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如何變被動救災為主動防災?她帶領團隊與地震地質災害“過招”——

這項研究 讓災害點提前“說話”

2022年03月27日07:48 | 來源:四川日報
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原標題:這項研究 讓災害點提前“說話”

范宣梅正在給學生講解實驗操作流程。 四川日報全媒體記者 文莎 攝

  3月26日,在地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,實驗室副主任范宣梅對記者說了一組數據:我國以全球1/14的面積,承受著全球1/3的大陸地震。

  “次生地質災害是地震造成人員傷亡的主要原因之一。”范宣梅說,強地震災害范圍廣、危害大、災害鏈長,多年來由於演化規律不清、鏈生機制不明,導致次生地質災害及災害鏈難以預測和防范。

  為攻克這一難題,范宣梅帶領團隊與地震地質災害“過招”14年。3月25日,以范宣梅團隊為主要完成人的強震地質災害鏈生演化機制與預測科研項目,獲得2021年度四川省自然科學獎一等獎。

  為實現提前預測和預警 致力研究強震地質災害鏈

  當山谷遭遇強震,山崩地裂,大量滑坡災害發生,從山坡上滑落下來的土石可能堵塞山谷之間的河床,導致上游水位上升,形成堰塞湖,大規模的堰塞壩一旦潰決,產生的洪水會嚴重威脅下游百姓的生命財產安全。

  “地震、滑坡、堵江成壩、潰決成災,這就是一條典型的強震誘發地質災害鏈。”通過一張動態圖,范宣梅向記者還原了災害發生的過程。如何避免悲劇的發生?“核心是變被動救災為主動防災。”范宣梅表示,提前預測和預警是減少地質災害造成人員傷亡的有效手段。

  地震誘發滑坡。地震波上下震一震,左右震一震,山坡土層就鬆動了,可能引發滑坡,這是災害鏈的第一環。那麼哪裡會發生滑坡?

  經過長期野外觀察,以及對全球40萬條地震誘發滑坡數據分析,范宣梅發現了以“斷層效應”為主控因素的地震誘發滑坡分布規律,並歸納出“三類因素、十種效應”。

  簡單來說,距離斷層越近,地震誘發滑坡的可能性越大。同時,地形地貌、坡體結構、岩石結構等因素,也是控制地震誘發地質災害的重要原因。

  哪些滑坡會造成堰塞湖?會不會出現潰決?根據研究,范宣梅首次提出用滑坡體積和運動距離判斷滑坡壩—堰塞湖形成的可能性,建立了“多動力過程—多災種耦合”的災害鏈預測模型。

  在理論研究的基礎上,范宣梅又利用人工智能算法,建立了地震誘發滑坡預測模型。2017年九寨溝地震發生后,預測模型在48小時內首次發布地質災害易發性評價結果,為應急處置提供依據。目前,模型預測的准確率已達到了80%以上,預測時間也提前到地震發生后2小時內。

  范宣梅說,人工智能算法需要不斷升級,更新數據庫,才有利於讓預測模型變得更准確。

  多學科交叉帶來研究突破 成功預警地質災害60余起

  把岩石樣本套上熱縮管,用熱風槍對其均勻加熱,待完全貼合后,再將樣本放置到試驗機上,隨后按下啟動裝置……實驗室內,范宣梅給學生們演示著岩石強度測試的操作流程。

  “每一個地方的地質條件都不一樣,比如砂岩、泥岩,它的強度差異很大,各區域的岩體結構和坡體結構也不一樣,因此受到地震作用時的破壞模式和機制也不一樣。”范宣梅說,從野外取得岩石樣本進行分析測試,是地質災害研究中不可或缺的一環。“5·12”汶川特大地震發生時,范宣梅在荷蘭讀博士,就開始了相關課題研究。當時,國內外對強震地質災害鏈方面的研究還相對較少,范宣梅的研究,基本上是“摸著石頭過河”。

  “這是一條沒有太多參照物的前行路。”為獲取一手數據,“5·12”汶川特大地震后,范宣梅跑遍了所有重災區。博士畢業后,范宣梅成為聯合國防災減災專家團一員。

  2015年,出於對故鄉的深深眷戀,范宣梅選擇回國發展,並組建了自己的研究團隊。范宣梅介紹,團隊共3名核心成員,另外還有20多名參與者,他們來自不同的研究領域,包括工程地質、人工智能、遙感與現代信息技術、計算機科學等。“正是這樣一個交叉學科團隊,給我們的研究帶來一次次突破。”范宣梅說。

  目前,范宣梅所在地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室團隊研發的地質災害實時監測預警平台,已在四川、貴州、青海等地運用,成功預警了地質災害60余起。

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  什麼是災害鏈?

  原生災害是最早發生且對隨后產生的其他災害起到誘發作用的自然災害﹔而次生災害是指由原生災害發生后引發的一連串自然災害。這種一連串的具有因果聯系的災害,被稱為災害鏈。

  在四川,許多破壞性大的地震多發生在山區,而山區的城鎮、鄉村大多沿山間河谷、盆地分布,地震引起的滑坡和泥石流等地質災害,也提醒著人們要重視災害鏈的問題。

  人們日常所遇到的眾多自然災害大多以災害鏈形式出現,比如台風等氣象災害引發的風暴潮等海洋災害,地震災害導致的滑坡與泥石流等地質災害。

  范宣梅團隊的研究,建立起“會學習”的“地震—同震滑坡—震后滑坡/泥石流堵江成壩—潰決洪水”災害鏈預測模型,目的就是讓災害鏈上的災害點提前“說話”,盡可能避免地質災害一環接一環,環環相扣地發生。(四川日報全媒體記者 文莎)

(責編:章華維、羅昱)

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