泥石流災害預判與綜合防控關鍵技術讓泥石流災害可預測

　　自然資源部的最新消息顯示，全國現有地質災害隱患點28.8萬余處，潛在威脅1600萬人，受調查手段和精度限制，尚有大量地質災害隱患沒有發現。

　　20年前，在中國科學院成都山地災害與環境研究所（以下簡稱成都山地所），有一支團隊一直“與災共舞”，圍繞泥石流災害預判與綜合防控關鍵技術難題展開攻關，先后建立了74處災害防治示范點，產生經濟效益103億元，直接保護人口7.4萬。

　　“泥石流災害預測、預警等減災問題是世界性難題。但我們的研究證明，泥石流是可預測的。”近日，團隊負責人、成都山地所研究員陳寧生在接受《中國科學報》采訪時說，“我們已經連續8年向國家提交咨詢報告15份，服務防災減災思想庫的建設。團隊成果還走出國門，為‘一帶一路’沿線國家的減災貢獻中國方案。”

　　從理論到技術應用

　　當前，我國大約有8萬余處泥石流災害隱患點，其中嚴重的有8500處，90％以上水電基地、170座縣級以上城市和1300座鄉鎮、交通干線500余萬公里受泥石流危害或威脅，每年經濟損失約20億元。陳寧生表示，“與泥石流共舞”的局面將長期存在。

　　面對泥石流災害，我國有關部門開展了大量的防控工作。陳寧生以汶川地震災區為例介紹道，近年來，自然資源部、水利部、交通運輸部等部門平均每年治理72例，但每年新增240例，治理速度趕不上新增速度，經過泥石流災害防控任重而道遠。

　　經過多年的研究陳寧生團隊發現，關于泥石流的防災減災工作存在3個關鍵問題：泥石流災害為何大量分布于干旱地震帶、泥石流預測預警的可靠性不好、泥石流調控的效能還需要提高。

　　在28個重要項目的支撐下，陳寧生團隊展開了關于泥石流災害預判與綜合防控關鍵技術的研究，從2000年形成機理認識開始，到2008年團隊轉入防控技術研發，再到2018年進入推廣應用階段。

　　陳寧生團隊首先創立了泥石流物源控制理論。“不僅降水可以引發泥石流，干旱與地震也容易導致泥石流。”該團隊的研究不僅解釋了泥石流在干旱地震帶中集中分布的成因，還奠定了泥石流動態預測的理論基礎。

　　基于物源主導泥石流形成的原理，團隊研究發現泥石流溝山洪輸沙量可達75%，按20年壽命設計的攔砂壩數年就被泥沙淤滿，據此團隊創立了“以排為主、攔大排小”的溝道泥石流調控技術。

　　此外，陳寧生團隊還建立了分級多指標的泥石流預測、判識與預警系統，“從理論到技術應用，我們連續8年針對四川省及我國重點區泥石流災害危險進行了成功預測，顯著提高了預警可靠度，降低了‘空跑率’”。

　　預測預警挽回損失

　　據陳寧生回憶：“2010~2012年，汶川地震災區攀西地區連續3年干旱，我們團隊根據之前的研究理論預測，這一地區的河谷干旱后泥石流災害風險極大。”

　　該預測成果在得到專家認可后提交四川省，獲得省長批示。國土水利部門根據陳寧生團隊的預測結果，通知區內群測群防人員和群眾。2012年6月28日暴雨后，矮子溝流域573人成功避險，但讓陳寧生遺憾的是，“溝口晏子酒家民工臨時營地因信息無法傳達發生災害”。

　　此后，陳寧生團隊又將研究成果應用于大型水利水電工程的監測預警，針對白鶴灘災害風險大的問題，團隊應用分級多指標預測預警技術體系，5次險情、5次成功預警，保障了300多名施工人員安全。

　　他舉例道：“2013年7月8日，矮子溝最大1小時雨量為22.5毫米，我們僅啟動一級預警，無需撤離，避免空跑；2015年7月15日，大寨溝最大1小時雨量為53.8毫米，高于三級紅色預警閾值，我們啟動三級預警后，60人在泥石流到達之前20分鐘撤離。”

　　除了發出提前預警，該研究團隊還在災害防治方面提出建設方案，減輕災害損失。

　　邛海是西昌的母親湖，但邛海流域泥石流頻發，淤積嚴重。資料顯示，1952年湖面面積31平方公里，到2010年湖面面積縮小到25平方公里。陳寧生團隊對邛海開展實體調查，確定邛海壽命為572年。團隊依據物源控制理論確定泥石流規模等特征，采用流域綜合治理，結合攔排措施調控泥石流，保護了西昌的母親湖。

　　2010年8月14日汶川映秀鎮紅椿溝發生泥石流災害，致17人死亡，災害規模特大、防治難度極高，危及映秀的安全，城鎮的搬遷與重建成為爭論的焦點。陳寧生團隊臨危受命，將“攔大排小”的工程調控技術應用于映秀城鎮與道路泥石流災害綜合防控，工程經受了2013年群發性泥石流的考驗。

　　貢獻中國減災方案

　　2016年7月5日，尼泊爾Bhotekos-

　　hi樟藏布溝暴發泥石流災害，沖毀尼泊爾境內Bhotekoshi水電站和中尼公路，造成約7000萬美元的經濟損失。在成災機理不明的情況下，英國保險公司不予賠付。

　　受尼泊爾水利電力部門委托，陳寧生帶領團隊對西藏自治區聶拉木縣和尼泊爾境內進行了詳細勘查，并與智利拉弗朗特拉大學教授Marcelo合作完成多種工況下冰湖潰決災害危險性評估工作。

　　團隊發現，此次災害由貢巴通沙錯冰湖潰決引發，泥石流容重為1.58 噸/立方米，屬于稀性泥石流，泥石流峰值流量達到4000多立方米/秒，在電站廠房位置的流量為1518.67 立方米/秒，屬特大型泥石流。

　　通過現場的調查分析，團隊認為，此次災害發生的主要原因由三部分組成，一是之前樟藏布溝區域曾發生連續降雨長達兩個月的前期降水，造成溝道上游冰湖蓄水量上升； 二是2015年4月25日地震后，強降水作用引發泥石流進入貢巴通沙錯冰湖，產生涌浪，導致冰湖潰決；三是震后樟藏布溝道及兩側產生大量松散堆積物，潰決洪水轉化為泥石流。

　　陳寧生告訴《中國科學報》：“我們的技術不僅查明了災害原因，還為尼泊爾Bhotekoshi電站提供新的防控方案，幫助其最終獲得保險公司全額賠款7500萬美元。”

　　這也讓陳寧生團隊的研究成果成功走出國門，為“一帶一路”沿線國家減災貢獻中國方案，支撐我國西部科研機構與企業在“一帶一路”地質災害防治中獲得更多項目。

　　“災害預測本身難度較大，我們的預測資料主要來自氣象部門，希望氣象預測資料能夠及時更新，也希望得到更多地方的主動支持。”陳寧生說，“當前，我們的項目大部分與政府合作，未來希望尋求與相關企業的合作。”

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