層次。地震災害預警是地質災害預防中各項行動與舉措的科學依據和前提條件。地震災害預警包括地質災害調查評估、觀測監測係統建設與運行、災害發展趨勢分析會商、預警信息傳播和適度的準備反應或防治對策等5個步驟。
地質災害預警信號為四級,即藍色、黃色、橙色和紅色,分別代表一般、較重、嚴重和特別嚴重,如黃色預警,是指未來24小時內發生地質災害的可能性較大,應及時通知監測人員和受威脅住戶注意避險。
地質災害預警是在地質災害發生前,對地質災害可能發生的一個預期,提醒被預警區的幹部群眾進行防範。但也有的預警是在災害發生後,通過預先設置的通信係統和播報機製,向鄰近的區域發出警報信號的。
2004年,印尼蘇門答臘島附近發生強烈地震引發海嘯,90分鍾後才抵達印度海岸,如果印度政府能夠及時得到信息,完全可以組織當地群眾有序撤離,就可能把這場災難的損失降低。但不幸的是,印度和斯裏蘭卡都沒有加入“太平洋海嘯警報中心”,加重了他們本國的損失。盡管大地震發生之後,如何迅速、正確地判斷該地震是否會激發海嘯仍然是個懸而未決的科學問題,但根據目前的認識水平,仍可通過海嘯預警為預防和減輕海嘯災害做出一定的貢獻。
海嘯預警的物理基礎在於地震波傳播速度比海嘯的傳播速度快。地震縱波即P波的傳播速度為6~7千米/秒,比海嘯的傳播速度要快20~30倍。所以地震波要比海嘯早到達數十分鍾乃至數小時,具體數值取決於震中距和地震波與海嘯的傳播速度。例如,當震中距為1000千米時,地震縱波大約2.5分鍾就可到達,而海嘯則要大約1個多小時到達。如果能夠利用地震波傳播速度與海嘯傳播速度而形成的時間差,分析遠洋先進儀器和地震台網的測定數據,就有可能對該地震是否激發了海嘯、海嘯的規模有多大做出判斷。然後,根據實測水深圖、海底地形圖及可能遭受海嘯襲擊的海岸地區的地形地貌特征等相關資料,模擬計算海嘯到達海岸的時間及強度,采用現代信息技術將海嘯預警信息及時傳送給可能遭受海嘯襲擊的沿海地區的居民,從而迅速組織撤離和應對。
目前,世界最先進的海嘯預警係統在太平洋。1965年太平洋海嘯預警中心在夏威夷成立,是目前全球唯一的多國海嘯預警係統,包括中國、日本、澳大利亞等環繞太平洋的26個國家參與其中。太平洋海嘯預警中心主要職能,是收集太平洋海盆的地震波和海潮監測站探測到的信息、交換各國情報、評估能引發海嘯的地震,並發布海嘯警報。
雖然海嘯預警具有可靠的物理基礎,也有了成功的範例。但海嘯預警如何能夠做到不再空喊“狼來了”,仍然是一個難題。以上所述的海嘯預警對於“遠洋海嘯”比較有效,對於近海海嘯就難以奏效。因為激發近海海嘯的海底地震離海岸很近,海嘯傳播的時間很短,有時隻有幾分鍾至幾十分鍾,往往來不及預警,危害嚴重。2011年3月11日,東日本大地震後,海嘯在很短的時間內到達,造成了巨大災難,但海嘯到達我國福建沿海地區時,已是數個小時之後。根據對海嘯波高的預測和判斷,我國及時發出了海嘯藍色警報。
地震預報是當今世界的一個科學難題,但是強地震預警已經在一些國家和地區推廣應用,並獲得了很好的減災效果。通俗地講,地震預警是指地震已經發生,在嚴重災害形成之前發出警告並采取措施和行為。基本技術途徑主要是利用地震波和電磁波的傳播速度差異。
大地震發生後,靠近震中的地震儀監測到地震波,自動信號處理係統很快分析識別並確認是強烈地震之後,通過預先設置的通信係統和播報機製,向鄰近的城市或重要工業設施發出警報信號。因電信號傳送速度是每秒30萬千米,要比地震波傳播速度每秒幾千米快得多,這就為被預警的城市或工廠創造了十幾秒甚至幾十秒的應對時間。收到信號後,預警廣播係統向民眾告知地震波襲擊即將到來,一些重要工業設施自動或手動關閉運轉,高速列車減速或停車等。地震預警過程包括了強地震識別、預警信號發送和避險措施實施三個環節。在技術手段充分和設施完備的前提下,可以有效地減輕地震造成的人員傷亡和財產損失。例如,2011年3月11日,日本東北部海域發生9.0級地震,正在轉播國會參院決算委員會會議的電視畫麵突然中斷,警報響起,電視屏幕立即切換到專用的地震預警畫麵,播音員緊急播報地震警報信息:“請小心將要發生的強烈震動。”此時,雖然地震已經發生,但地震波尚未襲擊到東京。重複呼叫後,播音員開始播報強震影響區域,並提醒居民安全避震。幾十秒後,從電視畫麵中可以看出會議現場開始晃動。在這次地震中,福島核電站雖然發生了氫氣爆炸,但預警係統使反應堆很快自動停堆,避免了更大災難。
目前,已經有日本、墨西哥、土耳其以及我國台灣和美國加利福尼亞州等國家和地區建成並投入使用了地震預警係統。我國於2010年開始地震預警係統的技術攻關。一些新建的重大交通工程,也在積極推進地震預警和緊急避險技術係統的研發。
2010年7月,國務院辦公廳下發了《關於進一步加強地質災害防治工作的通知》,要求加強地質災害隱患巡查和預警預報,及時轉移受威脅群眾,認真做好排險防治工作,強化應急搶險處置,落實各項防範應對措施,確保人民生命財產安全。2010年8月,“2010年城市地質環境與可持續發展論壇”在同濟大學舉行,專家指出,我國將在最短時間構建一個以氣象、水文、環境等綜合因素構成的地質災害預警係統。
5.1.3加強地質災害科學研究
近年來,國家科學技術部、國土資源部及中國地質調查局等部委和單位,在地質災害的監測、預警和防治領域都投入了相當大的財力、物力和人力,取得了可喜的成績。完成了全國範圍內的以地質災害為主的1∶50萬環境調查,山區縣市的1∶10萬地質災害調查,以及重點縣市的1∶5萬詳細地質災害調查,基本摸清了全國地質災害隱患情況;建立了重點地區的地質災害調查及監測預警係統;開展了東部地區地麵沉降監測與防治、礦山環境地質調查與整治、建設用地地質災害危險性評估等係列工作;組織了對地質災害防治和監測預報的科技攻關,取得可喜成績。但總的來說,我國地質災害基礎理論和監測、預警及防災技術研究還比較落後,現行的地質災害監測、預警和防治工作地區差異明顯,離實現全國範圍內的係統群測群防、為經濟建設和人民群眾安居樂業保駕護航、全麵減災防災的目標還有很長的一段距離。因此,加大對地質災害基礎理論和方法技術的研究力度,利用新的技術和方法,加強地質災害監測、預警和防治的科技攻關依然是落實防災減災戰略的首要工作。
研究地質災害監測新技術、新方法,研製新設備和新儀器
利用現代測量技術、電子技術、計算機技術飛速發展的最新成果,重點研製高精度、大量程、低功耗、數字化、智能化、集成化的監測儀器。要不斷提高儀器的長期可靠性、抗老化和抗幹擾的能力,適應野外電閃雷鳴、風霜雪雨、日曬夜露等惡劣環境,延長儀器的使用壽命,盡量減少儀器的日常維護工作成本。在數據傳輸和供電方式上要能夠滿足應急搶險的特殊要求,數據傳輸可以選擇有線傳輸等靈活的通信方式;在監測設備供電方式方麵,盡量采用太陽能電池供電,減少對外部供電和通信條件的依賴,低功耗儀器可以選擇幹電池供電。還要積極研製和大力推廣結構簡單、功能單一、價格低廉、操作簡便、可靠實用的群測群防監測儀器,提高群測群防工作的技術含量,使群策群防工作逐步從定性化向定量化方麵過渡。
加強地質災害預警預報理論和方法技術的研究
加強與地質、3S技術、氣象、水文等多學科之間的交叉和融合,不斷提高預警預報的準確性、實時性和科學性,提高預報預警工作的能力和水平。
加強地質災害防治技術的研究
在錨固技術、新型抗滑支擋結構、地下排水技術、生物防治技術等方麵加強深入研究,製定相應的技術規程和標準,開發配套的施工機具。對地質災害防治用的材料要大力推廣工廠標準化製作、現場組裝的新模式,提高防治工程質量,加快施工速度,降低防治工程造價。
開展地質災害的應急處置和救援技術的研究
許多突發災害的搶險救援實踐經驗和教訓告訴我們,要在地質災害發生後最短的時間內進行快速的調查,獲得地質背景、地形地貌、災害的範圍規模、變形破壞情況、人員傷亡情況、發展趨勢等相關資料,為搶險救援決策提供技術支持。在治理手段上要強調一個“快”字,在搶救過程中強調“快”和“準”,需要地質、物探、遙感、鑽探等多學科、多工種、多手段協作配合才能達到目的。
5.2加強地質災害管理建立健全減災工作政策法規體係
5.2.1落實地質災害防治的法律法規
地質災害的防災減災不僅需要社會各界的相互協同、互助,更需要有嚴格的指揮、管理、執行、落實和保障措施。2003年11月19日,國務院公布《地質災害防治條例》,並自2004年3月1日起施行。《條例》在總結多年積累的地質災害防治工作經驗的基礎上,確立了三項原則、五項製度和五項措施。
三項原則:
一是“預防為主,避讓與治理相結合,全麵規劃、突出重點”的原則。這個原則的提出是因為地質災害具有一定的偶然性,又有一定的先兆性,其先兆性是可以被人們捕捉到的,政府和有關部門可以通過這些信息,預報預警地質災害,或者采取有效措施躲避地質災害,采取治理措施可以最大限度地減少人員傷亡和財產損失。
二是“自然因素造成的地質災害,由各級人民政府負責治理;人為因素引發的地質災害,‘誰引發、誰治理’”的原則。災害治理投入大,《條例》明確自然災害治理由各級政府承擔,中央政府以及災害所在地的各級政府,都負有治理的責任。對於人為引發的災害,不僅是“誰引發、誰治理”;給他人造成損失的,依法承擔賠償責任;構成犯罪的,依法追究刑事責任。
三是“統一管理、分工協作”的原則。《條例》規定,國務院國土資源主管部門負責全國地質災害防治的組織、協調、指導和監管工作,國務院其他有關部門按照各自的職責負責有關的地質災害防治工作;縣級以上地方人民政府國土資源主管部門負責本行政區域內地質災害防治的組織、協調、指導和監督工作,縣級以上地方人民政府其他有關部門按照各自的職責負責有關的地質災害防治工作。