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第17章 警钟长鸣——灾害的经验与教训(1)

滑坡和泥石流都是暴发突然,历时短暂,来势凶猛,具有较大的破坏力。纵观历次重大滑坡与泥石流灾害的发生,对山区人民都造成了重大的影响,每次重大滑坡泥石流灾害过后都会给我们留下深刻的经验和教训。

1806年瑞士滑坡

瑞士位于欧洲的中部,它不仅是世界的钟表之都,而且也是一个风景秀丽的国家。这个面积不大的小国,大多数地域为山区,加上降水丰富,因而滑坡灾害十分严重,每隔几年都会有较大滑坡发生,给当地人民带来不少灾难。瑞士罗斯伯格是一片山区,沿山谷有几个村庄。1806年9月2日,大地突然剧烈地颤抖起来,山上茂密的森林随着山脉的颤抖也像醉汉似的左右摇晃着。居民们感到很惊奇,因为这里很少发生地震,却想不出是什么原因,大家惊恐地张望着。紧接着,随着巨大的轰响,山的一边倒塌了,岩石像决堤的水直冲戈尔多山谷。山谷内烟尘冲天而起,岩石的撞击崩裂声在狭长的幽谷中隆隆回旋。仅仅只有几分钟,岩石泥土就填平了戈尔多山谷。

谷中的4个村庄全部被掩埋,800多人随着他们的家园顿时无影无踪。

在这可怕的大滑坡中却出现了一个奇异的现象。紧挨戈尔多山谷的格里松斯镇有一个卡兰卡塞尔村,它位于山谷的另一侧。巨大的滑坡非但没有祸害到这个村子,反而将一大片森林从山谷的另一边整体搬移到了山谷的这一边,而且连一棵树的位置都没有变。大自然这一魔术般的奇迹,给卡兰卡塞尔村的村民意外地送来了几十年都用不完的木材。

仅仅过了两个月,即1806年11月2日,瑞士的果尔多村附近的罗斯堡山坡在没有任何前期征兆的情况下突然大面积下滑,岩石碎屑流一下就淹没了山谷中的果尔多村,邻近的几个村庄也遭到了严重破坏。

前后不到2分钟,457条生命就被滑坡夺走了。果尔多村有几个年轻人反应极快,他们拼命与泥石赛跑,终于快速跳过了滑坡边缘的裂缝进入了安全区。他们死里逃生成为村里仅存活的人,也是这次灾难的见证人。

果尔多滑坡的滑坡体为4000万立方米,滑坡体物质分布的总长度约4.5千米,总面积达20平方千米。

瑞士帕拉顿伯考夫山的山脚下,有一个很出名的小山村埃尔姆村,该村盛产的板石是很好的建筑材料,畅销瑞士各地。早在1868年,在政府的赞助下,村民们就开始在山上开采板石。由于盲目开采,不到10年山顶就出现许多大大小小的裂缝,村民们时常听到山石的破裂声,不时还有山石滚落下来砸伤人和牲畜。

大自然向人们发出一次又一次的警告。然而,缺乏科学知识的村民们并没意识到即将发生的灾难,仍然大肆开采板石。很快,在山顶的下部形成了一个又深又大的采石场。大山已无法再承受这严重的破坏。1881年11月11日下午5时30分,随着一声惊天动地的巨响,帕拉顿伯考夫山顶突然崩塌,一团黑灰色的烟雾冲上天空,遮蔽了阳光,巨石、土块夹卷着树木冲下山来。

紧接着,又连续发生两次山崩。这几次山崩,大约使1000立方米的岩石直泻到瑟恩夫谷底,山谷竟被崩落的岩石填高约450米。山脚下,1万平方米范围内到处都是崩落的山石。在这次山崩中,一家酒店和30栋房屋被夷为平地,150人失踪。

灾难的原因显而易见,村民们不讲科学,盲目滥采板石,是造成埃尔姆岩崩碎屑流的直接原因。

埃尔姆岩崩碎屑流是世界上着名的一次人为灾害,同时也是地质学家研究最多的一次灾难性地质事件。这种岩崩碎屑流滑坡,是指滑坡体虽已破坏,但仍保留层状外貌,在岩体的软弱破碎带形成的滑坡。埃尔姆岩崩碎屑流运动速度极快,在近于水平的塞思弗河谷中向前运动了1.5千米,堆积物宽度400—500米,厚度从安特塔尔村的左右到前缘的5米左右。在平地上发生的这种远距离的运动,导致了许多人员死亡。科学家经过大量研究实例表明,所有导致碎屑流的大型岸崩(或岸滑),都会引起远距离的运动,科学界称为“超距”。

因而,只要使用有效的仪器,对潜在的岩崩(或岩滑)可能产生的最大和最小运动距离做出预报,就可以拯救潜在岩崩(或岩滑)威胁区中的许多宝贵生命。瑞士的滑坡分布较广,发生频度较高,除了前面所说的地理、气候条件外,强烈的新构造运动使得一些大山的坡度逐渐变陡,另外,岩石的严重风化作用又为滑坡的产生提供了物质条件。人为的破坏地理环境虽然是个别情况,但造成的恶果同样是惨重的。在这一美丽而富裕的国度里,人们已格外重视滑坡灾害的预测和防治。如今,这里的滑坡灾害已大大减少了。

巴拿马运河区滑坡

巴拿马共和国位于中美地区,南濒临太平洋,北临加勒比海,东与哥伦比亚为邻,西邻哥斯达黎加,面积77082平方千米。巴拿马境内山脉众多,沟谷纵横,运河以西火山活动极为频繁。巴拿马运河总长81.3千米,宽91—304米,是沟通太平洋和大西洋的重要国际水道。运河于1914年建成,建设历时30年。工程从开凿开始,就遇上了滑坡这一叫人头痛的难题。

巴拿马运河地区的地层为安山凝灰岩、块集岩及熔岩,这些岩石的上面覆有黏土页岩和砂页,而它们的上部有厚122米的含有火山物质的细粒沙质、黏土质岩石,在该层形成了宽约1600米的向斜构造。

在向斜的深部,正好与凿穿分水岭的运河河槽相交。分水岭长14千米,开挖工程破坏了向斜构造处的稳定性,使滑坡灾害屡屡发生。

曾成功开凿苏伊士运河的法国工程公司在巴拿马运河开凿中遇到前所未有的困难。施工中,这里多次发生大大小小的滑坡,大量的滑坡体堵塞刚刚开挖好的河道,从而造成实际开挖的工程量比原设计的土石方量多出好几倍。加上黄热病流行及其他一些困难,法国这家承包公司无力完成这项不断重复的开挖工程,并因此而破产。

1902年以后,美国的一家公司接管了大运河的修建工程。然而美国人的运气并不比法国人好。1912年,当美国人正在施工时,发生了库莱布大滑坡,这一巨型滑坡的体积为5500万立方米。库莱布滑坡属于在卡卡劳哈蒙脱土质岩中的渐进式破坏类型滑坡,这次滑坡给施工带来巨大损失。

第一次世界大战的烽火在欧亚燃烧时,巴拿马运河的战略地位更为突出,运河的施工也在加紧进行。

但在施工中,运河区又连续发生多次滑坡,滑坡不仅严重阻碍了运河的施工,同时也严重威胁着运河近岸永久性建筑物的安全。面对运河滑坡这一难题,施工人员采取了包括削坡在内的一系列防治措施,并先后清除了多达4500万立方米的土石,才使运河的施工得以顺利进行,同时为运河以后的航运安全提供了保障。

然而,巴拿马运河区的滑坡仍然频繁发生。滑坡的频繁发生是多种因素造成的:运河区岩性软弱,工程地质条件很差,在运河水流的冲击下,工程地质条件变得更加恶劣,这是滑坡发生的内在因素。外界环境上看,运河地区属热带雨林气候,植被茂盛,降水量充沛,一年之中有8个月时常降雨,年均降雨量高达2159毫米。这些因素的叠加在一起,使得巴拿马运河区成为滑坡易发、多发的温床。所以早在1898—1910年期间,就有许多国家的地质专家向施工者明确指出:

运河区岩石性质不好,存在着严重的滑坡危害,建议采取必要的挽救和预防措施。令人遗憾的是,这些正确的意见并没被施工部门重视和采纳,从而导致了以后滑坡灾难的不断发生,也留下了无穷的后患。

1936年,科学家特扎格海就曾经写到:“我们曾对巴拿马运河的深切割岸坡会引发大灾难性滑塌事件发出过警告。但要预测运河工程的后果,实际上已超过了我们力所能及的范围。”

在特扎格海发出警告后不久,巴拿马运河又发生巨大的滑坡。一夜之间,从10米水深的运河底部凸起一个小岛,巨大的滑坡体堵塞并完全封锁了运河,直到1959年滑坡体才得以清除,运河才恢复通航。

巴拿马运河的开通给大洋通航带来极大便利,但它不断发生的滑坡又给人类带来了深刻的教训。河道两岸、海堤、湖岸的边坡稳定性问题由此被人们所重视。实际上,所有的河道开挖、修堤筑坝工程都有滑坡的问题。如果人们忽视了它的危害,其造成的灾害有可能是巨大的。

美国滑坡引发水灾事件

美国位于北美洲,东、西、南三面临海,降水较为丰富。尤其在山区,雨雪天气往往促使滑坡的发生,而滑坡又容易造成水灾等次生灾害,这些灾害给当地居民造成巨大的伤亡和经济损失。格罗文特山区位于美国怀俄明州的西北部,这里山体蜿蜒起伏,山土主要由石炭系黏土组成。虽然这里的经济比不上平原地区,但经济总体实力比较强。由于格罗文特山区降水极为丰富,夏秋季节多暴雨,冬春时分多雨雪,因而这里的滑坡灾害与降水有关。这是因为,降雨和融雪浸入斜坡后,会在山体内造成较高孔隙水压力、静水压力和动水压力,从而提高了斜坡体下滑的能力;另一方面,雨水浸入坡体所造成的地下水浮力,又降低了滑体自重所产生的岩土抗滑摩阻力;第三方面,浸入坡体的雨水和雪水透过软化性能和水解性能,降低了滑动面岩土的抗剪强度,从而有利于坡体滑动。

1925年6月23日,格罗文特山区经过冬春整整两季大雨雪的严重浸润,一个体积约3800万立方米的完整庞大岩体,在没有任何征兆的情况下,突然滑入格罗文特河谷之中,岩体滑入河中发出的巨响在十几千米外都能听见。巨石掉到谷底变成岩石碎屑,掩埋了谷底的河水,又呼啸着冲过格罗文特谷底,凶猛地撞击到对面的峭壁,咆哮着冲起100多米高,而后形成一个高约70余米、长约1000米的坝体,完全阻塞了格罗文特河,河水逐渐灌满坝体后面的小盆地。

格罗文特河的断流并没引起人们的警觉。经过3个星期的蓄水盆地竟然变成了风景秀美的湖泊,这个湖泊就是有名的下斯莱德湖。下斯莱德湖长6.5千米,平均宽约600米,最深处达60米,湖水库容量达8000万立方米,沿湖两岸的许多大农场都被这个新湖所淹没了。由于湖泊的堵塞体渗漏相当严重,所以滑坡发生后的一年多时间里,下斯莱德湖水从未漫过坝顶。除了到这里游玩度假,人们并没有什么不祥的预感。

1926年冬天,天气格外寒冷。

格罗文特山区普降大雪,厚厚的积雪盖住了大地和山谷。1927年5月,融雪和降雨把下斯莱德湖注得满满当当,湖水还在无终止地猛涨。1月18日,湖水终于漫过了坝顶,堵塞物再也承受不住湖水的巨大压力,坝体的一部分溃塌决口,巨大的湖水顷刻间下降了11米,约5300万立方米的泄漏水淹没了下游6千米处的凯利镇。洪水冲入凯利镇时,涌浪高约5米,使整个小镇毁灭,多人被淹死。当洪水灌入第斯内克河后又引发了一场小洪水。洪峰一直波及到大坝下游200千米处的爱达荷福尔斯城。凯利镇在滑坡造成的水灾中覆没,给美国政府沉重的教训,使他们把防止滑坡所造成的次生灾害的发生放在了很重要的地位上。1959年8月17日,美国西部蒙大拿州的西南山区发生了赫布根湖7.1级地震。地震引发了麦迪逊坎宁滑坡。2140万立方米的岩体和崩积物从约500米高的地方滑入麦迪逊河峡谷。滑坡运动的最大速度高达50米/秒,长约1.5千米的一段麦迪逊河谷及谷边285号公路均遭掩埋,并造成数十人伤亡。岩石滑坡体阻塞了河道,形成高约70余米的大坝,由此蓄水形成了长10千米、深约60米的堰塞湖。这个堰塞湖无疑对下游造成一种潜在的威胁。

为了避免凯利镇的悲剧重演,堰塞湖形成不久,陆军工兵部队立即在堵塞体的顶部开挖了5米宽的泄流槽,通过流量280立方米/秒的水道,以使河水不致漫坝而冲毁滑坡坝,从而缓解了对下游安全的威胁。

1983年4月15日,犹他州中部的锡斯尔古岩屑滑坡复活,造成2200万立方米的滑坡体。这个大型滑坡犹如一道天然屏障,横断了西班牙福克峡谷,毁坏了美国6号、89号公路和丹佛—里奥格兰德西部铁路干线。300米长的滑坡坝堵塞了西班牙福克河,形成最深处达62米的堰塞湖,湖水容量估计有7800万立方米。湖水淹没了锡斯尔小镇,同时还淹没了15家商店、10幢居民住宅以及一大段丹佛—里奥格兰德西部铁路。滑坡虽未造成人员伤亡,但直接经济损失达2亿美元。

更大的危险在于湖水一旦决坝,下游村镇将有灭顶之灾。

为了防止凯利镇灾难的再次发生,犹他州作出决定,必须尽快把湖内蓄水排出。在一个星期内,他们先开凿了一条宽2.4米、高3米、长145米的引水隧洞,以防湖水漫过滑坡坝坝顶。随后,又建造了一条马蹄型隧洞和一个直径约4.9米的湖水竖井。1983年12月底,完成了湖水排水系统工程。这些工程对防止以后更大滑坡可能造成的水灾有重要的作用。

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