『壹』 澳大利亞的地質災害防治
地質災害對於澳大利亞的大部分地區來說是城市的重要威脅。歷史上大的地質災害有:1997年7月的Thredbo滑坡,造成18人死亡;1996年9月的Gracetown懸崖崩塌,造成9人死亡。據不完全統計,1842年以來,總共有18次致人死亡的滑坡災害,共造成83人死亡。
澳大利亞東海岸的伍倫貢(Wollongong)市,位於悉尼南面大約80km。如今,伍倫貢市是新南威爾士州人口增長最快的地區之一。1887年以來,在伍倫貢市有478次滑坡的記錄,造成至少2人死亡,200座以上的建築物被損壞,多處市政設施被毀。從1989~1996年,滑坡對鐵路造成的損失每年達到2500萬元。在伍倫貢廣闊的區域內,強降雨易於誘發滑坡。1998年8月的暴雨過程造成了148處滑坡,損失達1億澳元。
澳大利亞地球科學機構(Geoscience Australia)和伍倫貢大學、伍倫貢市政府一起合作對這一區域進行滑坡災害及風險評估。研究的重點在於預測將來滑坡出現的區域,同時進行現在滑坡發育區以及預測滑坡發育區的風險估算。研究得出以下的潛在發育區識別方法:對已經發生的滑坡的自然條件的總結,利用GIS技術,找出具有相似自然條件的地區就是潛在的滑坡發育區。通過對滑坡影響的住房、人口、市政設施的估算,可以計算出滑坡所造成的損失。
澳大利亞於1994年啟動了全國的國家環境地質填圖協議(NEGMA)計劃,進行災害分布圖、災害風險圖、地下水脆弱性圖、土地管理圖、多目標環境地球化學圖和地質生態圖的測圖,用於災害風險評估。
這些研究成果可以為城市規劃和緊急事務管理提供決策依據,以便進行科學規劃,制定減災和防災措施。
『貳』 澳大利亞地質填圖歷史
澳大利亞地質調查局(AGS)是世界久負盛名的地質調查機構,負責組織澳大利亞的地質調查工作,並為聯邦政府有關地球科學決策提供支持服務,包括為國內外礦業投資者提供支持服務等。
第二次世界大戰結束後,澳大利亞於1946年成立了澳大利亞礦產資源、地質與地球物理局(BMR)。
1992年8月,澳大利亞地質調查局(AGS)成立,並接管了BMR的全部職能。其基本職能任務是:地球科學、地質填圖、地質咨詢或管理。2001年8月,澳大利亞地質調查局被重新命名為地球科學局,成為負責澳大利亞國家地球科學、地球空間科學和地質調查的專門機構,其核心職責是:使用地球科學研究成果和信息為澳大利亞經濟、社會和環境服務。
2001年9月,國家填圖處在地球科學局成立,其任務是對澳大利亞全國進行填圖,以促進國家經濟發展。最初填圖的比例尺主要是1∶250000,後來改為1∶100000。1992年以後,其填圖產品主要以GIS產品發布。2005年,國家填圖處與地質災害處合並,形成了新的地球空間與地球監測處。
澳大利亞的地質調查工作始於19世紀早中期。1823年政府官員詹姆斯·麥克布里安在新南威爾士地質調查工作中於巴特斯特以東的魚河附近發現了金礦,由此拉開了地質調查和尋找金礦的序幕。1841年,調查人員在新南威爾士州的格倫·奧斯蒙德發現了鉛礦。19世紀50年代,由於發現更多金礦,在澳大利亞東南部地區掀起了找金熱潮。
19世紀後半葉,隨著地質調查活動的開展,相繼發現了一批礦床,如塔斯馬尼亞的比斯科夫山錫礦、昆士蘭州羅克漢普頓附近的摩根山銅和金礦、新南威爾士州的布羅肯山地區銀鉛鋅礦、西澳的庫爾加迪和科爾古里地區金礦和南澳的艾恩諾布和鐵貴族地區的鐵礦等。
進入20世紀直到第二次世界大戰結束,由於種種原因,澳大利亞地質調查力度不大。但第二次世界大戰結束後,當時的澳大利亞礦產資源、地質與地球物理局(BMR)開始了一系列的地質填圖工作。最初開始填圖的面積為7.7×106km2,填圖比例尺為1英尺代表4英里,後來轉變為1∶250000,共填制了540多幅圖。
20世紀70年代初期,澳大利亞的系統填圖工作接近完成。因此,工作重點轉向大陸架和大陸坡的地質填圖。大陸邊緣調查的重要成果是在橫跨澳大利亞的大陸邊緣上獲得了18.5×104km長的橫斷面。陸上地質工作集中在對礦化區地質、地球物理和地球化學的詳細研究上,以期將礦床數據和地質成果結合起來。
1978年,BMR的主要工作轉向對澳大利亞大陸和其周圍海域的地質了解上。隨後,BMR轉向戰略研究,降低了對地質調查和填圖的重視,而海洋石油研究成為高度優先的工作。
20世紀90年代初期開始國家地球科學填圖協議(NGMA)。目前,澳大利亞全國已基本完成了1∶100000的地質填圖,一些州還相繼開展並部分完成了1∶50000和1∶25000的數字地質填圖。
『叄』 國際地質災害防治科技研究現狀與發展趨勢
10.1.1 地質災害形成機理與調查評價科技研究
(1)降雨誘發型滑坡和泥石流的形成機理
近30年來,降雨型滑坡研究是滑坡研究中的熱點課題之一,其核心是通過研究降雨與滑坡的各種關系,預測可能的滑坡狀態。據初步統計,全球至少有23個國家的學者對降雨型滑坡進行了不同程度的研究,美國、義大利、日本、英國、澳大利亞、紐西蘭以及中國香港和內地學者發表的研究論文較多。1984年後,中國香港政府加大了對降雨型滑坡的研究力度。除每年進行降雨滑坡的調查外,特別加強從更深層次上研究滑坡與降雨的關系,降雨滑坡分布發育規律,降雨入滲的水文地質模型,以及應用概率統計和其他數學方法建立更精確的滑坡—降雨關系。隨著研究程度的深入,研究者一致認為香港火成岩風化層的非飽和土和殘積土特有的性質控制著淺層降雨型滑坡的形成機理。研究結果表明,降雨型滑坡形成機理的本質在於雨水入滲斜坡後破壞了斜坡的應力平衡。因而,從理論上解釋雨水入滲後斜坡應力的變化過程,以及雨水在斜坡中的滲透特性和滲透過程,是降雨型滑坡成因機理研究的關鍵。
(2)岩溶塌陷發育機理和判據研究
日本學者Nogushi(1970)、蘇聯學者Xоменко(1986)、美國學者Ralphj Hodek(1984)和Thom-as M.Tharp(1995)、俄羅斯學者Anikeev(1999)等,先後採用物理模型試驗或數值分析的方法,系統研究了非黏性土潛蝕塌陷的過程。國外一些學者還嘗試採用岩土工程離心機進行塌陷試驗,如:Borms和Bennermark(1967),Marir(1984),Bertin(1978),Howell和Jenkins(1984),Sterling和Ronayne(1984),Craig(1990),Ablla和Goodings(1996),運用離心機模擬塌陷破壞機理和導致塌陷的臨界組合條件,重點研究了上覆在洞穴上方的弱固結砂層的塌陷破壞與洞穴開口大小、洞穴自身強度、弱固結砂層強度和厚度、上覆砂層的厚度,以及地表荷載的關系。
美國、義大利、英國開展的基於GIS技術的地質災害的風險評價工作中,包含了岩溶塌陷危險性評價。
(3)區域滑坡和泥石流調查與危險性評價
早期的地質災害空間預測主要依據野外調查與航空相片解譯情況,由專家進行地質災害敏感性判斷和評價,故稱之為專家評價法(Aleotti和Chowdhury,1999)。該方法評價結果精度取決於野外調查的詳細程度和專家的知識與經驗,評價中運用的隱含規則使結果分析與更新困難,而且不同調查者與專家得出的結果無法進行比較。
20世紀70年代,以美國加利福尼亞舊金山地區聖馬提俄郡的滑坡敏感性圖為代表,利用多參數圖的加權(或不加權)疊加得到區域滑坡災害預測圖的方法得到大力推廣。該方法的優點是克服了使用隱含規則的問題;缺點是權重的確定仍保持主觀性,模型的推廣應用有一定困難。
20世紀80年代,受統計回歸分析和判別分析在石油運移與礦床預測中應用的啟發,Carrara(1983)將多元統計分析預測方法引用到區域滑坡空間預測中,並使該技術在世界各國得到迅速發展與推廣。如Haruyama和Kawakami(1984)利用數學統計理論對日本活火山地區降雨引發的滑坡災害進行了危險度評價。Baeza和Corominas(1996)利用統計判別分析模型進行了淺層滑坡敏感性評估,其斜坡破壞的正確預測率達到96.4%,說明了統計預測的適用性。Carrara,Cardinali和Guzzetti等(1991)將統計模型與GIS結合,應用於義大利中部某小型匯水盆地的滑坡危險性評估,結果證明統計分析與GIS的綜合使用是一種快速、可行、費用低的區域滑坡危險性評價與制圖方法。
20世紀90年代以來,隨著計算機技術和信息科學的高速發展,以處理和分析地理空間數據為主要特點,具有屬性資料庫與圖形庫動態連接功能的地理信息系統(GIS)技術得到了空前發展,其與定量化的地質災害空間預測模型方法的結合也成為地質災害研究的新領域。
Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在哥倫比亞的麥德林(Medellin)地區分析滑坡、泥石流等斜坡不穩定性引起的區域地質災害敏感性和土地及生命易損性的基礎上,利用GIS技術將兩者合成產生了風險評價分區圖。Anbalagan和Bhawani Singh(1996)在Anbalagan(1992)關於山區滑坡災害評估和區劃制圖研究的基礎上,提出了風險評價制圖的新方法——風險評價矩陣(RAM)。
Aleollt(2000)採用GIS技術對義大利北部阿爾卑斯山前緣的皮埃德蒙特(Piedmont)地區的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆積等災害的危險性及綜合風險進行了區劃性制圖研究。Michael-Leiba等(2000)在澳大利亞的一項城市發展規劃項目的斜坡地質災害研究中,把斜坡災害的危險性、易損性、風險評價作為一體,以GIS軟體為技術平台,分別採用平面和三維評價系統,對凱恩斯(Cairns)地區進行了斜坡地質災害的危險性和風險區劃研究。Ragozin(2000)從理論上研究了滑坡災害風險評價中的危險性、易損性和風險性。提出了考慮危險性評估目標有效期限在內的單個滑坡災害危險性指標,並用其主要控制因素的概率乘積表示;對於區域性滑坡災害評估,用給定地區的面積、滑坡發生面積、滑坡數量和時間之間的關系建立定量模型。
10.1.2 監測預報技術方法研究
(1)誘發滑坡和泥石流的臨界降雨量與氣象預警研究
在誘發地質災害的降雨臨界值研究方面,各國學者用來確定降雨誘發滑坡臨界值的方法很多,其不同點在於考慮的因素不同。Glade(1997)建立了確定誘發滑坡的降雨臨界值的三個模型,並在紐西蘭的惠靈頓地區進行了驗證。三個模型要求的基本數據為:日降雨量、滑坡發生日期和土體潛在日蒸發量(通過Thornthwaite method方法計算得到)。模型建立的前提是:①假設最大日降雨量的地區,蒸發量最小;②滑坡由最大降雨量誘發。這三個模型基本概括了當前確定誘發滑坡的降雨臨界值的方法。
在對美國舊金山灣地區1986年2月12~21日的滑坡和泥石流災害預警工作中,首先由美國地質調查局分析確定,通過當地電台、電視台以及美國國家氣象中心的特別預報方式來進行預警。這次滑坡泥石流災害的預警分為兩個階段:第一次是2月14日的6個小時災害危險期,另一次是17~19日之間的60小時的災害危險期。由於地質條件的復雜性和地形條件的變化,這兩次預報主要是針對整個舊金山海灣地區,而不是某一個特定的滑坡災害地點。根據滑坡泥石流災害發生後的調查,10處滑坡泥石流災害發生點有目擊者能提供精確的時間,其中有8處滑坡泥石流所發生的時間與預警的時間段一致。
據研究,舊金山灣地區的6小時降雨量達到4英時(即101.6mm)時,就可能引發大面積泥石流。為了監測降雨期間地下水位的變化,他們還設置了若干個孔隙水壓力計以觀測斜坡中地下水位變化。舊金山海灣地區實時區域滑坡預警系統包括降雨與滑坡發生的經驗和分析關系式,實時雨量監測數據,國家氣象服務中心降雨預報以及滑坡易發區略圖。
1984年開始,香港地區採用雷達圖像解譯小范圍地質構造,用於確定滑坡發生的潛在區域。進而建立了用於滑坡災害的降雨量監測網路,其中自動雨量計1999年由48個擴展為86個。將雨量資料定時傳給管理部門。如預測24小時內降雨量達到175mm或60分鍾內市區內雨量超過70mm,即認為達到滑坡預報閾值,即由政府發出通報。香港平均每年約發出三次山洪滑坡暴發警報。
(2)滑坡和泥石流災害監測技術方法研究
對於滑坡和泥石流的監測,在美國、瑞士、義大利、日本、韓國等發達國家已經做了很多工作,特別是單體滑坡已經達到真正實時監測的階段。監測內容包括地面位移、地裂縫、地下位移、地下水位(水壓力)和水溫、地聲等。監測技術採用常規監測、自動觀測、GPS和衛星通信等相結合(圖10.1,10.2)。在我國的香港特別行政區,也建立了比較完善的基於降雨監測的地質災害監測網路。
圖10.1 使用太陽能無線遙控系統(左圖)和變形計(右圖)
圖10.3 分層標自動監測系統及原理示意圖(據Amelung等,1999)
在美國加利福尼亞州薩克拉門托,GPS測量已經取代了區域性的地面標高的水準測量。1986年在該區建了38個GPS監測站,1989年後達到了68個。採用嚴格的測量程序,其大地高程的精度可達到毫米級。我國上海經過近兩年應用Ashtech Z12雙頻GPS信號接收機測定大地高程,於1999年也取得了大地高程精度達3mm的好成果。其優點是對於區域性地面沉降的大范圍監測具有事半功倍的效果。
根據美國地調局資料,美國用於探測地面沉降的干涉合成孔徑雷達(InSAR)技術還處於開發和試驗之中(圖10.4)。Gabriel等率先於1989年發表了《測繪大區微小高程變化:雷達干擾測量法》的文章。1993年,Massonet等利用雷達干擾測量法測繪了著陸器地震的地面形變場區。Van der Kooij等用太空飛船干涉衛星孔徑雷達資料調查研究了荷蘭格洛寧根(Groningen)天然氣開采區的地面沉降問題。Marco等利用美國實驗研究學會干涉衛星孔徑雷達資料對美國貝爾瑞吉(Belridge)油田1992~1996年的地面沉降進行了詳細的研究。由於這種探測技術的使用,地面沉降測量的精度已達毫米級,其探測結果能很好地處理成平面二維沉降等值線圖。而且該方法可以省去常規水準標石測量的許多人力和物力的投入。因此,不能低估這一新技術的開發應用前景,在目前情況下可以參照國外成功的經驗在我國進行試驗。
(4)岩溶塌陷監測技術研究
美國學者Benson(1987)提出利用地質雷達進行監測預報的方法,並在美國北卡羅來納州威爾明頓(Wilmington)西南部的一條軍用鐵路進行了試驗,監測周期為半年,取得了良好的效果。2002年,在國土資源大調查項目的支持下,中國地質科學院岩溶地質研究所在廣西桂林柘木鎮建立了我國第一個岩溶塌陷災害監測站,為深入系統地研究岩溶塌陷預測預報方法提供了良好的條件。
圖10.4 合成孔徑雷達干涉測量獲得的內華達州拉斯維加斯谷地
(5)地質災害監測預警信息傳輸處理與發布系統研究
發達國家和地區已經越來越重視地質災害監測的信息化工作。例如美國、日本、義大利、法國和韓國等建立了地質災害實時監測系統,在實際應用中可以做到實時預警。針對單種地質災害開展監測預警方面的研究工作較多,多災種的集成系統尚不多見。
10.1.3 地質災害治理工程技術研究
(1)地質災害防治理論
重視基於地質災害形成機理的地質災害防治理論研究。如日本針對溫泉地區的滑坡特點,研究採用排氣工程和地下水截水工程進行滑坡綜合防護;法國針對降雨誘發的粘土滑坡採用虹吸排水技術;美國和日本在研究植被覆蓋好的地區發生的淺層滑坡,開展採用調整植物類型的生物措施研究等。在地質災害的防治工程中,普遍採用生物防護系統,注重生態環境保護,日本在滑坡治理中,抗滑樁和建築地基結合,實現防治工程與土地開發利用相結合。
(2)地質災害防治工程設計技術方法
國外對於復雜支擋結構設計技術、地下水排水技術設計,基於環境和景觀設計的技術規程和實用的計算機軟體開發等方面,都進行了大量研究,形成了比較配套的設計計算理論方法和產業化軟體。如:美國開發了三維連續體的快速拉格朗日分析軟體——FLAC3D,三維模擬離散元程序——3DEC;加拿大開發的地質工程問題和地質環境模擬分析的軟體包——GEO-SLOPE Office(GEO-SLOPE Office 5.0 for Windows),已經廣泛應用於世界上許多國家的滑坡等地質災害防治工程設計,形成了模塊化的設計軟體和方法。
(3)地質災害治理工程技術
在治理技術上,廣泛應用土工織物、預應力復雜支擋結構、地下水排水技術。尤其以美國、西歐、日本和我國的香港特別行政區在地質災害治理方面投入大,成就顯著。如日本地附山滑坡治理工程,耗資達150億日元(約15億人民幣),可算得上地質災害防治工程的博物館。
國外對崩塌和滑坡災害治理的常見技術工程包括:①沖刷防護工程:防沖壩、沉積壩、護岸、防波壩、丁壩;②減重和反壓工程;③地面排水工程:地面排水溝、防滲工程;④地下排水工程:地下排水溝、泄水洞、水平鑽孔、集水井和虹吸排水工程;⑤地下截水工程:隔滲芯牆截水,灌漿截水,化學固化法截水;⑥支擋工程:擋土牆、格柵牆、抗滑樁、岩石錨桿;⑦排氣工程:用於治理溫泉地區的滑坡;⑧生物護坡技術和輕型網狀防護系統結合用於崩塌和小型滑坡災害的治理。
由於水是形成滑坡的重要誘發因素,地面排水工程和地下排水工程總是被首先考慮的治理技術,也是在大型滑坡防治中首選採用的治理技術。美國、日本、紐西蘭等國在滑坡治理中廣泛應用地下排水工程技術,採用水平鑽孔排水和排水井、排水隧洞聯合排水技術治理滑坡。法國採用虹吸排水技術治理100多處降雨誘發的粘土滑坡。它是一個密封的聚氯乙烯管系統。該技術的最大優點是可以自流排水,降低滑坡的地下水位。
在支擋工程技術應用方面,研究應用大截面抗滑樁、錨索抗滑樁、錨索、小型鋼架樁加錨索、微型樁群等多種支擋結構,並在錨索防腐技術、通用的計算方法、設計軟體和技術標准方面取得明顯進展。減重和反壓工程是經濟有效的防治滑坡的工程措施。英國Huchinson提出的「中性線」方法為減重和反壓計算提供了理論依據。
近年來,發達國家在地質災害防治工程實踐中,在崩塌和小型滑坡災害治理中應用輕型網狀防護系統與生物護坡系統的配合技術,使防治工程進一步向輕型化和美觀化方向發展。如SNS柔性支護系統和生物護坡系統,在歐洲許多國家應用比較普遍。
10.1.4 國際地質災害防治科技研究發展趨勢分析
地質災害防治科技未來總體發展趨勢是:重視地質災害早期預測、預警能力建設,提高地質災害領域防災減災科技水平和能力,建立3S(即:RS——遙感,GPS——全球定位系統和GIS——地理信息系統)技術平台,發展和建立區域地質災害動態實時監測網站和預測預警信息系統,建立地質災害信息系統平台和共享通道,提高地質災害減災防災技術的支撐能力。
對地質災害形成機理的深入研究一直是國際地質災害研究的難點,而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的熱點課題之一,重點是研究誘發泥石流、淺層滑坡的臨界降雨量隨區域和氣候變化而變化,揭示降雨與滑坡的各種關系,預測可能的滑坡狀態。
應用GIS技術開展地質災害的區域特徵分析和災情空間制圖正成為熱點。通過計算機高技術手段(GIS,GPS,RS等)將災情分析與危險性評價、風險性預測有機結合起來,形成實時預警決策體系將成為災害地質研究的一個重要趨勢。
在各種監測技術方面,發達國家在加強各類地質災害實時監測台站建設的同時,均十分重視高新技術的應用,高科技空間對地觀測技術在地質災害方面的應用研究也是發達國家的重要研究方向。各種更為先進的遙感探測系統的應用逐步深入,美國、法國、義大利和日本等國都將GPS、干涉雷達遙感在滑坡、地面沉降等動態調查和監測中的應用作為重點研究方向。
近年來,發達國家在地質災害治理工程技術方面具有如下特點和發展趨勢。
在防治理論上:重視基於地質災害形成機理的地質災害防治理論研究;注重防治工程與生態環境保護和土地利用結合;形成模塊化的設計軟體和方法,研究開發新的治理技術方法。
在災害信息處理方面:各種高速的數值預報已逐步實現;高速、智能化、綜合化的通信網路技術、分布式資料庫技術和海量數據操作技術的發展,又使災害通信、計算機網路和信息開發處理融為一體,形成了綜合的災害信息網路系統,使各種分散的災害信息真正做到資源共享;人工智慧、多媒體和三維模擬技術的發展,推動了災害信息產品的應用和再加工。
『肆』 當前澳大利亞地質工作概況
(一)澳大利亞礦產資源簡況
澳大利亞是世界上最發達的礦業國之一,在礦產勘查、開發、生產、選礦和環境管理的技術方面處於世界領先地位。目前,澳大利亞礦業佔GDP的6.4%。礦產品出口522億澳元,占產品出口的64%、商品出口的48%、商品和服務總出口額的36%。澳大利亞礦業直接就業人員10.3萬,佔全國總就業人數的1%,另外,製造業中有30.1萬人間接依賴於礦業部門。私人勘查投資17億澳元,其中石油勘查佔55.5%,金勘查佔23.4%,基本金屬佔8.9%。澳大利亞礦業在世界礦業供應格局中占據重要地位,其所生產的礦產品80%用於出口。澳大利亞私人部門新投資的16%集中在礦業部門。礦產和能源部門佔澳大利亞總財富的25%。來自於礦產和能源部門的財富所佔比例,澳大利亞是其他20個最富的國家的2.5倍。
按照產值計算,澳大利亞礦產部門規模居世界第三(次於美國和南非)。澳大利亞是世界上最大的鋁土礦、氧化鋁、金剛石、鈦鐵礦、金紅石和鋯石生產國;世界第二大鋅礦石生產國(次於中國);第三大鐵礦石(次於中國和巴西)、鎳(次於俄羅斯和加拿大)和金(次於南非和美國)生產國;第五大鋁和煤炭生產國。澳大利亞擁有全球最多的鈾資源,鈾資源佔全球總量的40%,佔世界產量的18%。澳大利亞地質和采礦技術服務居於世界領先地位,全世界的礦山60%使用澳大利亞的有關軟體。
澳大利亞固體礦產總約400個礦床,其中200多個在西澳州。西澳州佔澳大利亞金產量的70%,鎳產量的100%,絕大部分的鐵礦石和金剛石、鋁土礦、礦物砂、錳、鉭、鋰等也產自西澳。西澳州還生產全澳石油產量的60%,天然氣產量的65%。
澳大利亞能源資源豐富,可以對區域能源安全起重要作用。目前澳大利亞石油尚需進口,依存度約40%,但如果其大力發展油氣產業,將在全球能源市場上發揮更重要作用。據分析,澳大利亞未發現石油資源量約為50.3億桶,凝析油60.35億桶,天然氣114萬億立方英尺;經濟證實資源量,石油11.68億桶,凝析油15.54億桶,天然氣87萬億立方英尺,液化石油氣13.23億桶;次經濟證實資源量,石油4.09億桶,凝析油7.07億桶,天然氣52萬億立方英尺,液化石油氣4.93億桶。2003~2004年澳大利亞生產原油1.29億桶,凝析油4530萬桶,LPG2920萬桶,天然氣332.22億立方英尺。澳大利亞工業旅遊資源部認為,澳大利亞的油氣潛力仍然很大,原因在於:目前澳大利亞1600×104km2的沉積盆地(包括海上)僅打石油探井9000口,而美國墨西哥灣面積還小於澳大利亞西北陸架盆地,但鑽井已有60000多口。澳大利亞的石油勘查活動主要集中在海上。海上石油產量佔澳石油產量90%以上。主要分布在西澳州的Bass海峽、Carnarvon盆地、Bonaparte盆地(帝汶海),陸上石油主要分布於澳中部Copper盆地。
(二)澳大利亞地質工作管理體制簡況
法律規定,澳大利亞礦產資源所有權有的屬聯邦政府,有的屬州政府。在澳大利亞聯邦體系中,聯邦和州政府在資源勘查和開發方面擁有不同的許可權和職責。
聯邦政府主要負責制定國家政策,包括財政、貨幣和稅收政策,外國投資指南,移民政策、競爭政策、貿易和關稅、公司法、國際協定和土著人事務;州政府則主要負責管理和配置礦產和石油的財產權,主要負責土地管理,日常作業(包括環境、職業健康和安全),徵收權利金等。
在具體權利的劃分上,聯邦政府負責:①財政政策和投資體制;②降低勘查風險(通過兩個途徑,一是開展地學項目,二是加強礦業權管理改善土地准入條件)。州政府負責:①配置礦業權;②地學項目;③勘查和開採的管理,包括環境和安全;④權利金徵收。地方政府則負責審批與采礦項目有關的建築計劃以及地方基礎設施建設等。需要注意的是,如在土著地區從事礦產資源勘探和開發活動,有關礦業公司必須事先與土地所有人協商並簽訂土地准入協定。
聯邦和州政府在礦產資源勘查開發方面共同承擔以下4方面職責:①建立良好的宏觀經濟環境;②採取措施取消或減少降低礦業競爭力的制約因素;③通過以合理成本生成和分發地學信息,降低勘查的商業風險;④確立勘查、開發、項目審批、安全和環境評價的管理框架。
在具體礦產資源方面,聯邦政府①擁有3海里以外海域礦產資源的所有權,對這些礦產資源實行日常管理;②擁有北部地方鈾礦產的所有權,對此實行日常管理;③其他礦產資源由州政府所有,但聯邦政府可以通過環境保護、安全等方面的規章實施控制和影響。
聯邦政府和州政府均不直接參與商業性的勘查和開發。
在聯邦層次上,由澳大利亞工業旅遊和資源部負責全國地質工作和礦產資源管理。澳大利亞聯邦政府工業、旅遊和資源部是2001年在原澳大利亞工業、科學和旅遊部的基礎上更名組建的。澳大利亞聯邦最早負責礦產和能源的部門是1950年3月成立的澳大利亞國家發展部,後來澳大利亞於1973年成立了礦產和能源部,負責澳大利亞全國的礦產和能源的開發與管理,該部於1979年與國家發展部合並組成澳大利亞國家發展和能源部,1983年澳大利亞又單獨成立了聯邦資源和能源部。1987年該部與聯邦初級產業部合並組建成初級產業能源部;1998年初級產業能源部與澳大利亞工業、科學和旅遊部合並組成工業、科學和資源部。2001年又更名為澳大利亞工業、旅遊和資源部。澳大利亞聯邦工業旅遊和資源部的演變歷程,揭示了其自然資源管理體制的兩個發展趨勢:一是從單門類資源分散管理向多門類自然資源的集中統一管理方向演變;二是向資源管理與產業管理適度聯合的方向演變;三是向資源管理與生態管護、資產管理融合的方向演變。
各州政府通過其礦業能源部(名稱不一,但功能類似),按照各州的礦業法(或礦產資源法),對礦產資源勘查開發活動進行管理。各州/地方管理礦產資源的機構可見表3–1。
表 3-1 澳大利亞各州政府負責礦產資源管理的部門
澳大利亞地質工作運行機制暢通。澳大利亞聯邦政府和州政府均不直接參與商業性礦產勘查,公益性地質工作與商業性礦產勘查分體運行,但相互呼應:公益性地質工作為商業性礦產勘查服務,商業性礦產勘查的實踐為公益性地質工作形成了新的需求和市場。
政府不參與商業性礦產勘查,但在商業性礦產勘查中,政府起著很關鍵的作用,主要包括①以法律為主要手段,保障商業性礦產勘查活動的有序運行:a.探礦權的有效保障;b.商業性礦產勘查的低准入門檻和低進入成本;c.商業性礦產勘查活動合理的退出機制;②以地質調查為主要手段,為商業性礦產勘查提供有效服務:a.公益性地質調查促進商業性礦產勘查;b.市場經濟國家地質調查局在礦產勘查方面的工作;c.地質調查為商業性礦產勘查提供的主要服務手段是信息服務;③以財政、稅收、金融等政策調控措施為主要手段,彌補商業性礦產勘查市場內在固有的缺陷:a.在稅收設計上充分考慮商業性礦產勘查和礦業活動的特殊性;b.特殊情況下對商業性礦產勘查實行某些財政補貼措施;c.發展礦業資本市場,鼓勵商業性礦產勘查工作;④以規范探礦權市場為主要手段,對商業性礦產勘查活動實施適度監管:a.鼓勵行業自律;b.打造誠信環境;c.充分利用信息化手段。
澳大利亞商業性礦產勘查運行的市場環境好,勘查商業文化發育。首先,將商業性礦產勘查作為礦業的組成部分。澳大利亞將採掘業三分為:石油天然氣工業、礦業和採石業,它們的市場運作方式、資源管理模式差異很大。礦業特指對固體礦產,包括煤和鈾的勘查採掘加工。礦業的運作由礦產勘查、預可行性研究、可行性研究、礦山建設、礦山生產和閉坑復墾6個階段組成。商業性礦產勘查是礦山生命周期的起點,是礦業最重要的組成部份。澳大利亞的礦產勘查(Exploration),一般說來僅指戰略選區、野外踏勘、靶區確定、靶區證實、確認礦床的存在,和中國的概查、普查階段的工作有一定的對比性。這是礦業投資成功率最低,風險最高,回報最不確定的階段,這決定了商業性礦產勘查市場運作的模式。預可行性研究(Pre-feasibility Study)和可行性研究(Feasibility Study)則包含了中國詳查、勘探階段的工作,例如,系統和加密的鑽探工程、計算資源量/儲量,礦區水文地質勘查,選礦試驗等。
(三)澳大利亞地質調查機構及其演變
澳大利亞的公益性地質工作,在聯邦政府,主要由工業旅遊和資源部下屬的澳大利亞地質調查機構——澳大利亞地學局(GA)負責。各州的公益性地質工作,則由各州礦能部下轄的地質調查局進行(表3–2)。
表 3-2 澳大利亞各州政府負責公益性地質調查的部門
澳大利亞地質調查機構仍然在不斷變革中,從其歷史沿革看,地質調查工作的內容在不斷發生變化,但以服務為核心的宗旨未發生變化。澳大利亞地質調查機構(GA)的前身是1946年組建的礦產資源、地質和地球物理局(BMR)。BMR的主要任務是:開展系統的地質填圖和地球物理填圖,確保明智的礦產勘查。對770×104km2的國土面積,按照1英寸∶4英里的比例尺(後改為1∶25萬)進行填圖。BMR還在巴布亞紐幾內亞設立了辦事處並且開展當地的系統填圖工作。
20世紀70年代初,系統的填圖工作接近完成,此後BMR開始對大陸架及大陸坡進行填圖。「大陸邊緣調查」項目,開展了18.5萬測線千米的調查。陸上的調查則相對集中於特點礦化區詳細的地質、地球物理和地球化學研究,並努力使地質數據與礦產、礦床數據一體化。
1978年,BMR的工作重點轉向大陸架及海區,對區域地質調查和地質填圖的重視程度有所下降。當時政府的需求主要是海上石油的研究,因此,BMR重點開展海上石油調查以支持聯邦政府制定相關政策。20世紀80年代,BMR又新開展了遙感及地下水調查工作。同時開展地質災害評價等項工作。
20世紀90年代初,BMR與各州政府簽訂了「國家合作地質填圖協定」,旨在利用新技術開展陸上第二輪地質填圖。這些圖件是數字化的,包括許多信息層,並且一般是基於GIS系統的。
1992年BMR更名為澳大利亞地質調查機構(AGSO)。AGSO的定位是:提供地學信息,支持澳大利亞的石油和礦產的勘查開發。同時,地學信息在社會經濟發展其他各個領域的作用開始顯現。
2001年8月,AGSO再次更名為澳大利亞地學局(GA),由此,在地學信息獲取及服務方面,在服務的廣度和深度上得到進一步拓展。GA的目標是,利用地學研究和信息,服務於澳大利亞的經濟、社會和環境福利,為資源開發、環境管理、安全和社區福利的明智決策服務。就澳大利亞地學局當前的主要任務來說,大致可以歸納為如下幾點:①進一步和不斷地提高國家的地質研究程度。②開展礦產能源(包括能源和水資源)評價。③對由自然地質作用和認為地質作用誘發的環境地質和災害地質問題開展系統的調查和研究,闡明危及社會發展和人類生存的各種地質作用產生的原因及發展規律,以便對地質災害做出科學預測,並且採取有效措施保護環境免受損壞。④研製為地質調查(尤其是地質填圖)、礦產勘查和環境地質工作等所需要的新的先進技術方法,如鑽探方法、物化探方法、遙感技術、深海探測技術、地質實驗技術和各種測試手段以及測繪技術。⑤系統收集和儲存各種地質(包括礦產資源)信息,建立各種地質資料庫,為政府決策、規劃和管理,為社會公眾事業以及地質工作提供服務。
的確,信息的提供對商業性礦產勘查而言至關重要。礦業公司對成礦遠景所具有的理解力取決於可得的地質知識、技術能力和地質方面的獨創性和觀念。所有遠景評估,均基本上取決於能夠為成功勘查和發現提供一個框架的地學數據資料、概念和知識。澳大利亞AGSO(GA的前身)的T.G.鮑威爾曾指出,「如果一個國家想在勘查投資方面積極發展並保持競爭力,與遠景相關的現代水平的信息就是至關重要的」。在澳大利亞,地質調查機構一直在並將繼續在決定尋找什麼和到何處去尋找方面發揮重要作用。澳大利亞著名經濟地質學家R.伍德爾稱,「在產生勘查項目的階段,構想有用的概念模型的能力僅為可得和可靠的地質、地球化學和地球物理數據資料的密集度以及我們對地球作用過程的物理和化學的理解程度所限制……大部分數據資料的來源……由政府地質調查機構和大學匯集的寶貴的國家地學資料庫」。澳大利亞AGSO的T.G.鮑威爾指出,對澳大利亞地質調查機構政績要求的涵義在於信息服務的質量和層次、范圍,不在於地質調查機構本身出了多大的成果,更不在於找到幾個礦。
國家對澳大利亞地學局有一套系統的績效評估機制並且相應地建立了評估指標。其主要的成果體現是:「通過運用一流的地學研究和信息,提高澳大利亞獲取經濟、社會和環境福利的潛力」。主要包括5個評價指標,見表3–3。
澳大利亞地學局有一系列的、規定詳盡的職業道德規范和章程。
澳大利亞地學局,目前現有員工639人。其中,正式員工543人,合同員工96人。2004年,新聘用員工106人(其中正式員工36人,合同員工70人),退休、離職73人(其中正式員工37人,合同員工36人)。639人中,男性451人,女性188人。工資分19個級別,最高工資15萬澳元,最低2.7萬澳元。
表 3-3 澳大利亞地學局績效指標
澳大利亞地學局2004~2005年國家預算10105.5萬澳元,其他來源的收入為979.7萬澳元。國家財政預算佔澳大利亞地質調查機構總經費的91.2%。
澳大利亞各州的地質調查局,除西澳州100多人外,員工一般為20~50人不等,6個州和北部地方,合計估計為300~400人。這樣,澳大利亞全國從事公益性地質調查工作的總人數約為1000多人。
澳大利亞2003年制定了《國家地學戰略規劃(National Strategic Plan for theGeosciences)》,主要由澳大利亞地學局執行。規劃的重點工作和任務分4個方面:教育、研究、可持續性、財富創造。值得重視的是,最近其研究重點之一是二氧化碳鏊合,一方面,可以緩解環境壓力;另一方面,澳大利亞試圖將此作為一項重要的資產對待。
目前澳大利亞全國地質人員總數,估計為5000~6000人,2001年的統計數字為5067人,其中一半以上從事礦產資源勘查開發,1303人從事商業服務,366人從事工程地質,425人就職於政府管理部門。目前地學大學新生,大約每年600~800人,並且就讀地學的大學新生的數量,與澳大利亞每年礦產勘查支出水平呈現直接的相關關系。
據M.Matthews2003年在堪培拉的《Policy Intelligence》上的報道,在澳大利亞,政府每1澳元的在地學研發方面的投資,將使地下資產的價值增加180澳元。
州地質調查局對解決本州范圍內的重大地質問題和礦產勘查起關鍵作用。
以下我們以西澳大利亞州工業和資源部下轄的地質調查局為例來說明州地質調查局的功能。西澳州地質調查局的職能是:「通過提供高質量的地學產品,使西澳州成為國際礦產和石油勘查的重點地區」;主要任務是:「研究西澳州地質框架,揭示西澳州成礦潛力和石油潛力,提供高質量空間地學信息、區域地質、地球物理、地球化學圖件和報告產品;為政府決策服務,為礦產勘查提供支持,滿足社會多元化的需求,包括城市規劃和土地利用」。西澳州地質調查局目前員工145人,是各州地質調查局中規模最大的。
西澳州地質調查局目前執行的主要項目包括:①石油系統研究和石油勘查數據;②礦產資源評價和礦產勘查數據;③區域地學填圖;④科學、技術和野外支持(包括岩心庫)。
西澳州地質調查局目前提供的在線地學資料庫包括:①互動式地學數據和圖件(GeoVIEW.WA);②礦產勘查數據(WAMEX);③石油勘查數據(WAPIMS);④礦山和礦床數據(MINEDEX);⑤航空物探信息電子交換(MAGIX)。正是因為公益性地質調查服務到位,使西澳佔全球礦產勘查總支出的10%,佔全國礦產勘查投資的60%。
『伍』 地質災害易發區國內外研究現狀
4.1.1 國外現狀
由於研究的地域范圍不同和對地質環境認識的差異,國內外研究者對地質災害易發區的理解也有不同。
國外對地質災害敏感性評價類似我國的地質災害易發程度評價。美國災害敏感性評價以地質、地形條件和以往發生的災害空間分布情況為依據進行評價(Nilsen,1977;Shek,1977;Carrara,1983,Brabb,1984,Brand,1988;Cross,1998等)。美國地質調查局在《美國國家滑坡減災戰略——減少損失的框架》(2003)中認為,可供規劃和決策使用的滑坡編目和滑坡敏感度圖對全國滑坡多發區是絕對必要的。
歐洲國家在阿爾卑斯山較多地開展了滑坡敏感度和危險性評價,並把評價結果應用於滑坡災害的減災管理。義大利P.Aleollt(2000)採用GIS技術對義大利北部阿爾卑斯山前緣的Piedmont地區的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆積等災害的敏感性、危險性及總的風險進行了區劃性制圖研究。A.Car-rara,M.Cardinali和F.Guzzetti等(1991)利用GIS技術將統計模型應用於義大利中部某小型匯水盆地的滑坡敏感性和危險性評估。亞洲國家,如日本、韓國在一些滑坡地質災害多發區也開展了滑坡敏感度和危險性評價,H.Haruyama和H.Kawakami(1984)利用數學統計理論對日本活火山地區由降雨引起的滑坡災害進行了敏感性和危險性評價,Saro Lee對韓國的一些地區分別應用多元統計和神經元網路模型進行了滑坡災害敏感性和危險性評價。一些國家,如澳大利亞直接開展斜坡地質災害風險評價,其中敏感性和危險性評價是其基礎,如M.Michael-leiba等(2000)在澳大利亞的一項城市發展規劃項目的斜坡地質災害研究中,把斜坡災害的敏感性、危險性、易損性、風險評價作為一體,以GIS軟體為技術平台,分別採用平面和三維評價系統,對Cairns地區進行了斜坡地質災害的敏感性、危險性和風險評價。Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在分析哥倫比亞的Medellin地區滑坡、泥石流等斜坡不穩定性引起的區域地質災害敏感性和土地及生命易損性的基礎上,利用GIS技術將兩者合成製作了風險評價分區圖。
4.1.2 國內現狀
進入21世紀以後,在原有研究的基礎上,我國在全國范圍內有計劃地開展了全面的地質災害調查與防治,積極吸取國際地質災害防治研究的先進方法,並公布實施了《地質災害防治條例》,將地質災害易發區的研究納入了國家法制的軌道。
1)1999年以來,在全國地質災害嚴重區開展了以縣(市)為單元的「縣(市)地質災害調查與區劃」工作。調查災種為崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫等,截至2005年,共進行了700個縣(市)地質災害的調查與區劃工作。中國地質環境監測院已完成545個縣(市)信息系統的集成和綜合研究。
在各調查縣(市),根據野外調查的結果和地質環境資料,結合災害點和災害隱患點的密度,劃分地質災害易發區並編制「地質災害分布與易發區圖」是其主要任務之一。《縣(市)地質災害調查與區劃實施細則》明確指出「地質災害易發區」是指容易產生地質災害的區域。基於地質災害現狀,地質災害易發區可劃分為高易發區、中易發區、低易發區和不易發區四類。
2)從2002年開始,各省陸續開展了分省地質災害防治規劃工作,主要依據1∶50萬環境地質調查和縣(市)地質災害調查成果,對省內地質災害易發區進行了初步劃分,22個省編制了分省地質災害易發區圖(1∶50萬~1∶200萬)。
3)張梁等(2002)將地質災害易發區表述為地質災害危險性評估,並認為地質災害危險性(易發程度)評估就是研究不同地層單元組合、區域地質構造單元特徵、地形地貌條件下的區域地質災害規律,以及氣象、人類活動方式條件下的區域地質災害誘發規律和時間活動規律。前三類因素是決定地質災害區域分布規律的背景因素組合,這些因素具有空間上的分布規律,而且隨時間的變化性極小,屬於穩定型的控制因素,是地質災害易發程度的背景條件。後兩類因素屬於地質災害的觸發因素,隨時間的動態變化較大,它們與背景條件的組合狀況決定了地質災害的時空規律。
4)岑嘉法(2003)認為,地質災害易發區是指地質環境條件脆弱,具備發生地質災害條件,容易產生地質災害的區域。如在地球內動力作用強烈地區(高地震烈度區、活動斷裂區、區域構造交會處等)、地球外部營力作用強烈帶(如暴雨中心區、河流侵蝕帶、岩土體鬆散分布區等),以及人類工程經濟活動劇烈地區(如人口密度大,工業、農業、城鎮、交通建設強度大區)等。只要有觸發因素,即可產生地質災害。該區的確定,主要通過較大比例尺的環境地質與災害綜合調查後實際圈定,經濟建設與工程安排應盡量避免在易發區內。如果需在易發區內建設,要進行工程項目地質災害危險性評估工作。對工程建設作出地質災害現狀、工程建設可能誘發或加劇地質災害的預測和綜合評估,並提出地質災害防治措施對策。現進行的縣(市)地質災害調查與區劃,就是要實地圈定地質災害易發區范圍。
5)劉傳正等(2003)提出的「潛勢度」是某一地區在沒有任何降雨、地震、人類活動等情況下發生地質災害的潛在條件的量化指標,具體是指地質災害基礎因子(地形地貌、地表植被、地層岩性和地質構造)與響應因子的綜合表現,並編制了三峽庫區地質災害潛勢度、危險度等圖。
6)全國山洪災害防治規劃編寫組和水利部長江水利委員會進行的山洪災害易發程度評價,是利用各省(區、市)1∶50萬或1∶100萬泥石流、滑坡分布圖,以泥石流、滑坡的「線密度」和「規模」所反映的「可能成災點」的多少進行評價,即「可能成災點」越多,災害易發程度越高;「可能成災點」越少,災害易發程度越低。在參考相關部門成果及進行實地調查的基礎上,以小流域為單元,劃分出了泥石流或滑坡災害高易發區以及中易發區和低易發區。各區的劃分具體指標如表4.1所示。
在上述工作的基礎上,編制各省(區、市)1∶50萬或1∶100萬山洪誘發的泥石流、滑坡災害易發程度分布圖。該圖除反映泥石流、滑坡災害的易發程度以外,還通過編繪地形坡度分區和地層岩性分區,標示地貌區劃和區域構造形跡,綜合反映了由山洪誘發的泥石流、滑坡災害易發程度區劃與地形地貌、地層岩性及地質構造的相互關系。從而可以通過圖件,分析出不同區域地質背景與地形地貌條件下,泥石流、滑坡災害高、中、低易發區的分布規律。並以此進行逆向校核、修正,使泥石流、滑坡災害易發程度區劃圖更為科學、合理、可靠。
表4.1 山洪誘發泥石流、滑坡災害易發程度分區標准
7)2003年11月,我國國務院公布了《地質災害防治條例》(中華人民共和國國務院令第394號),並規定2004年3月起施行。該條例要求「實行地質災害調查制度」,並在此基礎上編制地質災害防治規劃,規劃所包括的5項內容之一就有「地質災害易發區、重點防治區」。2004年頒布的《地質災害防治條例釋義》進一步明確指出,地質災害易發區,是指具備地質災害發生的地質構造、地形地貌和氣候條件,容易或者可能發生地質災害的區域。地質災害易發區必須經過地質災害基礎調查才能劃定。易發區是一個相對的概念,並且可按照災害種類劃定,不同災種其易發區范圍不同。
『陸』 地質災害的種類及成因
一、地質災害的定義
(一)定義
地質災害是指由於地質營力或人類活動而導致地質環境發生變化,並由此產生各種危害或嚴重災害,使生態環境受到破壞、人類生命財產遭受損失的現象或事件(汪新文主編,1999)。地質災害按成因可分為兩類,一類是自然地質災害,如地震,火山噴發,滑坡,泥石流;另一類是由於人類活動引起的地質災害,如地面沉降等。
(二)特點
地質災害與氣象災害、生物災害一樣是自然災害的一個主要類型,具有突發性、多發性、群發性和漸變影響持久的特點,並且容易造成較大的人員傷亡和巨大的經濟損失(段永侯等,1993)。地質災害中以突發性、群發性小型土質滑坡、崩塌為主。直接誘發因素是集中性強降雨;山區切坡建房、修路等工程活動是產生崩塌、滑坡、泥石流的重要因素;群眾防災意識淡薄、避災自救知識缺乏是造成人員傷亡的主要原因。而地震、火山噴發這樣的地質災害發生的頻率相對來說比較小,但是它的破壞性是巨大的。
二、地質災害的種類及成因
(一)地震
地震是岩石圈在內力作用下突然發生破裂,地球內能以地震波的形式強烈釋放出來,從而引起一定范圍內地面震動的現象。引起地震的原因很多,據此可以分為構造地震、火山地震和沖擊地震,人類活動引起的地震還可以稱為誘發地震(宋春青和張振春,1996)。構造地震是構造變動特別是斷裂活動所產生的地震,約佔全球地震總數的90%。其中大多數又屬於淺源地震,因此對建築物的破壞程度很大,波及的范圍很廣,常引起生命財產的重大損失,汶川地震就屬於此種類型。
人們根據地震的活動地區,在地理上劃分出幾條主要的地震活動帶。環太平洋地震帶,約80%的淺源地震都發生在這一帶內;地中海—南亞地震帶,帶內亦發生破壞性地震以及很少的深源地震。此外,還有北極—大西洋海嶺地震帶、東太平洋海隆地震帶、西印度洋地震帶、東非地塹地震帶等次要地震帶。
(二)火山噴發
火山噴發是地幔物質在地球內部動力的作用下不斷運動,當岩漿中氣體成分游離出來使內壓力增大到一定極限時,岩漿就會順地殼裂隙或薄弱地帶噴出地表,形成火山噴發。根據火山通道的形狀可分為裂隙式噴發和中心式噴發。裂隙式噴發是岩漿沿一個方向的大斷裂或斷裂群上升,噴出地表;中心式噴發則是噴發物沿火山喉管噴出地面,平面上成點狀噴發。
人們根據火山的活動性,將火山劃分為死火山、活火山和休眠火山三種。如今,地球上已發現的活火山共有523座,其中有455座在陸地上,有68座位於海底(李克,2005)。死火山大約20000餘座。這些火山在地理分布上有一定的規律性,他們大多集中在幾個主要的火山帶上。如環太平洋火山帶、大洋中脊火山帶、阿爾卑斯—喜馬拉雅火山帶、東非裂谷火山帶。
火山噴發形成典型的火山地貌景觀,有火山錐,如海南瓊山馬鞍嶺,山西大同火山錐;火山口;火山湖,也叫火口湖,如吉林延邊長白山天池;堰塞湖,黑龍江五大連池和鏡泊湖;火山溶洞;火山瀑布等。
(三)滑坡
滑坡是指斜坡上的土體或岩體在重力的作用下和其他因素的影響下,沿著一定的軟弱面整體的向下滑動。滑坡經常發生在粘土質為主的土層或泥質岩及變質岩的分布區。俗稱「走山」、「垮山」、「地滑」、「土溜」等。滑坡的形成與氣象水文、地層岩性、地質構造、地形地貌、外營力改造和人類工程活動等因素密切相關。鬆散土體和高陡的斜坡是形成滑坡的內因,河流沖刷及淘蝕是產生滑坡的外因,人類工程活動和降雨是發生滑坡的主要誘發因素。
另外,產生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動空間,兩側有切割面。例如中國西南地區,特別是西南丘陵山區,最基本的地形地貌特徵就是山體眾多,山勢陡峻,溝谷河流遍布於山體之中,與之相互切割,因而形成眾多的具有足夠滑動空間的斜坡體和切割面,廣泛存在滑坡發生的基本條件,滑坡災害相當頻繁。
(四)泥石流
泥石流是在山區的溝谷中,因暴雨、洪水等充足的水源激發的含有大量泥沙石塊的特殊的洪流。泥石流具有暴發突然,運動快速,來勢兇猛,破壞力強,成災率高等特點。泥石流的形成有三個必備的條件:①地勢陡峻,山高溝深,流域面積大;②有大量的鬆散的物質;③在短時間內有充沛的水量。泥石流粘度大、容量高、具有重大沖擊力,具有很大的破壞性,在我國的南方地區,暴雨、洪水過後經常會出現這種地質災害。
泥石流發生機制是陡峭的河床堆積物由於暴雨而飽和,進而在其表面產生水流,堆積物失去力學的穩定性而開始滑動形成泥石流。另外,崩塌土塊在其運動過程中,破壞了結構,而又有水的供給也可以形成泥石流。泥石流的發育過程與氣候環境的變化有關,如冰川的消融,冰體填充山谷,阻塞成湖,山坡重力侵蝕加劇;與季風在一個地區的盤踞時間的長短有關;與一個地區的植被繁盛也有關系;泥石流還與區域地質構造運動的強弱、地勢起伏和岩石軟硬有關。
(五)地面沉降
地面沉降,又稱為地面下沉或地陷,它是在人類工程經濟活動影響下,由於地下鬆散地層固結壓縮,導致地殼表面標高降低的一種地質現象。
地面沉降主要發生於大型沉積盆地和沿海平原地區的工業發達城市及油氣田開采區。其特點是涉及范圍廣,下沉速率緩慢,往往不易被察覺;在城市內過量開采地下水引起的地面沉降,其波及的面積大;地面沉降具有不可逆特性,就是用人工回灌辦法,也難使沉降的地面回復到原來的標高。近年來,在軟土等不良工程土體較發育地區,由於人類工程活動造成的基礎不均勻沉降現象成為影響大型工程建設的主要原因之一。因此地面沉降對於建築物、城市建設和農田水利設施危害極大。
三、中國的主要地質災害
中國是一個面積廣闊、資源豐富的國家,面積廣闊又決定了中國的地形地貌、地質構造以及氣候條件的復雜性。因此中國的地質災害分布廣泛,類型多樣,發生頻繁。中國常見的地質災害有地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、水土流失、土地沙漠化等。
(一)中國地震災害的分布特點
中國處在世界兩個最活躍的地震帶上,東瀕臨環太平洋地震帶,西部和南部是歐亞地震的經過區域,因此中國的地震災害比較頻繁同時它也是中國主要的地質災害。
(1)中國地震分布特點是東少西多,地質構造特點是以東京105°為界分為東西兩部分。中國西部地區是世界上大陸地震最活躍、最強烈和最密集的地區。環太平洋地震帶對中國台灣及其附近海域影響最大。
(2)華北區、台灣地區地震多發的成因是該區處在亞歐板塊與太平洋板塊的交界帶,地殼活動強烈。西南地區地震、滑坡、泥石流多發的成因是由於印度洋板塊和亞歐板塊的擠壓碰撞。
(二)崩塌、滑坡、泥石流的分布特點
中國泥石流的分布明顯受地貌、地質和降水條件的控制,集中分布在階梯狀地形的過渡帶上,尤其是沿大斷裂、深大斷裂發育的河流溝谷兩側(馮天駟,1998)。其中雲南、四川、甘肅、陝西、西藏等地區是中國泥石流的多發地區。同時西南地區也是中國崩塌、滑坡等發育的主要地區。
(三)地面沉降分布特點
地面沉降活動主要發生在中國東部地區,尤其以沿海城市和華北平原等地區最嚴重。在該區域內,發生地面沉降的城市或地區有的是孤立存在,有的則是密集成群或斷續相連,形成大面積的地面沉降帶。
(四)水土流失的分布特點
水土流失是指:在水力、重力、風力等外營力作用下,水土資源和土地生產力的破壞和損失,包括土地表層侵蝕和水土損失,亦稱水土損失。
20世紀90年代末全國水土流失總面積356萬平方千米,占國土面積37%,其中:水蝕165萬平方千米,風蝕191萬平方千米,在水蝕和風蝕面積中,水蝕風蝕交錯區水土流失面積為26萬平方千米。水土流失分布范圍廣、面積大。西部12省(區、市)(桂、蒙、陝、甘、寧、青、新、川、貴、滇、藏、渝)占國土面積70.78%,土壤侵蝕(均指微度以上侵蝕,下同)面積107萬平方千米,佔全國土壤侵蝕面積的82.61%,水土流失最嚴重,分布面積最大;中部10省(冀、晉、遼、吉、黑、皖、贛、豫、鄂、湘)占國土面積24.28%,土壤侵蝕面積49萬平方千米,佔全國土壤侵蝕面積的14.64%,水土流失較嚴重;東部10省、市(京、津、滬、蘇、魯、浙、閩、台、粵、瓊)占國土面積8.13%,土壤侵蝕面積9萬平方千米,佔全國土壤侵蝕面積的2.74%,流失相對較輕。
(五)土地沙漠化分布特點
中國現有荒漠化土地共計262萬平方千米,約占國土總面積的27%。廣泛分布在中國西北、華北、東北等地區,以新疆、甘肅、青海、內蒙古、寧夏、陝西、山西、河北等省(區)最嚴重。全國荒漠化面積和荒漠化程度不斷地增加。荒漠化不僅使中國的耕地面積不斷減少而且對中國的環境造成嚴重的破壞,使中國的旱災、沙塵暴等災害不斷地嚴重(國土資源部地質環境司、宣傳教育中心,2003)。
『柒』 國內外地質災害風險研究開展情況
一、國外地質災害風險研究概述
區域地質災害風險評估是以區域地質災害為研究對象,以地質災害的區域危險性空間分布規律和承災體的易損性評估為主要研究內容,是建立地質災害區域空間預警系統工程的必要環節,主要為制定合理的防災減災決策和區域土地規劃政策及為減災防災管理服務。
自20世紀60年代末或70年代初就開始了以滑坡災害為主體的地質災害危險性區劃研究,如:60年代末,美國西部多滑坡的加利福尼亞州的滑坡敏感性預測區劃及縣行政級別的斜坡土地使用立法研究;70年代法國提出的斜坡地質災害危險性分區系統(ZERMOS)等。進入80年代,世界許多國家和地區都開始了區域地質災害危險性分區及預測問題研究,如義大利、瑞士、美國、法國、澳大利亞、西班牙、紐西蘭、印度等。從90年代起,為了推進廣泛的國際協調與合作,聯合國在1987年通過決議,確定在20世紀最後十年開展「國際減輕自然災害十年」活動。1991年,聯合國國際減災十年(IDNDR)科技委員會提出了《國際減輕自然災害十年的災害預防、減少、減輕和環境保護綱要方案與目標》(PREEMPT),在規劃的三項任務中的第一項就是進行災害評估,提出:「各個國家對自然災害進行評估,即評估危險性和易損性。主要包括:①總體上哪些自然災害具有易損性;②對每一種災害威脅的地理分布和發生間隔及影響程度進行評估;③估計評估最重要的人口和資源集中點的易損性。」把自然災害評估納入實現減災目標的重要措施。圍繞國際減災十年計劃行動,北美及歐洲許多國家在已有地質災害危險性分區研究基礎上,開展了地質災害危險性與土地使用立法的風險評估研究,把原來單純的地質災害危險性研究拓展到了綜合減災的系統研究。
美國於1970年開始,對加利福尼亞州的地震、滑坡等10種自然災害進行了風險評估,1973年完成,得出1970~2000年加利福尼亞州10種自然災害可能造成的損失為550億美元。與此同時,由美國地調局和住房與城市發展部的政策發展與研究辦公室,聯合支持對洪水、地震、台風、風暴潮、海嘯、龍卷風、滑坡、強風、膨脹土等9種自然災害進行預測評估,對美國各縣發生的災害建立了一套預測模型,估算9種災害到2000年的期望損失。美國組成了一個由10位成員組成的專門委員會,制定了減災十年計劃,把自然災害評估列為研究的重要內容,要求開展單類的或者綜合的災害風險評估工作。日本、英國等一些國家近年來也陸續開展了地震、洪水、海嘯、泥石流、滑坡等災害風險分析或災害評估,並把有關成果作為確定減災責任與實施救助的重要依據。
瑞士是世界上開展地質災害風險區劃研究十分成功的國家之一。為了確保農業用地、建築用地的安全,預防自然災害的損失,瑞士聯邦政府1979年從立法的高度提出:「在保障國家土地完整性和協調發展的前提下實現土地的合理使用」,並頒布了聯邦政府土地管理法(Loi Fédéral sur l』Aménagement Territoire),該法律第22條規定:「各州需要調查並確定處於受自然動力嚴重威脅的土地范圍」。以聯邦政府法律為依據,各州政府制定了相應的州政府法律。如沃州(Vaud)1987年制定的土地管理法律第89條規定:「受自然災害,如雪崩、滑坡、崩塌、洪水威脅的土地,在未得到專家評估、充分論證或危險排除之前,禁止在災害危險區進行任何建築活動」。隨後制訂計劃並開展了1∶25000比例尺的斜坡地質災害風險區劃圖和1∶10000比例尺危險性區劃圖的編制和研究工作。瑞士已形成了以國家憲法為指導、州制定具體法、縣級政府必須實施的災害風險評估與預防體系。災害高危險區域內的建築一方面屬於違法,另一方面作為高風險財產范疇,保險公司絕對拒絕接納災害高危險區的財產保險業務,從而保證了瑞士全國范圍內對自然災害的最有效控制。瑞士災害的風險區劃不僅直接服務於建築規劃、政府決策,而且也間接服務於社會保障系統。雖然瑞士是世界上滑坡、崩塌等地質災害最嚴重的國家之一,無論是最後一次冰川作用以來,還是近一、二百年以來,瑞士都發生過較為重大的滑坡災害事件(Flims、Elm、Handa等特大滑坡事件),但由於得益於全國災害風險區劃體系,使其近二、三十年來的災害損失卻是世界上較少的國家之一。
法國是洪水、滑坡、崩塌、雪崩等災害較為嚴重的國家之一,早在20世紀70年代就開始全國范圍的自然災害危險性區劃研究,區劃圖直接服務於減災和防災工作,從而最大限度地減少了自然災害的損失。法國在1977年制定的城市發展規劃法(Code del』Urbanisme)規定:洪水、水土流失、滑坡、雪崩等災害危險區的建築必須受到嚴格限制。1981年該規劃法對自然災害易發區的土地使用方法又作了具體限制,例如,滑坡災害危險區分為兩類,一類是建築活動必須禁止的嚴重危險區,另一類是必須經過充分論證方可從事建築活動的較危險區。1982年,法國又頒布了自然災害防治法,並制定了洪水、雪崩、滑坡和地震四種主要自然災害防治計劃。為了進一步預測和盡可能減少災害所造成的損失,根據該防治計劃編制了災害易發區危險性區劃圖,包括紅色區域(高危險性區)、白色區域(以一種災害為主的危險區)、藍色區域(雖然有災害,但可以預防)。在紅色區域,一切新開工的建築活動是絕對禁止的,而在藍色區域,進行建築需要提供充分的論證及災害後果可靠性評估報告,如果五年之內不採取相關防治措施,財產保險公司可以對建築方因自然災害所造成的人員傷亡和財產損失不予賠償。到1989年,根據全法國的災害危險性區劃結果,法國共有 15600個鄉鎮受到洪水、雪崩、滑坡和地震四種主要自然災害的威脅,約佔全國鄉鎮總數的三分之一。由於採取了災害區劃及相應的防治措施,法國的災害損失得到了有效的控制。
二、國內地質災害風險研究概述
近20年來,國家十分重視減災工作,如《中國21世紀議程》關於防災減災行動指出:「開展全國自然災害的風險分析,包括風險辨識、風險估算、風險評估三個部分」。這表明我國已把災害風險評估作為防災減災建設的重要內容,並將之納入國家可持續發展體系。大多數地方的21世紀議程都把防災減災作為可持續發展能力建設的重要任務之一,提出了災害風險評估行動方案。在我國研究比較系統深入的災害風險評估是地震災害。其代表性的工作成果是由國家地震局先後完成的三代《中國地震烈度區劃圖及使用規定》。該圖在對全國區域地震危險性評估基礎上,確定了不同地區一般場地條件下在未來一定期限內可能遭遇超越概率為10%的烈度值,即地震基本烈度。綜合性自然災害風險研究也取得了一些研究成果。例如,黃崇福等用模糊集方法建立了城市地震災害風險評估的數學模型。水利、農林、氣象等部門的一些專家分別開展了一些區域性的洪水災害、森林火災、台風災害等風險分析或災情預測評估研究,編制了風險圖,提出了災情評估或風險評估的方法和技術。雖然這些工作還不夠深入和系統,但對指導行業減災、提高災害風險管理水平發揮了積極的作用。
我國地質災害管理工作,自1999年國土資源部發布《地質災害防治管理辦法》,標志著我國地質災害防治工作逐步走向法制化軌道,為進一步貫徹落實好《地質災害防治管理辦法》,從源頭上抓好地質災害防治,國土資源部發布了《關於實行建設用地地質災害危險性評估的通知》。通過幾年的管理實踐,以及適應全社會減災防災的需要,2004年3月1日,國務院正式發布《地質災害防治條例》,使我國地質災害防治工作有了法律保證。該《條例》規定,在地質災害易發區內進行工程建設應當在可行性研究階段進行地質災害危險性評估,並將評估結果作為可行性研究報告的組成部分;明確要求「在編制地質災害易發區內的城市總體規劃、村莊和集鎮規劃時,應當對規劃區進行地質災害危險性評估」。明確了評估的主要地質災害種類,包括崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降。隨著我國地質災害風險評估和災害防治管理向科學化、法制化方向的逐步發展,我國土地資源的合理與安全使用得到進一步優化,為控制和減少人為誘發的地質災害起到了重要的作用。
我國地質災害的風險評估(價)研究工作自20世紀90年代開始興起,在這一領域的研究中,已經取得了較為豐富的成果,為減災管理發揮了重要作用。例如,蘇經宇(1993)提出了判別泥石流危險性分布的標志和方法。劉希林等(1988)對區域泥石流風險評估進行了研究,給出了區域泥石流危險性評估的8個指標和人與財產的易損性計算公式,並提出了判斷泥石流危險性程度和評估泥石流泛濫堆積范圍的統計模型,對雲南和四川省泥石流災害風險進行了評估。張梁(1994)等根據環境經濟學理論,初步論證了地質災害的屬性特徵和風險評估的經濟分析方法。張業成(1995)對雲南省東川市泥石流災害進行了風險分析。張梁、張業成、羅元華及殷坤龍、晏同珍等對滑坡災害危險性和斜坡不穩定性的空間預測與區劃進行了系統研究,先後提出了定量評估的信息分析模型、多因素回歸分析模型、判別分析模型等,並對秦巴山區和三峽庫區滑坡災害進行了危險性分析與區劃。朱良峰(2002)等研究開發了基於GIS的區域地質災害風險分析系統,對全國范圍的滑坡泥石流災害進行了危險性分析、易損性分析和最終的風險分析。殷坤龍等經過多年研究,開發出MapGIS的滑坡災害風險分析系統(IASLH)。在該系統中,提出了滑坡災害危險性分析的信息量模型。該模型根據滑坡分布信息與各滑坡影響因素之間的關系,計算出產生滑坡的信息量,據此,進行滑坡危險性區劃,並應用IASLH系統對中國漢江流域旬陽地區的滑坡災害以及中國滑坡災害進行了評估。
當前,地質災害風險研究正處於方興未艾之時,今後將得到更加迅速的發展,其研究內容將更加廣泛,理論方法更加豐富、先進。可以預見,不久的將來,它將成為一項具有完善理論和技術方法的新興領域。其基本趨勢是:向著評估定量化、綜合化、管理空間化的方向發展。主要表現為:
(1)從歷史與現狀分析趨向預測與研究相結合;
(2)從個體分析趨向個體與區域研究相結合;
(3)從定性分析趨向定量化評估;
(4)從單項要素分析趨向綜合要素評估;
(5)從單純的風險評估理論研究發展為風險評估與減災管理相結合,風險評估與防治相結合,風險評估的目的是為了服務於社會經濟建設和減災管理;
(6)以GIS空間化技術為支撐的多因素信息模型化評估與空間化管理空前發展,將逐步取代傳統的調查統計和手工制圖,並向網路技術化發展;
(7)研究理論與方法趨向於內容更豐富,形成多學科的融合與交叉,特別是與社會學緊密相結合。
盡管經過20多年的發展,國內外的地質災害風險研究與評估在理論和實踐方面都取得了較為豐富的成果,然而還未形成系統完善的理論與方法體系,也沒有統一的評估標准,國內在這一領域的研究還很薄弱,地質災害的各專業災害評估仍處於日益深入的探討和總結過程。主要存在的問題包括:
(1)目前滑坡泥石流災害破壞損失只考慮了直接的經濟損失,對其間接經濟損失評估方法的研究很少;
(2)現有的滑坡泥石流災害風險評估框架與指標體系的目標和構成都不夠明確,指標體系不夠完整,各分析層面之間的邏輯關系,不同的學者有不同的表述,缺乏普遍共識的評估框架體系;
(3)對於滑坡泥石流災害的風險可接受水平的研究非常薄弱,沒有令人信服的標准體系;
(4)滑坡泥石流災害風險評估理論和方法還不完善;
(5)滑坡泥石流災害風險評估中的易損性分析還是一個相當薄弱的環節。在易損性分析中,一般僅考慮了滑坡泥石流災害的歷史災情中的人員傷亡,而對歷史災情中的經濟財產和資源環境的損失很少予以考慮。
『捌』 最近發生的地質災害
巴西的泥石流,日本、伊朗的地震,澳大利亞的洪災,印尼、日本的火山爆發,還有很多國家的雪災
,比如美國紐約、中國南方冰凍。 約熱內盧1月22日電
巴西里約州政府22日宣布,已有794人在1月11日以來的洪水和泥石流中遇難,此外還有430人失蹤。 自去年12月25日起,熱帶低壓「塔莎」為澳大利亞帶來持續大量降雨,形成了澳50年來最嚴重的洪災。1月13日,澳大利亞第三大城市、昆士蘭州首府布里斯班遭遇洪峰過境,水位高達4.46米。肆虐澳大利亞數周的洪水已經導致超過22人死亡 12月21日報道
據英國媒體報道,伊朗東南部克爾曼省海珊阿巴德市12月20日晚發生里氏6.5級地震,截至目前已造成至少7人死亡,部分山區的房屋受損。 2011年2月5日...日本東部千葉縣附近海域5日上午發生里氏5.2級地震,東京都及東部地區多個縣有較為明顯的震感,目前尚無人員傷亡的報告。
2011年1月29日...近日日本火山印尼火山相機火山噴發。1月26日,日本霧島新燃岳火山噴發發生大規模噴發,噴發出來的濃煙高達1500米。
『玖』 地質災害調查
進入20世紀以後,在社會變革和科技進步的雙重驅動下,全球經濟進入快速發展階段。與此同時,自然災害發生頻次不斷增加,環境污染日益擴大,成為威脅經濟社會發展的重大問題。據聯合國國際減災戰略機構統計,重大地質災害從1900~1909年的40次增長到2000~2009年的358次(圖6-3)。為了應對日益增多的自然災害所帶來的巨大挑戰,20世紀80年代末,聯合國大會上通過關於成立國家減災委員會的決議,提出「國際減輕自然災害十年」計劃,由此推動各國政府把減輕災害列入國家發展規劃。針對地質災害,專門成立了國際滑坡研究組等組織,實施全球地質災害編圖計劃。2000年聯合國通過了國際減災戰略,成立了相應的國際減災戰略機構,繼續推進各國的減災行動。2005年1月,第二屆世界減災大會在日本神戶召開,與會專家學者們一致呼籲加強區域綜合減災能力建設,提高應急管理水平,從而實現區域的可持續發展。目前,各個國家的地質調查部門均把地質災害的調查、監測和防治作為其重要的工作內容。
圖6-3 1900~2009年世界地質災害發展趨勢示意圖
美國地質調查局長期致力於滑坡、地震、火山等地質災害的研究和預警預報工作。經過長期的積累與努力,美國地質調查局成為世界公認的滑坡災害權威機構,設有國家滑坡信息中心,負責滑坡災害研究並提供實時災害信息。2000年,美國地質調查局制定了《國家滑坡災害減災戰略》,確定了美國減輕滑坡災害的重點工作方向,包括滑坡過程與發生機制研究、災害填圖與評估、實時監測、信息收集傳輸與解譯、指導與培訓、公眾教育、災害防治、應急反應與救災9大方向[8]。目前,正在執行滑坡災害項目2005~2010年規劃,強調採用新的機理模型和監測技術來研究滑坡災害。挪威地質調查局和挪威岩土工程研究所等機構聯合開發建立國家滑坡災害資料庫,對挪威境內的滑坡進行登記入庫,包括災害分布圖、危險性分區圖、滑坡歷史數據、災害評價資料等。從2004年開始,挪威地質調查局負責進行全國的滑坡災害填圖。澳大利亞1994年啟動的國家環境地質科學填圖協議,把災害調查、災害風險評估作為其中一項重要的內容。澳大利亞地球科學機構與地方政府合作進行滑坡災害調查與評估工作,重點對發生滑坡的區域開展災害預測,對滑坡易發區進行災害風險評估。日本泥石流災害發生頻繁,不得不投入大量的人力、財力進行泥石流災害研究,取得了顯著的成效。近年的研究工作重點強調利用先進技術建立泥石流原型綜合觀測系統,同時進行一系列規模大小不一的模擬實驗,開展泥石流產生、搬運和堆積機理的理論研究[9]。
近年來,國外地質災害調查的主要研究集中在以下幾個方面:
(1)地質災害資料庫及災害的風險填圖。例如,義大利建立了GEOS資料庫,收集的數據包括岩石、古今滑坡、對人造建築的損害、土壤最易過飽和和滑動的地區、河道特徵等。根據需要,可以繪制各種1∶10萬至1∶25萬比例尺的圖件,如脆弱性圖、洪水多發區圖等。加拿大啟動了自然災害填圖項目,目的是提供加拿大自然災害的背景信息,包括歷史事件數據和風險圖等。美國編制了自然災害風險圖,表明了易受各類自然災害危險的地區。
(2)地質災害預測和預警系統。在進行災害預警系統研究中,廣泛採用了現代化的技術方法。例如美國採用GIS技術確定各個地區對地震災害的脆弱性,並實時監控地質活動帶獲取相關數據。
(3)先進技術在地質災害調查中的應用。例如,採用遙感技術對中小流域地質災害進行區域性評價,查明地質災害時空分布規律,結合地面調查劃分地質災害危險性等級。同時將災害危險性等級與土地資源的可利用性聯系起來,使地質災害研究成果更容易為公眾所接受,擴大成果的應用服務。
(4)災害系統和災害鏈的研究。研究表明,各種地質災害的發生有著成生聯系,往往會發生連鎖反應,例如大洪水常伴生有滑坡、泥石流、地面塌陷等災害。由於災害的共生性使災害事件和災害系統非常復雜,對單一災害的研究往往不能解決實質性的問題,各國加強了對地質災害系統的研究。