512汶川地震次生災(zāi)害特征及防治對策

512汶川地震次生災(zāi)害特征及防治對策

四川省5.12個地震儲存區(qū)包括四川北部、陜西西南部和甘肅南部。震中汶川縣位于北緯31°,東經(jīng)103.4°附近。主震區(qū)地處青藏高原東緣活動構(gòu)造帶,由岷山斷塊和龍門山構(gòu)造帶構(gòu)成,地形條件復(fù)雜,地表破碎程度較高,地震頻繁發(fā)生。汶川5.12地震傷亡40余萬人,重災(zāi)地區(qū)超過10×104km2,對成都、綿陽、德陽、廣元、阿壩州等地區(qū)造成巨大破壞(圖1)。地震造成地層破裂,地表破碎,在余震和夏季暴雨的作用下,極易誘發(fā)次生災(zāi)害。地震次生災(zāi)害發(fā)生頻率高、破壞程度大、影響深遠(yuǎn),對地震誘發(fā)次生災(zāi)害的研究成為抗震、減災(zāi)的重要內(nèi)容。當(dāng)前,地震造成的原生災(zāi)害已引起學(xué)術(shù)界的廣泛重視,而對地震次生災(zāi)害的研究較少。一些學(xué)者對地震次生災(zāi)害進(jìn)行了預(yù)測和模擬,還有學(xué)者做了地震次生災(zāi)害對現(xiàn)代城市的影響等相關(guān)研究,但從災(zāi)害學(xué)角度對地震次生災(zāi)害進(jìn)行研究成果很少。本文從災(zāi)害學(xué)角度對汶川地震次生災(zāi)害的成災(zāi)機(jī)制進(jìn)行了研究,提出了具體的防治措施,以期為汶川地區(qū)防震、抗震和災(zāi)后重建提供一定的理論依據(jù)和決策參考。1主要類型和危害1.1震區(qū)地裂縫、地面坍、道路滑塌事件崩塌、滑坡、泥石流是山區(qū)常見的坡地地質(zhì)災(zāi)害。汶川地震后巖層破裂,地表破碎,植被遭受嚴(yán)重破壞,暴雨頻繁發(fā)生,為崩塌、滑坡、泥石流提供了物質(zhì)、動力和觸發(fā)條件?；率怯昙景l(fā)生最多的災(zāi)害,影響范圍廣,危害嚴(yán)重,大地震經(jīng)常引發(fā)滑坡,有的與地震同時發(fā)生,有的滯后一段時間發(fā)生,使老滑坡復(fù)活。汶川、茂縣、北川、彭州是地震重災(zāi)區(qū),在暴雨等致災(zāi)因子的作用下,滑坡和泥石流廣泛發(fā)育,已有數(shù)萬人喪生。地裂縫、地面塌陷、道路滑塌在震后也大量出現(xiàn)。地震震動強(qiáng)烈,導(dǎo)致地面出現(xiàn)裂隙,形成地裂縫。地面塌陷受巖性、構(gòu)造、巖溶發(fā)育狀況、上覆巖層載荷、水動力與溶蝕條件等因素制約。地震使地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化,巖層破裂,在暴雨的誘發(fā)下,溶蝕作用增強(qiáng),容易引發(fā)塌陷。汶川地震后發(fā)現(xiàn)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點4929處,其中特大型隱患點158處,大型隱患點1271處,中型隱患點1817處,嚴(yán)重威脅著94萬多人的安全。地震引發(fā)路面裂縫與軟化、路基塌陷、公路邊坡崩塌與滑坡,進(jìn)而形成道路滑塌。震后由于道路滑塌,致使救災(zāi)物資的運送難度很大,國家被迫緊急派出飛機(jī)進(jìn)行支援。1.2堰塞湖災(zāi)害歷史汶川震區(qū)水利工程眾多,汛期降水多,極易造成水體災(zāi)害,主要有洪水、水庫大壩裂縫和堰塞湖等災(zāi)害。震區(qū)植被遭破壞、地表破碎不堪,一旦由暴雨引發(fā)洪水,危害非常嚴(yán)重。該地區(qū)水庫眾多,在遭受劇烈震蕩后,出現(xiàn)壩體開裂,威脅下游居民安全。地震提供大量的松散物質(zhì),暴雨提供充足的水源和動力條件,在滑坡體阻塞河道時,形成堰塞湖。汶川地震后,堰塞湖成為最大威脅,34處堰塞湖出現(xiàn)險情(圖2),其中三處具備潰壩危險,分別為北川縣唐家山堰塞湖、安縣長屯河堰塞湖、青川堰塞湖。江油市的堰塞湖數(shù)量最多,危害最重。隨著汛期降水的不斷增多,堰塞湖數(shù)目不斷增加。這些潛在的威脅若不能及時解除,會造成附近居民心理上的巨大恐慌。1.3易爆場合,危險性地震引發(fā)的社會災(zāi)禍有火災(zāi)、傳染病、孤島效應(yīng)、社會恐慌等。地震次生火災(zāi)能在多種場合發(fā)生,在易燃易爆場合,危險性極高。汶川地震造成大量的死難者和震區(qū)環(huán)境破壞,使震區(qū)變得非常脆弱,在夏季高溫、高濕等致災(zāi)因子的作用下,傳染病災(zāi)害頻發(fā)。震后形成眾多的“孤島”,與外界隔離,致使人員被困,無法及時救助進(jìn)而造成人員傷亡。這些社會災(zāi)禍?zhǔn)股鐣刃蚧靵y,信息阻塞,給人們的心理造成很大沖擊。2斷裂帶上形成以暴雨為核心的伴生災(zāi)害汶川地震中心區(qū)處在我國龍門山地質(zhì)斷裂帶上,該地區(qū)已進(jìn)入雨季,降水多,暴雨經(jīng)常發(fā)生,在地震、余震和暴雨的共同作用下,形成了眾多次生災(zāi)害。2.1震區(qū)地震區(qū)界面破壞,形成了多次余震,震地震按其成因分為構(gòu)造地震、火山地震和塌陷地震3類,汶川地震即為構(gòu)造地震。地震是在構(gòu)造應(yīng)力的作用下,長期積累的能量突然釋放,使地殼巖層變形、斷裂、錯動,常常會造成滾石、山崩、滑坡、地裂縫、地面鼓包、地基沉陷、砂土液化、噴沙、冒水等地面破壞現(xiàn)象,使地表變得破碎不堪,震區(qū)生態(tài)環(huán)境遭到巨大破壞。東北-南西向的龍門山斷裂帶縱貫震區(qū),龍門山地形陡峻,山高溝深。龍門山地震帶和松潘地震帶是區(qū)內(nèi)2條最主要的地震帶,歷史記載有25次5級以上地震。汶川5.12地震為里氏8.0級,最大烈度11度,地震的強(qiáng)度、烈度都超過了唐山地震。主震造成多處地層斷裂,為余震頻繁爆發(fā)提供了有利條件。余震一般規(guī)模和震級較主震小,發(fā)生次數(shù)多,再次使人員和建筑物遭受破壞,危害有時會超過主震。汶川5.12地震發(fā)生后,發(fā)生了多次余震。截至5月26日,汶川地區(qū)共發(fā)生余震6500多次,最高的青川余震6.4級,其中4.0~4.9級82次,5.0~5.9級23次,6.0~6.4級5次。主震和余震共同塑造了地表形態(tài),提供了大量的松散物質(zhì),為誘發(fā)坡面地質(zhì)災(zāi)害提供了物質(zhì)來源。2.2地面和地面溫度波動地震和余震產(chǎn)生的劇烈震動,大量山體破裂,部分地層出現(xiàn)松動和斷裂,崩滑作用極易發(fā)生,一旦出現(xiàn)強(qiáng)降水,次生地質(zhì)災(zāi)害險情加劇。汶川、北川、綿陽等縣市在地震后引發(fā)滑坡和泥石流的指數(shù)較高,達(dá)到3級。地震引發(fā)多處裂縫,地球內(nèi)部的熱量大量釋放出來,使得地面溫度升高,蒸發(fā)加強(qiáng),地下水汽沿著裂縫進(jìn)入空氣中,這樣就在地面形成很強(qiáng)的上升氣流,再加上該地區(qū)本身已進(jìn)入雨季,極易引起暴雨,誘發(fā)坡地地質(zhì)災(zāi)害。地震后,氣象條件對防震、抗災(zāi)極為不利,5.12~5.23這12天中,災(zāi)區(qū)先后出現(xiàn)兩次強(qiáng)降雨過程,分別為5.12~5.13的持續(xù)性中雨,5.19~5.21的陣雨天氣。震后大量滑坡體堵塞河道,形成了地震堰塞湖,使災(zāi)區(qū)險情加重。2.3水庫安全調(diào)度存在較大隱患汶川地震區(qū)處于岷江、嘉陵江、長江上游地區(qū),位于黃河、長江等河流源頭附近,地勢落差大,水利工程眾多。據(jù)統(tǒng)計,四川省有水庫共6557座,其中位于震區(qū)的大型水庫有397座。在汶川地震發(fā)生后,出現(xiàn)病險水庫1000多座,造成江油市187座水庫全部出現(xiàn)裂縫、沉陷、變形、滲漏等險情。有些水庫甚至處于高危狀態(tài),135座水庫告急,出現(xiàn)了“壩體裂縫”和“排水設(shè)施損毀”的癥狀,18座水庫瀕于坍塌,流域水庫群安全調(diào)度存在很大隱患。在地震和汛期洪水的共同迭加下,容易形成水庫地震。境域內(nèi)還有世界文化遺產(chǎn)——都江堰工程,在主震、余震、暴雨和破碎地表的共同作用下,一旦破壞,千年文化遺產(chǎn)將隨著歷史而消逝。這些潛在的威脅導(dǎo)致了次生災(zāi)害的復(fù)雜性和多發(fā)性,給防災(zāi)減災(zāi)和災(zāi)后重建增加了難度。2.4地表-地下水系統(tǒng)平衡場及水循環(huán)規(guī)律發(fā)生較大改變地震后,該區(qū)域地表結(jié)構(gòu)、含水層結(jié)構(gòu)以及地表覆被狀況都發(fā)生了較大的變化。這些變化使降水和水流規(guī)律發(fā)生了改變,進(jìn)而導(dǎo)致區(qū)域地表水-地下水系統(tǒng)平衡場和水循環(huán)規(guī)律發(fā)生較大改變。有資料表明,以泉水消失、瀑布斷流、河流改道等為代表的該區(qū)域水循環(huán)和水資源系統(tǒng)劇烈變化,預(yù)示著水平衡場可能已經(jīng)被打破。同時,地震堰塞湖的存在,不僅改變了原有的河道形態(tài)和山區(qū)河流水動力規(guī)律,而且流域內(nèi)變化了的水循環(huán)體系會對河流兩岸巖體的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響,進(jìn)而導(dǎo)致一系列的次生災(zāi)害。2.5導(dǎo)致受污染范圍擴(kuò)大,易引發(fā)其他傳染病傳播地震后出現(xiàn)30℃以上高溫天氣,使病菌的繁殖速度加快,加速了由于地震死亡的人員尸體腐爛。震后大量污染物會隨著地下水補(bǔ)給、徑流發(fā)生遷移,使受污染的范圍擴(kuò)大。地震后降水多,空氣濕度大。高溫、高濕的天氣迭加,容易引發(fā)眾多的傳染病。還會造成食品貯存條件極差,易引起食品霉變,威脅人民群眾健康。高溫還使森林火險等級在5.15和5.16達(dá)到5級,為重度火險,一旦防御不利,就會誘發(fā)火災(zāi)。3地震天氣形勢分析災(zāi)害是孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體共同作用的結(jié)果。致災(zāi)因子是災(zāi)害形成的直接原因。震區(qū)內(nèi)活動斷裂縱橫交錯是其地質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ);地震形成的地表松散固體物質(zhì)是其物質(zhì)來源;降水豐沛、徑流量較大為其提供了動力條件;暴雨、洪水、持續(xù)的高溫和高濕天氣是其重要的誘發(fā)因素。汶川震區(qū)位于龍門山斷裂帶上,為青藏高原東緣活動構(gòu)造帶的一部分,處于亞歐板塊與印度洋板塊的交接地帶。由于印度洋板塊的俯沖與碰撞,斷裂構(gòu)造較多,由青川-汶川斷裂、北川-映秀斷裂及江油-都江堰斷裂組成(圖1),地殼極不穩(wěn)定。余震、暴雨和持續(xù)高溫成為主要致災(zāi)因子。在這些致災(zāi)因子的作用下形成了眾多災(zāi)害鏈,危害更加嚴(yán)重(圖3)。地震次生災(zāi)害鏈與災(zāi)區(qū)落后的經(jīng)濟(jì)、殘缺的基礎(chǔ)設(shè)施相耦合,增加了抗震、救災(zāi)的難度。地震造成活動斷裂、地表破碎,為崩塌、滑坡創(chuàng)造了有利條件;崩塌、滑坡為泥石流提供了大量碎屑物質(zhì),泥石流又誘發(fā)崩塌與滑坡;地面塌陷與道路滑塌相互伴生,地面塌陷導(dǎo)致路基失衡,必然形成道路滑塌。崩塌、滑坡、塌陷與地裂縫又對地表、建筑物和路面產(chǎn)生破壞,誘發(fā)次生災(zāi)害,最終作用于人類,造成人員傷亡和社會經(jīng)濟(jì)損失。汛期暴雨多,徑流量大,易形成洪水,導(dǎo)致水土流失、泥石流等災(zāi)害頻繁發(fā)生。泥石流和水土流失使地表植被和農(nóng)田遭受破壞,還會造成建筑物和橋梁的損壞以及生態(tài)環(huán)境的惡化。泥石流堵塞河道時形成堰塞湖,一旦湖體破裂,會釀成洪災(zāi)和澇漬,潛在威脅大大增加。高溫會形成熱浪,使火災(zāi)和傳染病的發(fā)生機(jī)率大大增加。火災(zāi)使房屋燒毀,形成“孤島”效應(yīng),導(dǎo)致人員被困,無法及時救助而死亡。傳染病的傳播速度極快,若防治措施不利,會迅速蔓延,導(dǎo)致人口大量死亡,引發(fā)社會恐慌,危害非常嚴(yán)重。4為應(yīng)對四川地震帶來的二次災(zāi)難4.1災(zāi)后重建的對策建議汶川地震引發(fā)的次生災(zāi)害種類繁多,對水文和水環(huán)境的破壞尤為嚴(yán)重,對四川西北山前地帶影響深遠(yuǎn)。面對此次特大自然災(zāi)害,恢復(fù)重建需要考慮的問題很多。從區(qū)域尺度,既要尋求震后短期的應(yīng)急水源、河道疏通等問題,也要認(rèn)真思考這次特大地震對區(qū)域水文循環(huán)和水資源的影響,還要考慮對區(qū)域水環(huán)境的長遠(yuǎn)影響。在災(zāi)后恢復(fù)重建過程中,既要加強(qiáng)水文預(yù)報和水資源的有效利用,也應(yīng)該嚴(yán)防滑坡和泥石流再次發(fā)生。因此,加大對流域水循環(huán)和水資源的系統(tǒng)研究力度,是災(zāi)后重建過程中的重要一環(huán)。4.2堰塞湖的爆破措施汶川地震發(fā)生后,形成了34處險情嚴(yán)重的堰塞湖,唐家山堰塞湖規(guī)模最大,成為災(zāi)區(qū)首要的安全隱患。對高險情的堰塞湖要果斷采取壩體爆破放水,以免潰壩釀成洪災(zāi),引發(fā)更大損失。對處于下游的居民要及時撤離,確保人員的安全。要及時疏通河道,以免發(fā)生堵塞,影響河流下泄;還要防治坡面地質(zhì)災(zāi)害的形成,切斷堰塞湖形成的物質(zhì)來源。國家要投入大量的人力和物力,對堰塞湖進(jìn)行跟蹤檢測,發(fā)現(xiàn)險情,立刻排除。4.3做好地震防治工作震后大規(guī)模損毀的村鎮(zhèn)建筑物和大量人畜遺體等污染物在較大降水淋漓下進(jìn)入水體,大規(guī)模消毒殺菌藥劑的殘留物等,對水環(huán)境均存在潛在威脅。地震死亡人數(shù)眾多,在夏季極易腐爛。對死難者的尸體要進(jìn)行妥善處理,集中掩埋或火化,防止造成二次污染,為病菌等微生物提供繁衍的場所。對居民飲用水進(jìn)行快速污染物監(jiān)測分析,對未達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)的自來水要禁止飲用或消毒后飲用,以防發(fā)生中毒事件。對震后的畜禽做相應(yīng)處理措施,對受災(zāi)的街道和人員密集的場所要噴灑消毒藥水。救災(zāi)人員要佩戴防毒面具和手套,嚴(yán)防瘧疾等傳染病的發(fā)生。4.4災(zāi)后重建工程震后龍門山區(qū)滑坡、泥石流的強(qiáng)烈活動還要持續(xù)一個相當(dāng)長的時期,今后幾年的活動還是劇烈的。重建時應(yīng)避開斷裂帶,加大建筑物的抗震等級,確保安全。災(zāi)區(qū)內(nèi)滑坡多發(fā)地段應(yīng)該對坡角進(jìn)行切除,對路基不穩(wěn)的路段要加固,以防出現(xiàn)塌陷。保護(hù)該地區(qū)的水資源,水庫、水利發(fā)電站、都江堰等水利工程要定期維護(hù)。災(zāi)區(qū)地理位置特殊,位于大西北和大西南的結(jié)合部,是四川盆地的水源涵養(yǎng)地和水資源供應(yīng)區(qū)。地表植被遭受到巨大破壞,該地生態(tài)屏障作用完全喪失,災(zāi)后恢復(fù)重建中要以植樹種草,進(jìn)行全面的生態(tài)修復(fù)為主。國家要采取政策扶持,投入大量資金,擴(kuò)大人工修復(fù)面積。禁止任何人進(jìn)行破壞,國家實行集中管理,調(diào)入多方對口資金,集中投入使用,提高修復(fù)工作的效率和管理效果。妥善安置修復(fù)區(qū)的居民,從而有效進(jìn)行修復(fù)工作。5生態(tài)、環(huán)境因素(1)汶川地震次生災(zāi)害很嚴(yán)重,以崩塌、滑坡、泥石流等坡面地質(zhì)災(zāi)害和堰塞湖