周家文 陳明亮 李海波 徐奴文 肖明礫 楊興國 孫海龍 戚順超

( 四川大學(xué)水利水電學(xué)院，水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都 610065)

0 引 言

如何更好地應(yīng)對滑坡災(zāi)害是全球面臨的一個共同難題，受全球氣候變化及活躍地質(zhì)構(gòu)造活動的影響，近年來滑坡災(zāi)害問題尤為突出。與此同時，人口數(shù)量的持續(xù)增長以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加劇了人類活動的影響，例如在地質(zhì)環(huán)境敏感區(qū)域進(jìn)行生活生產(chǎn)建設(shè)( 如房屋建造、水利水電工程、交通道路建設(shè)、礦山開采等) ，也是導(dǎo)致滑坡災(zāi)害頻繁發(fā)生的重要誘因( 殷坤龍，2004) 。中國是一個多山的國家，高山、高原和丘陵等山區(qū)約占陸域國土面積的2/3( 中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會地面巖石工程專業(yè)委員會，1998; 黃潤秋，2007) ，是世界上滑坡災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一?；伦鳛橐环N多發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人類的生產(chǎn)和發(fā)展，給人類生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了巨大的威脅。據(jù)自然資源部的公開統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，近5 年( 2014－2018) 來，每年因滑坡等地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過10×108元，人員傷亡眾多( 中華人民共和國自然資源部，2014，2015，2016) 。

水動力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位變動、地表徑流及地下水活動等水動力因素驅(qū)動下而發(fā)生的斜坡巖土體失穩(wěn)災(zāi)害( Au，1998; 湯明高等，2006; 許強(qiáng)等，2007; 劉禮領(lǐng)等，2008; Zhou et al.，2017; Chen et al.，2018) 。水不僅在滑坡形成、運(yùn)動以及致災(zāi)過程中起關(guān)鍵作用，而且水動力響應(yīng)過程與滑坡災(zāi)害的發(fā)生有著緊密的關(guān)聯(lián)。根據(jù)自然資源部的公開統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大部分滑坡災(zāi)害是由降雨、水位變動、冰川消融等水動力因素誘發(fā)的。例如: 2017年6 月24 日，四川省阿壩藏族自治州疊溪鎮(zhèn)新磨村發(fā)生高位山體滑坡，該滑坡是一起典型的受長期地質(zhì)演化和短期降雨激勵作用而引發(fā)的特大型高位滑坡災(zāi)害，共造成83 人死亡、失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失5.4×108元。2016 年7 月1 日，貴州省畢節(jié)市大方縣理化鄉(xiāng)偏坡村金星組發(fā)生大型滑坡災(zāi)害，該滑坡是一起由降雨誘發(fā)的淺層推移式順層巖質(zhì)滑坡災(zāi)害，共造成23 人死亡、失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失640 余萬元。

隨著三峽工程等大型水電工程的投入運(yùn)行，水位的頻繁變動使得水電庫區(qū)成為水動力型滑坡的多發(fā)區(qū)。如三峽庫區(qū)自2003 年蓄水以來，2600 多個涉水潛在不穩(wěn)定斜坡已有600 余處產(chǎn)生了變形，數(shù)十處發(fā)生了滑坡災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億元( 錢靈杰，2016) 。2003 年7 月13 日發(fā)生在三峽庫區(qū)的秭歸千將坪滑坡( 滑坡方量2400×104im3) ，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡( 14 人死亡、10 人失蹤) 。如圖1 所示，西南地區(qū)位于青藏高原與云貴高原和四川盆地的過渡地帶，該區(qū)域垂直落差大、降水集中、江河密布，是我國水資源最豐富的區(qū)域，分布有金沙江( 20 個梯級) 、雅礱江( 21 個梯級) 、大渡河( 22 個梯級) 、瀾滄江( 21 個梯級) 4 大水電基地。而這些地區(qū)也往往地質(zhì)條件復(fù)雜、地震活動頻繁、生態(tài)環(huán)境脆弱、降雨量集中，水庫運(yùn)行后極易誘發(fā)庫區(qū)滑坡，直接威脅到梯級水電開發(fā)與運(yùn)行的安全，造成工程停運(yùn)、誘發(fā)涌浪、堵塞河道等，甚至引發(fā)災(zāi)難性潰壩事故，對沿江/河兩岸民眾生命財(cái)產(chǎn)帶來極大的災(zāi)難。

圖1 西南地區(qū)水能資源富集Fig. 1 Southwest China is rich in hydropower resources

滑坡作為水利、交通、能源等工程建設(shè)項(xiàng)目中的熱難點(diǎn)問題，國內(nèi)外學(xué)者對于滑坡機(jī)理的認(rèn)識已經(jīng)較為成熟。目前對滑坡災(zāi)害的研究一般包括4 個方面:滑坡的區(qū)域性分布規(guī)律、滑坡的變形破壞機(jī)制、滑坡的穩(wěn)定性評價、滑坡的監(jiān)測預(yù)警和防治( 黃潤秋等，2007) 。在滑坡的區(qū)域性分布規(guī)律研究中，一方面主要探究特定區(qū)域內(nèi)滑坡的空間分布特征和主要影響因素( Thomson et al.，1977; 陳劍等，2005;Korup，2005; 王治華，2007; Schulz et al.，2008) ，另一方面評價滑坡在空間尺度發(fā)生的可能性( Tan et al.，2008; Gariano et al.，2017) 。在滑坡的變形破壞機(jī)制研究方面，針對不同動力成因的滑坡，國內(nèi)外學(xué)者通過物理模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及與原型監(jiān)測的對比分析等手段做了相當(dāng)多的工作( 許建聰?shù)龋?008; Gong et al.，2012; 馮文凱等，2016; Sun et al.，2016; 王魯男等，2016; Zhao et al.，2019) 。邊坡的穩(wěn)定性評價、監(jiān)測與預(yù)測預(yù)報(bào)是滑坡的另一個熱點(diǎn)問題，也是關(guān)鍵問題( 許強(qiáng)等，2004; Wang et al.，2007; Chen et al.，2011; 李寧等，2012; 賀可強(qiáng)等，2015a，2015b; Liu et al.，2018) 。

水動力型滑坡的孕育和動力災(zāi)變過程非常復(fù)雜，受到地質(zhì)環(huán)境、水文活動、人類活動及其他外界擾動等多方面因素的耦合作用，其形成機(jī)理、破壞模式和早期識別與應(yīng)急預(yù)警是滑坡災(zāi)害防治的基礎(chǔ)和核心問題。本文在大量水動力型滑坡災(zāi)害調(diào)查和防治工作的基礎(chǔ)上，分析了水動力型滑坡災(zāi)害的形成機(jī)理和致災(zāi)過程，探討了水動力型滑坡災(zāi)害早期識別預(yù)警與防治的關(guān)鍵技術(shù)與存在的問題，可為未來的防災(zāi)減災(zāi)工作提供理論支撐。

1 水動力滑坡影響因素與破壞模式

地質(zhì)環(huán)境、水文過程以及人類活動干擾等因素的長期作用在水動力型滑坡的孕育過程中起著關(guān)鍵作用。斜坡在各種不利因素的持續(xù)交替作用下，逐漸產(chǎn)生變形破壞，穩(wěn)定性不斷降低并趨于極限失穩(wěn)狀態(tài)，最終在短期水文條件的改變下而導(dǎo)致整體失穩(wěn)破壞，科學(xué)認(rèn)識和掌握滑坡影響因素與破壞模式是做好早期識別、監(jiān)測預(yù)警和防控減災(zāi)的重要基礎(chǔ)。

1.1 滑坡影響因素

人類活動或工程修建( 如水電站、鐵路、公路等) 會對局部地區(qū)的地形、地貌、河網(wǎng)水系等造成一定的擾動，造成局部降雨、地下水位、冰川活動發(fā)生改變，進(jìn)而誘發(fā)水動力型滑坡。其次，人類的不合理開墾、破壞植被和回填堆載等行為會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步惡化; 工程中的開挖爆破、卸荷采空，會擴(kuò)展延伸原有的節(jié)理裂隙并產(chǎn)生新的節(jié)理裂隙，使得巖土體的結(jié)構(gòu)變得更加松散，在開挖面形成應(yīng)力集中，產(chǎn)生更有利于滑動的力學(xué)行為; 工程擾動如坡腳的開挖會使上部巖土體失去支撐，更容易發(fā)生坍塌。

1.1.1 地質(zhì)環(huán)境因素

在水動力型滑坡的形成、運(yùn)動和堆積過程中，地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性和地震動力等地質(zhì)環(huán)境因素發(fā)揮了重要作用。坡度是地形地貌中影響水動力型滑坡的關(guān)鍵要素，坡度反映了水動力型滑坡發(fā)育和破壞的可能性，決定著水動力型滑坡運(yùn)動和堆積過程，坡度較大的斜坡，出現(xiàn)水動力型滑坡的風(fēng)險(xiǎn)也較大。地質(zhì)斷裂帶的構(gòu)造運(yùn)動影響著水動力型滑坡的分布，在構(gòu)造應(yīng)力的長期作用下，結(jié)構(gòu)面得到發(fā)育，巖土體的完整性和連續(xù)性遭到破壞，不利于斜坡穩(wěn)定性。另外，結(jié)構(gòu)面大大增加了巖土體與大氣和水的接觸，因此在斷裂帶附近，巖石的節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化程度較高，結(jié)構(gòu)較為破碎，常常伴隨著較強(qiáng)的地下水活動，易造成水動力型滑坡災(zāi)害的發(fā)生。地震動力會破壞邊坡巖體的完整性并產(chǎn)生豐富的松散堆積物，使得山區(qū)的地質(zhì)環(huán)境變得更加脆弱。近年來，西南地區(qū)發(fā)生了多次特大地震( 包括2008 年汶川地震、2013 年蘆山地震和2014 年魯?shù)榈卣鸬? ，多次強(qiáng)震擾動的影響對滑坡災(zāi)害的發(fā)生產(chǎn)生了極大的影響。據(jù)水利部官方調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2008 年汶川地震后5 年內(nèi)我國共計(jì)發(fā)生數(shù)千次規(guī)模性水動力型滑坡，災(zāi)害頻次是震前5 年內(nèi)的2 倍多，共計(jì)造成3029 人死亡/失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)44.7×108元，滑坡災(zāi)害發(fā)生的頻率、規(guī)模以及致災(zāi)影響均有明 顯 的 增 大( Zhou et al.，2013; Li et al.，2019) 。

加強(qiáng)水利工程建設(shè)投入，挖掘洪水資源利用潛力，提高對水資源的調(diào)控能力。對現(xiàn)有病險(xiǎn)水利工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固，提高供水效率，同時著力建設(shè)1座大型水庫——雙峰寺水庫，重點(diǎn)建成6座中型水庫和15座小型水庫，調(diào)節(jié)徑流，以豐補(bǔ)枯，使全市水利工程總蓄水調(diào)節(jié)能力達(dá)到8.5億m3，地表徑流控制率達(dá)到24%。以現(xiàn)代科技為支撐，突破傳統(tǒng)的工程管理模式，提高水利工程管理和調(diào)度水平，確保工程效益的有效發(fā)揮，使水利管理步入良性循環(huán)。

地層巖性是水動力型滑坡最主要的影響因素之一，水動力型滑坡的易發(fā)地層一般具備以下特征( Varnes，1954，1978; 劉廣潤等，2002; Hungr et al.，2014) : ( a) 抗剪強(qiáng)度低; ( b) 結(jié)構(gòu)較為松散;( c) 遇水敏感性高( 軟化、崩解、細(xì)顆粒流失、應(yīng)力狀態(tài)改變等) 。如圖2 所示，常見的巖土體類型主要有:( 1) 堆積層。堆積層的孔隙多且大，結(jié)構(gòu)較為松散，對水力條件的變化尤為敏感。在長期地質(zhì)演化中，降雨入滲以及地下水變化等水文活動將可能導(dǎo)致堆積層中的細(xì)顆粒隨著滲流流失，致使巖土體結(jié)構(gòu)松散，容易發(fā)生斜坡失穩(wěn)。尤其是在水電庫區(qū)，頻繁的水位變動對于斜坡上的堆積層產(chǎn)生嚴(yán)重的不利影響。( 2) 破碎巖體。如果巖體裂隙發(fā)育程度高并貫通形成滑動面，當(dāng)強(qiáng)降雨入滲或者水庫蓄水，大量的水流進(jìn)入巖體結(jié)構(gòu)面易導(dǎo)致滑坡災(zāi)害。( 3) 軟巖。軟巖與水接觸之后力學(xué)強(qiáng)度會降低，常發(fā)水動力型滑坡的軟巖主要有頁巖、泥巖、千枚巖和變質(zhì)砂巖等。( 4) 含有軟弱夾層( 軟弱結(jié)構(gòu)面) 的斜坡。一般來說，具有穩(wěn)定巖性的斜坡很難在水動力型驅(qū)動因素的作用下發(fā)生滑坡災(zāi)害。然而，如果淺層巖體與基巖之間含有軟巖夾層，當(dāng)水力條件發(fā)生變化時，水與軟巖之間的相互反應(yīng)導(dǎo)致巖體軟化，致使其抗剪強(qiáng)度逐步降低且伴隨著巖土顆粒的流失等問題，大大增加了發(fā)生滑坡災(zāi)害的可能性。

圖2 水動力型滑坡的易發(fā)地層Fig. 2 Common geo-materials with potential of water-induced landslide

1.1.2 水文因素

水不僅是水動力型滑坡的直接誘發(fā)因素，而且深刻影響著水動力型滑坡的發(fā)育和運(yùn)動過程。水對于水動力型滑坡的影響主要表現(xiàn)為3 個方面: ( 1)降低巖土體的力學(xué)性能，尤其會降低滑動帶或軟弱結(jié)構(gòu)帶的抗剪強(qiáng)度; ( 2) 使巖土體產(chǎn)生不利于邊坡穩(wěn)定性的力學(xué)行為; ( 3) 水的物理化學(xué)作用，水的物理作用主要指滲透、潤滑、沖刷和侵蝕等，化學(xué)作用有溶解、軟化、泥化崩解和水化等( 周凱琦，2017;Chen et al.，2018; 冀前鋒等，2019) 。水動力型滑坡的發(fā)育階段是一個長期且緩慢變化的過程，水文活動的變化是最主要的影響因素之一( Zhou et al.，2017) 。在長期地質(zhì)演化中，以沖刷侵蝕為主的河流切割作用導(dǎo)致了山勢的陡峻和深谷地貌，為水動力型滑坡的發(fā)育提供了基礎(chǔ)條件。降雨或冰山融雪等形成地表徑流并沖刷侵蝕坡面，或通過坡面節(jié)理裂隙入滲坡體，導(dǎo)致干濕性交替變化和脈動水壓力，降低巖土體的力學(xué)強(qiáng)度，破壞了巖土體的完整性和連續(xù)性，大大增加發(fā)生水動力型滑坡的可能性。

1.1.3 人類活動干擾

滑坡的沿程侵蝕與體積放大效應(yīng)是滑坡動力過程的另一個關(guān)鍵科學(xué)問題( Hungr et al.，2004) ?；麦w在沿坡面的運(yùn)動過程中通過鏟刮侵蝕作用可使體積規(guī)模擴(kuò)大數(shù)倍甚至數(shù)十倍，從而有可能大大增加運(yùn)動距離和致災(zāi)影響。滑坡運(yùn)動過程中的侵蝕鏟刮效應(yīng)主要表現(xiàn)為前緣的沖切破壞和中后部的運(yùn)動剪切侵蝕。滑坡碎屑流在高速運(yùn)動過程中，碎屑流前緣沖擊并侵入基底物質(zhì)，尤其是碎屑流前方出現(xiàn)地形上的陡變時，沖擊作用尤為明顯( 陸鵬源等2016) 。巨大的沖擊力可以使基底被沖擊部位的表層固體物質(zhì)發(fā)生破壞而被侵蝕。中后部的運(yùn)動剪切作用是滑坡碎屑流鏟刮基底物質(zhì)的另一重要作用方式?；滤樾剂鞯倪\(yùn)動是一個復(fù)雜的過程，碎屑流與基底固體物質(zhì)之間、碎屑流內(nèi)固體顆粒之間、固體顆粒與孔隙間的液體或氣體之間存在復(fù)雜的力學(xué)行為。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類不斷擴(kuò)大自己的活動圈，在地質(zhì)敏感區(qū)開展了大規(guī)模的工程建設(shè)和資源開采，在獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，也破壞了生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重影響了邊坡的穩(wěn)定性。

水動力型滑坡從孕育到整體失穩(wěn)是個復(fù)雜的地質(zhì)力學(xué)過程，地質(zhì)環(huán)境、水文活動以及人類活動干擾等是影響滑坡的主要因素，而水庫調(diào)節(jié)類型對于庫區(qū)滑坡有著至關(guān)重要的影響。

1.1.4 水庫類型

大型水電工程由于運(yùn)行、防洪等需求不可避免會導(dǎo)致庫水位頻繁發(fā)生大幅度的波動性變化，由此引起強(qiáng)烈的水巖耦合作用，會嚴(yán)重影響庫區(qū)邊坡的穩(wěn)定性，庫岸邊坡受水庫蓄水、庫水位的周期性變化以及降雨疊加效應(yīng)的影響尤為敏感。表1 給出了西南典型水電庫區(qū)基本參數(shù)及滑坡特征。在已建成的水電高壩大庫工程中，毛爾蓋、錦屏一級等年調(diào)節(jié)型水庫的庫水位變動幅度均較大( 因正常蓄水位與死水位相差一般高達(dá)60 ～80 m，蓄水、放空、發(fā)電等過程均會引起大幅度的水位變動) ，庫區(qū)滑坡問題較為突出; 而大崗山等日調(diào)節(jié)型水庫的庫水位變動幅度相對較小( 因正常蓄水位與死水位相差一般控制在10 m 左右) ，但由于庫水的長期浸泡及汛期降雨作用，加之受一些人工擾動的影響，庫區(qū)滑坡問題依然存在。

表1 西南典型水電庫區(qū)基本參數(shù)及滑坡特征Table 1 Basic parameters and landslides characteristic of typical hydropower reservoirs in Southwest China

庫區(qū)滑坡分布特征主要受庫區(qū)地質(zhì)條件和水庫調(diào)度過程中的水位變幅影響明顯，正常蓄水位線附近巖土體在頻繁的干濕交替作用下內(nèi)部滲流場被頻繁擾動，結(jié)構(gòu)和力學(xué)強(qiáng)度不斷劣化，極易發(fā)生庫岸滑坡。從滑坡數(shù)量和規(guī)模來看，大崗山庫區(qū)滑坡以小規(guī)模塌岸和零星滑坡為主，數(shù)量和規(guī)模明顯小于錦屏一級庫區(qū)和毛爾蓋庫區(qū)。錦屏一級庫區(qū)以堆積層滑坡為主，而毛爾蓋庫區(qū)則以軟巖順層滑坡為主。此外，由于錦屏一級和毛爾蓋庫區(qū)分布有較多的堆積層、碎裂巖體和軟巖( 例如千枚巖、泥巖等) 等遇水敏感性巖土體，不利的庫區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件也是滑坡災(zāi)害較為嚴(yán)重的影響因素。

水庫的調(diào)節(jié)類型直接影響庫區(qū)滑坡災(zāi)害的時空分布特性:其一，水庫的調(diào)節(jié)類型是根據(jù)水庫庫容的容量而定，庫容直接反映了水庫的影響范圍; 其二，水庫的調(diào)節(jié)類型關(guān)系到庫水位變幅的幅度，庫水位的變化是庫區(qū)滑坡致災(zāi)的最主要水動力因素之一?；谝延械默F(xiàn)場勘測、監(jiān)測數(shù)據(jù)、機(jī)理分析等前期工作發(fā)現(xiàn)，蓄水、運(yùn)行期的水位變動、降雨是庫區(qū)堆積層滑坡的主要致災(zāi)因子。致災(zāi)因子對于影響斜坡穩(wěn)定性的作用機(jī)制主要表現(xiàn)在巖土體物理性質(zhì)和化學(xué)成分的變化、力學(xué)響應(yīng)、滲流場變化和微觀結(jié)構(gòu)改變等方面。大量調(diào)查實(shí)例發(fā)現(xiàn)，往往導(dǎo)致庫區(qū)堆積層滑坡致災(zāi)或者發(fā)育并不是單一的致災(zāi)因子引起，而是多種致災(zāi)因子耦合的結(jié)果。

1.2 滑坡破壞模式

從水動力型滑坡的失穩(wěn)破壞規(guī)模來看，其破壞模式可分為:( a) 局部垮塌( 包括庫區(qū)塌岸) ; ( b) 淺層滑; ( c) 深層滑坡。局部垮塌主要指在降雨、地表水流、地下水或水庫蓄水的沖刷侵蝕作用下小規(guī)模巖土體的崩塌( 湯明高等，2006; 許強(qiáng)等，2007) ，易發(fā)于堆積層與碎裂巖體中( 圖3a) 。小規(guī)模崩塌雖然危害較小，但局部巖土體的流失導(dǎo)致上部失去支撐，可進(jìn)一步引發(fā)更大規(guī)模的滑坡。淺層滑坡的滑動深度一般不超過10 m，易發(fā)于堆積層與軟巖地層中。淺層滑坡多是由強(qiáng)降雨或水庫蓄水造成堆積層或破碎巖體受雨水浸潤作用，導(dǎo)致巖土體內(nèi)部孔隙水壓力增大和抗剪強(qiáng)度降低造成的( 圖3b) 。深層滑坡一般指滑坡厚度超過25 m 的滑坡，易發(fā)于堆積層、軟巖地層、含有軟弱結(jié)構(gòu)面的地層以及復(fù)合地層( 例如上覆堆積層、下覆軟巖的斜坡地層，例如圖3c和3 d) 。深層滑坡的破壞過程與局部垮塌和淺層滑坡有較大區(qū)別，單次強(qiáng)降雨或水庫蓄水就有可能引發(fā)局部垮塌或淺層滑坡，而深層滑坡一般是在長期自重、間歇性降雨、庫水位波動、以及凍融循環(huán)和偶發(fā)性地震擾動等因素作用下導(dǎo)致斜坡深部結(jié)構(gòu)面逐漸劣化并擴(kuò)展貫通，經(jīng)歷較長歷時的累積大變形過程后由水文條件改變或人工擾動而引發(fā)的( 孫玉進(jìn)，2017) 。

圖3 水動力型滑坡破壞模式Fig. 3 Type of water-induced landslides

(2) 對江、河、湖和水庫等蓄水區(qū)的影響。水動力型滑坡的發(fā)生會導(dǎo)致大量巖土體流失和植被破壞，產(chǎn)生淤積效應(yīng)，減少蓄水區(qū)的有效容積，尤其是對于水庫來說，嚴(yán)重影響其正常運(yùn)營; 不利于周圍環(huán)境的水土保持，對于生態(tài)帶來不利影響。

從水動力型滑坡的失穩(wěn)模式來看，在堆積層極易發(fā)生圓弧型滑動和順層滑坡，在驅(qū)動模式上又會表現(xiàn)出下部牽引式、上覆推擠式以及局部滑塌等形式。對于碎裂巖體來說，滑坡破壞受極為發(fā)育的結(jié)構(gòu)面所控制，失穩(wěn)模式主要表現(xiàn)為平面滑動、楔形體破壞以及組合塊體滑動等，此外在特殊的地層中還會表現(xiàn)出一定的傾倒破壞模式。在軟巖或受軟弱結(jié)構(gòu)面控制的地層中，局部滑落與順層牽引式滑動表現(xiàn)的更為明顯。滑坡的失穩(wěn)模式不僅受控于斜坡地質(zhì)環(huán)境條件，同時與外部水動力誘因密切相關(guān)，需要結(jié)合具體滑坡實(shí)際對其進(jìn)行判別。

2.2.5 進(jìn)鏡與膀胱鏡檢 視頻監(jiān)視下置入電切鏡，觀察全尿道。進(jìn)入膀胱后進(jìn)行細(xì)致、全面的膀胱鏡檢，評估腫瘤及可疑病變的數(shù)目、大小、位置、可能浸潤深度及其與膀胱內(nèi)標(biāo)志，尤其是與輸尿管口、膀胱頸口或膀胱憩室的毗鄰關(guān)系。恥骨上膀胱按壓與適當(dāng)程度的膀胱充盈有助于觀察膀胱前壁。

2 水動力型滑坡形成機(jī)理

水是滑坡發(fā)育、破壞、運(yùn)動和堆積過程中最活躍的動力因素之一，水動力型滑坡災(zāi)害的發(fā)生與水對斜坡的作用過程有著緊密的關(guān)聯(lián)。降雨誘發(fā)的滑坡與水位變動誘發(fā)的滑坡既有一定的共同之處，但也有明顯的差異性。以下主要針對庫區(qū)滑坡和降雨滑坡對水動力型滑坡的形成機(jī)理進(jìn)行分析。

2.1 庫區(qū)滑坡形成機(jī)理

庫區(qū)滑坡指在水利水電工程建設(shè)或堰塞湖形成的蓄水區(qū)域內(nèi)發(fā)生的水動力型滑坡( Zhou et al.，2017; Chen et al.，2018) ，主要的外部誘因是蓄水浸沒和水位頻繁變動。從時間分布特點(diǎn)來看，庫區(qū)滑坡的變形和破壞主要發(fā)生在蓄水期的水位大幅度上升和運(yùn)行期內(nèi)水位波動時期。從空間分布特點(diǎn)來看，庫區(qū)滑坡體主要分布在水位線附近，但近水位線附近的滑坡體變形和破壞也會影響上部和兩側(cè)的巖土體。對于庫區(qū)滑坡來說，不同的地質(zhì)條件在滑坡形成機(jī)理上具有明顯差異性。

關(guān)于系統(tǒng)工程素養(yǎng)，由于系統(tǒng)工程對象的復(fù)雜性，往往涉及哲學(xué)、心理學(xué)、社會科學(xué)、人文科學(xué)、自然科學(xué)、工程技術(shù)等等眾多領(lǐng)域，需要頂層設(shè)計(jì)、過程控制、綜合集成等，僅僅有科學(xué)素養(yǎng)是不夠的，我認(rèn)為有這樣幾個方面，一是科學(xué)素養(yǎng)；科學(xué)素養(yǎng)是基礎(chǔ)，科學(xué)素養(yǎng)是對從事系統(tǒng)工程研究和實(shí)踐的基本要求。

庫區(qū)堆積層滑坡的直接誘因主要是蓄水期的水位大幅度上升和運(yùn)行期內(nèi)水位波動與降雨的耦合效應(yīng)( Chen et al.，2018) 。蓄水是影響庫岸邊坡穩(wěn)定性的主要水動力型因素，水電站投入運(yùn)行之后，庫水位的大幅度上升會導(dǎo)致大量庫水滲入堆積層，改變堆積層內(nèi)部的含水狀態(tài)，同時抬升邊坡內(nèi)部的地下水位。由于堆積層的滲透性一般不足以讓地下水位的抬升速度適應(yīng)庫水位的上升速度，會在邊坡內(nèi)部形成不穩(wěn)定的瞬態(tài)滲流。瞬態(tài)滲流和入侵庫水的作用會降低堆積層內(nèi)巖土體的力學(xué)強(qiáng)度，特別是滑帶附近土體抗剪強(qiáng)度的降低，不利于邊坡穩(wěn)定性。從力學(xué)行為的改變來看，瞬態(tài)滲流會在堆積層內(nèi)部產(chǎn)生與滲流方向相同的滲流壓力。滲流壓力是否有利于邊坡的穩(wěn)定性需要通過計(jì)算判斷。盡管滲流壓力和外部靜水壓力的升高可能會增加沿滑動面的抗滑力，但是一些力學(xué)行為的其他變化仍然會不利于邊坡的穩(wěn)定性，比如滑動面上部的巖土體由于含水量的上升會導(dǎo)致浮托力的增加。水庫蓄水后造成的滑坡案例非常多，三峽水電站、錦屏一級水電站、大崗山水電站等蓄水后庫區(qū)都出現(xiàn)了數(shù)量和規(guī)模不等的滑坡，圖4 給出了毛爾蓋水電庫區(qū)蓄水后出現(xiàn)的滑坡災(zāi)害無人機(jī)航拍情況。

圖4 蓄水對于水動力型滑坡的影響Fig. 4 Influence of impoundment on water-induced landslide

從2017 年茂縣滑坡、2018 年白格滑坡失穩(wěn)過程中可以發(fā)現(xiàn)，在長期不利地質(zhì)條件作用后，斜坡的穩(wěn)定性接近于極限平衡狀態(tài)，極可能在小規(guī)模降雨或人工擾動下而導(dǎo)致災(zāi)難性滑坡災(zāi)害的發(fā)生，滑坡的臨界降雨量是一個值得深入研究的問題。

庫區(qū)巖質(zhì)滑坡主要是地層中軟巖、軟弱結(jié)構(gòu)面受到水力劣化作用而誘發(fā)的滑坡，可分為順層巖質(zhì)滑坡和反傾巖質(zhì)滑坡，其滑坡機(jī)理略有不同。順層巖質(zhì)滑坡一般沿著軟弱結(jié)構(gòu)面或者軟弱夾層滑動，反傾巖質(zhì)滑坡滑動面的形成是由于邊坡長期在自重應(yīng)力作用下發(fā)生彎曲－傾倒變形，產(chǎn)生貫通的破裂面。水庫巖質(zhì)滑坡的主要誘因有蓄水和強(qiáng)降雨。蓄水和強(qiáng)降雨的作用范圍不同，蓄水主要影響抬升后的庫水位以下的坡體，強(qiáng)降雨通過入滲坡面和裂縫影響表層巖體，實(shí)質(zhì)上都是水與巖體的相互作用，導(dǎo)致沿滑動面的抗剪力減小，最終誘發(fā)滑坡。

STEM教育注重探究式的學(xué)習(xí)方法，區(qū)別于傳統(tǒng)教育的單一式灌輸教育，其通過教師的引導(dǎo)輔助，使得學(xué)習(xí)者可以通過自身思考，與他人合作自主建構(gòu)問題答案，習(xí)得相關(guān)領(lǐng)域的知識以及解決問題的方法，培養(yǎng)問題解決能力、合作交流能力、創(chuàng)造力等；STEM教育注重將學(xué)習(xí)者置于真實(shí)的問題情境下，通過項(xiàng)目或問題的設(shè)置，將答案及解決途徑開放給學(xué)習(xí)者，讓學(xué)習(xí)者通過結(jié)隊(duì)探索、搜集分析資料等一系列學(xué)習(xí)活動，解決在特定情境中的問題及項(xiàng)目[2]。

2.2 降雨滑坡形成機(jī)理

降雨型滑坡主要指由降雨直接誘發(fā)的滑坡災(zāi)害( Au，1998; 劉禮領(lǐng)等，2008) 。單次強(qiáng)降雨直接引發(fā)的滑坡主要以土質(zhì)滑坡為主，對于大型巖質(zhì)滑坡，一般都要經(jīng)歷長期的累積開裂與變形過程，其結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性不斷降低，并在短期降雨作用下斜坡內(nèi)部水文條件發(fā)生改變，而導(dǎo)致最終的破壞。

圖5 水庫堆積層滑坡的多因素耦合效應(yīng)Fig. 5 Coupling effect of multi factors for reservoir landslide on accumulated formation

不利的地質(zhì)構(gòu)造背景與不良巖土體結(jié)構(gòu)特性是發(fā)生大型巖質(zhì)滑坡的先決條件，斜坡內(nèi)部的斷層、軟弱夾層、原生結(jié)構(gòu)面往往對巖質(zhì)滑坡起控制性作用。在長期不利地質(zhì)作用下( 自重、地震動力、降雨入滲、冰川融雪、凍融循環(huán)、卸荷風(fēng)化等) ，斜坡逐漸產(chǎn)生變形破壞( 例如裂縫擴(kuò)展、結(jié)構(gòu)面張開、蠕動變形以及滑動面錯動等) ，斜坡的穩(wěn)定性不斷降低并趨于極限失穩(wěn)狀態(tài)，最終短期強(qiáng)降雨導(dǎo)致巖土體強(qiáng)度參數(shù)降低和內(nèi)部孔隙水壓發(fā)生變化，最終誘發(fā)滑坡的發(fā)生。

2018 年10 月11 日發(fā)生的金沙江白格滑坡是典型的由長期地質(zhì)作用和短期降雨誘發(fā)的巖質(zhì)滑坡。白格滑坡所在區(qū)域是典型的高山峽谷地形，地形坡度大( 30°～50°) ，斜坡表面覆蓋有深厚第四系現(xiàn)代河流沖積堆積層和冰磧堆積層，基巖為元古界雄松群( Ptxna) 片麻巖組，巖體韌性變形強(qiáng)烈。在長期自重、降雨和冰雪消融作用下，斜坡出現(xiàn)了明顯大變形破壞現(xiàn)象。如圖6a 所示，從2011 年4 月4 日拍攝的衛(wèi)星圖上已經(jīng)可以看出明顯的變形破壞現(xiàn)象，斜坡后緣出現(xiàn)明顯拉裂錯臺，寬度達(dá)6 ～10 m，穿過滑坡區(qū)的村民小路錯位明顯，小型崩塌體廣泛分布，修建于滑坡影響區(qū)的村民房屋、圈養(yǎng)牲口的臨時建筑等出現(xiàn)明顯變形開裂現(xiàn)象，截止滑坡前，村民均已搬遷離去。在長期蠕變大變形過程中，巖土體的抗剪強(qiáng)度不斷降低，結(jié)構(gòu)面不斷擴(kuò)展貫通，斜坡穩(wěn)定性不斷降低到趨于極限平衡狀態(tài)。在滑坡發(fā)生前10 d 里，白格所在區(qū)域連續(xù)發(fā)生了多場降雨，累積降雨量超過45 mm，連續(xù)的降雨導(dǎo)致巖土體內(nèi)部水文條件發(fā)生改變，最終觸發(fā)了滑坡，如圖6b 所示。

中國特色社會主義進(jìn)入新時代，黨的十九大在新的歷史起點(diǎn)上對新時代堅(jiān)持和發(fā)展中國特色社會主義作出重大戰(zhàn)略部署。為了適應(yīng)新形勢、吸納新經(jīng)驗(yàn)、確認(rèn)新成果，現(xiàn)行憲法進(jìn)行了第五次修改，作出新的調(diào)整。這次修改把黨的十九大確定的重大理論觀點(diǎn)、方針政策和一系列治國理政新理念新思想新戰(zhàn)略特別是習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想載入國家根本法，對黨和國家事業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義，對中國憲法學(xué)的繁榮發(fā)展同樣具有劃時代的偉大意義，使憲法學(xué)研究可以在中國語境和時代特點(diǎn)下，通過本土化的知識提煉和原創(chuàng)性的理論貢獻(xiàn)，構(gòu)建起具有中國特色的社會主義憲法學(xué)體系。

圖6 金沙江白格滑坡Fig. 6 The Baige landslide on the Jinsha River

運(yùn)行期庫水位波動和降雨對堆積層內(nèi)部的滲流場和應(yīng)力場的影響是一個動態(tài)過程，水位變化速率的大小對邊坡穩(wěn)定性的影響具有決定性作用。如圖5 所示，當(dāng)庫水位緩慢下降時，堆積層內(nèi)地下水位的下降速率可以適應(yīng)庫水位的下降速率?？紫端某浞譂B出使得邊坡維持穩(wěn)定的滲流狀態(tài)，孔隙水壓得以消散。當(dāng)庫水位驟降時，堆積層內(nèi)地下水位的下降速率難以跟得上庫水位的下降速率?？紫端臐B出不足導(dǎo)致邊坡內(nèi)出現(xiàn)不穩(wěn)定的瞬態(tài)滲流，孔隙水壓不能得到及時消散。此時瞬態(tài)滲流產(chǎn)生的滲流壓力方向是沿著滑動方向，增加沿著滑動面的牽引力。然而，緊跟庫水位驟降之后的庫水位上升會減弱庫水位驟降對堆積層邊坡的不利影響。當(dāng)庫水位恢復(fù)到設(shè)計(jì)蓄水位，反向滲流會降低滲透壓力和恢復(fù)外部的靜水壓力，進(jìn)而增加沿著滑動面的抗滑力?，F(xiàn)實(shí)中水庫的水位調(diào)度按照規(guī)范進(jìn)行，出現(xiàn)水位驟降的情況很少，實(shí)際上，降雨和水位下降的耦合效應(yīng)是庫區(qū)滑坡變形和破壞的實(shí)際誘因，其作用機(jī)制被認(rèn)為有:( 1) 強(qiáng)降雨導(dǎo)致大量雨水入滲坡內(nèi)，抬升地下水位，導(dǎo)致邊坡內(nèi)水力響應(yīng)滯后的增強(qiáng); ( 2) 水位下降時，由于邊坡前緣的負(fù)孔隙水壓值增大導(dǎo)致雨水入滲過程得到增強(qiáng)，淺層出現(xiàn)局部過飽和現(xiàn)象，產(chǎn)生正孔隙水壓。降雨和水位變動的耦合效應(yīng)與滑坡體的規(guī)模、土水特征曲線和滲透性能等有關(guān)，仍需要大量研究工作去弄清。

3 水動力型滑坡運(yùn)動過程及致災(zāi)影響

斜坡失穩(wěn)后的滑坡動力過程非常復(fù)雜，尤其是特大型高位滑坡，在運(yùn)動過程中可能會產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊破碎和沿程侵蝕鏟刮現(xiàn)象，將導(dǎo)致滑坡運(yùn)動性態(tài)的改變和堆積方量的增大，水的存在會加劇滑坡沿程侵蝕鏟刮作用以及導(dǎo)致運(yùn)動性態(tài)向流態(tài)化轉(zhuǎn)變而造成更遠(yuǎn)的運(yùn)動距離和更廣的致災(zāi)范圍( 郝明輝等，2014; 張偉鋒，2015; Wang et al.，2016; 吳鳳元，2017; 王畯才，2018) 。

3.1 滑坡運(yùn)動碎屑化

大型高位滑坡失穩(wěn)后，滑坡脫離體下墜并獲得較大速度，當(dāng)高速滑坡脫離體與基底發(fā)生接觸后，由于速度的突然改變，脫離體會受到強(qiáng)烈的沖擊碰撞而解體破碎，滑坡脫離體的破碎程度與巖體的節(jié)理裂隙發(fā)育程度和物理力學(xué)性能有關(guān)。在巖體的碰撞破碎過程中，沖擊荷載并非均勻的作用于巖體上。這是由于巖體中已發(fā)育的節(jié)理裂隙改變了內(nèi)部的應(yīng)力分布，在節(jié)理裂隙處產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，使大部分的沖擊能量被節(jié)理裂隙附近的巖塊所吸收。因此，當(dāng)巖體因沖擊碰撞發(fā)生解體破碎時，首先會使巖體內(nèi)部已發(fā)育的節(jié)理裂隙發(fā)生擴(kuò)展和相互貫通。此外巖塊的破碎與加載條件也有關(guān)，隨著加載( 碰撞)頻率的增大，巖塊的塑性性能減弱而脆性性能增強(qiáng)，破碎形式發(fā)生改變，破碎程度明顯加大。

(二)在鎮(zhèn)街層面，非稅收入預(yù)算編制形式化，鎮(zhèn)街在非稅收入預(yù)算編制方面嚴(yán)肅性較差，鎮(zhèn)街在非稅收入預(yù)算編報(bào)時不夠精準(zhǔn)，部分非稅收入沒有預(yù)算，支出也沒有計(jì)劃，無計(jì)劃無預(yù)算問題突出，使得預(yù)算的約束力形同虛設(shè)。管理基礎(chǔ)薄弱且執(zhí)行力不強(qiáng)，鎮(zhèn)街收取非稅收入直接繳入財(cái)政所賬戶，待需要上繳時再上繳財(cái)政專戶，在執(zhí)收過程中，有的先上繳再征收、手續(xù)不夠完備。票據(jù)管理不夠規(guī)范，有的票據(jù)的領(lǐng)用使用沒有規(guī)范的程序進(jìn)行監(jiān)管，有的未能嚴(yán)格執(zhí)行“交舊領(lǐng)新”的管理制度，有的鎮(zhèn)街票據(jù)填開不夠規(guī)范。

滑坡脫離體運(yùn)動破碎后轉(zhuǎn)化為顆粒物，在與基底物質(zhì)的相互作用過程中夾帶、包裹基底碎屑物從而轉(zhuǎn)化為碎屑流，滑坡脫離體的運(yùn)動性態(tài)發(fā)生改變甚至表現(xiàn)出明顯的流態(tài)化特征，導(dǎo)致滑坡的運(yùn)動距離明顯加大( Davies et al.，1999; 郝明輝等，2015) ，如2017 年茂縣滑坡的碎屑化特征就十分明顯( 圖7) 。對于水動力型滑坡來說，基底物質(zhì)的含水量往往較高，水的出現(xiàn)會對滑動接觸面起到明顯潤滑作用，滑動阻力降低，可能導(dǎo)致更遠(yuǎn)的運(yùn)動距離和更大的致災(zāi)影響。

圖7 茂縣滑坡運(yùn)動碎屑化特征Fig. 7 Fragmentation phenomenon in the Maoxian landslide

3.2 滑坡沿程侵蝕放大

老齡化會不利于一些新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。當(dāng)老年人口過多時，主要消費(fèi)品與養(yǎng)老有關(guān)，而老年人對高新技術(shù)產(chǎn)品的需求較低且更加偏好現(xiàn)有已經(jīng)使用習(xí)慣的產(chǎn)品。老年人口對新興產(chǎn)業(yè)的接受程度低，且老年人口占人口比重大。導(dǎo)致社會整體對于新興技術(shù)的需求量大幅減少，產(chǎn)業(yè)積極性也因此減弱，逐漸衰落，使產(chǎn)業(yè)對青年人的重視轉(zhuǎn)移到對老年人的重視。例如日本曾經(jīng)有著極大影響力的高科技公司，三洋、松下、富士通等，在十余年間漸漸淡出人們視野，老齡化可能會在某種程度上限制當(dāng)?shù)氐母咝录夹g(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不利于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和企業(yè)的創(chuàng)新。

當(dāng)有降雨發(fā)生或其他形式的水存在時，基底物質(zhì)的性狀將會發(fā)生較大的改變?；滤樾剂髟谏喜窟\(yùn)動時，高速運(yùn)動體會沖切、壓縮土體，造成基底物質(zhì)內(nèi)部的土壓力及孔隙水壓突然升高，甚至出現(xiàn)負(fù)孔隙水壓力，從而更易導(dǎo)致基底物質(zhì)的剪切破壞，同時在水流的作用下，基底物質(zhì)更易被上部運(yùn)動體所攜帶走，滑坡運(yùn)動沖切鏟刮效應(yīng)明顯加劇。內(nèi)部土壓力和孔隙水壓的急劇升高會導(dǎo)致基底物質(zhì)的剪切破壞程度和范圍都會加大，從而造成更為強(qiáng)烈的沖切鏟刮作用結(jié)果。2000 年西藏易貢滑坡就是一個典型的高速遠(yuǎn)程滑坡案例( 圖8) ?；磪^(qū)海拔在5000 m 以上，體積約為3×107m3，墜落的滑坡脫離高速碰撞后瞬速轉(zhuǎn)化為碎屑流，并對運(yùn)移路徑表面堆積物產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊鏟刮作用，由于降雨和冰山融雪作用使得基底物質(zhì)含水率較高，滑坡碎屑流呈現(xiàn)明顯流態(tài)化特征，加大了沖擊鏟刮效應(yīng)和減小了滑坡阻力，最終的滑坡運(yùn)動距離超過10 km，體積約為3×108m3的滑坡體涌入易貢河，滑坡運(yùn)動過程沿程侵蝕放大效應(yīng)明顯，大量的滑坡堆積物最終堵塞河道并形成易貢堰塞湖，隨后的堰塞湖潰決洪水影響下游河段超長距離并造成了重大的災(zāi)害損失。

The general solutions of the LG modes, the eigensolutions upl to the paraxial wave equation in cylindrical coordinates, have the form:

圖8 易貢滑坡運(yùn)動過程和沖擊鏟刮效應(yīng)Fig. 8 Traces of scraping and erosion for water-induced landslide with a case in Yigong landslide

3.3 滑坡致災(zāi)影響

水動力型滑坡災(zāi)害的頻繁發(fā)生給人類生產(chǎn)生活構(gòu)成了極大的威脅，不僅會阻礙社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時還會造成不利的社會影響。水動力型滑坡在形成演化、動力演進(jìn)、堆積致災(zāi)存在顯著的不確定性和差異性等，復(fù)雜的系統(tǒng)性問題給早期識別、監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評估、防控減災(zāi)以及應(yīng)急處理等工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。水動力型滑坡造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

( 1) 對構(gòu)筑物的影響。主要包括對交通線路( 公路、隧道、橋梁等) 、生活建筑物和生產(chǎn)建筑物的作用( 圖9) 。水動力型滑坡的影響范圍廣泛，除了滑坡體覆蓋范圍，還有滑坡體周邊地區(qū)，沿程運(yùn)動范圍和堆積區(qū)域( 王麗君，2013) 。

首先設(shè)計(jì)跟蹤微分器.由于后續(xù)非線性狀態(tài)誤差反饋控制律設(shè)計(jì)中需要系統(tǒng)擺角控制誤差及其微分信號，同時也為了限制誤差信號的變化率，柔化控制誤差信號及其變化率，系統(tǒng)跟蹤微分器設(shè)計(jì)為

圖9 水動力型滑坡對于構(gòu)筑物的影響Fig. 9 Influence of water-induced landslides on construction

2017 年茂縣滑坡是典型的受長期地質(zhì)演化和短期降雨作用而誘發(fā)的深層基巖滑坡。在1933 年疊溪大地震和1976 年松潘大地震作用下，斜坡已經(jīng)明顯受損，邊坡可見多條拉裂縫和局部垮塌，在2008 年汶川大地震遠(yuǎn)場擾動和長期自重作用下拉裂縫不斷擴(kuò)展，加之多年凍融循環(huán)、間歇性降雨或融雪產(chǎn)生的水力致壓影響，邊坡的穩(wěn)定性逐漸劣化并趨于極限失穩(wěn)狀態(tài)，斜坡失穩(wěn)前的1 個月里出現(xiàn)了多起短期強(qiáng)降雨，最終引發(fā)了特大型深層巖質(zhì)滑坡災(zāi)害( 圖3d) 。

冠心病患者臨床中發(fā)病率高,比較多見,在老年群體中,冠狀動脈出現(xiàn)狹窄和阻塞癥狀,導(dǎo)致了患者的心肌細(xì)胞缺血,引起了心絞痛癥狀。無癥狀性心肌缺血是患者的心肌缺血但是沒有相關(guān)的癥狀出現(xiàn)。這類患者的臨床癥狀缺乏典型性和特異性,因此患者的病情無法察覺,繼續(xù)進(jìn)行劇烈的活動,容易導(dǎo)致心悸,嚴(yán)重的還會猝死,這屬于隱匿性的冠心病。臨床中對無癥狀心肌缺血需要進(jìn)行深入研究,找到可靠的早期確診方式,讓患者的臨床治療有據(jù)可行。

水動力型滑坡除了直接造成危害，還會帶來相關(guān)次生或衍生災(zāi)害( 災(zāi)害鏈) ，主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

NarBand方法基于頻率分辨率來估計(jì)系統(tǒng)阻尼，然后得出有關(guān)模態(tài)振型，進(jìn)而計(jì)算出系統(tǒng)模型的極點(diǎn)，對模態(tài)進(jìn)行比例換算，模態(tài)固有頻率如表4所示，模態(tài)指示函數(shù)法分析所得各階模態(tài)振型如圖9所示，置信度MAC值如表5所示。

①對于庫區(qū)滑坡，災(zāi)害發(fā)生時大體積的巖土體在短時間內(nèi)以高速度落入水庫中可能形成涌浪，給附近地區(qū)及水利水電工程造成較大的危害。涌浪的形成和傳播是一個復(fù)雜的過程，主要受滑坡體形態(tài)特征、滑坡入庫持續(xù)時間、水庫地形和水深等因素的影響。涌浪一旦形成，會對災(zāi)害點(diǎn)周邊地區(qū)形成即時性危害，如擊毀對岸的生活建筑物、種植區(qū)和交通設(shè)施，影響過往船只的通行等。涌浪形成以后，會向上下游傳播，加大橫向流速，形成局部回流和倒流，惡化了沿程航道水流條件，甚至中斷航運(yùn)。當(dāng)涌浪傳播到壩前，具有巨大動能的波浪沖擊壩身，對壩體穩(wěn)定性造成威脅，甚至導(dǎo)致潰壩; 如果此時的波浪高度接近或超過壩高時，可能造成壩頂漫水，在下游形成嚴(yán)重的水害。2015 年6 月24 日，重慶市巫山縣三峽水庫大寧河左岸發(fā)生體積約為2.3×105m3的紅巖子滑坡，引發(fā)波浪高度約為5.0 ～6.0 m 的涌浪，擊沉13 艘船只，造成2 人死亡，6 人受傷( Zhou et al.，2016) ; 1963 年10 月9 日，意大利瓦伊昂水庫左岸發(fā)生體積約為2.4×108m3的特大型滑坡，形成250 m 的巨型涌浪，傳播至1.4 km 遠(yuǎn)處的壩址時，波浪高度仍有70 m，造成數(shù)億美元的經(jīng)濟(jì)損失，2600多人死亡失蹤。

②對于降雨型滑坡，尤其是高位山體滑坡，災(zāi)害發(fā)生時大體積的巖土體在啟動和沿坡面運(yùn)動過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。部分動能使滑坡體在沖擊碰撞障礙物后崩解轉(zhuǎn)換為碎屑狀或碎塊碎屑流，另一部分動能則轉(zhuǎn)換為碎屑流的運(yùn)動速度。在繼續(xù)沿程運(yùn)動過程中，碎屑流對基底的固體物質(zhì)持續(xù)產(chǎn)生鏟刮侵蝕效應(yīng)，不斷放大碎屑流的體積和速度，進(jìn)而加大碎屑流的破壞力。當(dāng)碎屑流運(yùn)動匯入河道后會堵塞河道，甚至演化為堰塞湖災(zāi)害( Zhou et al.，2013) 。如圖10 所示，2017 年6 月24 日，四川省茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村發(fā)生由降雨誘發(fā)體積約為4.5×106m3的大型滑坡，最終堆積方量約為1.3×107m3，摧毀坡腳的新墨村，導(dǎo)致83 人死亡失蹤，堵塞河道長達(dá)1000 m( Hu et al.，2019) 。

圖10 茂縣滑坡碎屑流的影響:( a) 災(zāi)前; ( b) 災(zāi)后Fig. 10 Impact of the Maoxian landslide

4 水動力型滑坡預(yù)警識別與防控減災(zāi)

水動力型滑坡從發(fā)育、破壞、運(yùn)動再到最終堆積整個災(zāi)害的發(fā)生過程，具有偶然性和復(fù)雜性，同時也給人類生命、財(cái)產(chǎn)安全和社會穩(wěn)定帶來巨大的威脅。“如何識別潛在的滑坡發(fā)生區(qū)域?”以及“如何作出有效的防控措施?”已經(jīng)成為全世界人民共同關(guān)注的難題。

4.1 早期識別

潛在滑坡體的早期識別是研究、分析、評價和預(yù)測水動力型滑坡的基礎(chǔ)工作?；碌脑缙谧R別是個復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，首先需要對區(qū)域滑坡危險(xiǎn)性進(jìn)行判識。具有不利地質(zhì)構(gòu)造背景和不良巖土體結(jié)構(gòu)的區(qū)域是大型滑坡的易發(fā)區(qū)，借助遙感、無人機(jī)等先進(jìn)的遙測手段獲取大范圍地形地貌特征，并通過現(xiàn)場調(diào)研和地理勘察等手段獲取地形地質(zhì)構(gòu)造背景，基于滑坡孕育及時空分布特性規(guī)律分析，可以發(fā)現(xiàn)圈定具有滑坡潛能的危險(xiǎn)區(qū)域。

典型滑坡的早期定量識別是極具挑戰(zhàn)性的工作。如圖11 所示，滑坡發(fā)生前一般都具有典型前兆，如大變形、沉降、開裂破壞、小規(guī)模崩塌、樹木傾倒、坡腳出溢點(diǎn)水渾濁等，可借助遙感、無人機(jī)、雷達(dá)、三維激光掃描等先進(jìn)手段，獲取高分辨率空間影像和三維模型信息，通過不同時期空間影像或模型信息的比對解譯，獲取斜坡體的形貌變化和變形時空演化規(guī)律，并結(jié)合現(xiàn)場地形地質(zhì)特性，綜合考慮后最終圈定識別滑坡體。

圖11 茂縣滑坡早期破壞特征Fig. 11 Deformation and failure characteristics in early Maoxian landslide

水庫初期蓄水及前幾個蓄水周期內(nèi)是水動力型滑坡尤其是庫區(qū)滑坡的高發(fā)期。由于庫水位的突然變化，導(dǎo)致巖土體受水的浸泡而軟化，且斜坡體內(nèi)部的滲流場發(fā)生改變，而滲流場達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)需要較長的時間周期，這期間水的不利影響較為明顯，極易誘發(fā)庫區(qū)滑坡。因此在水庫前期運(yùn)行過程中，庫岸滑坡的早期識別顯得尤為重要，加強(qiáng)庫區(qū)監(jiān)測和巡查，及早制定應(yīng)急預(yù)案是防止庫區(qū)滑坡的有效手段。另外做好滑坡早期識別的宣傳工作，發(fā)動群眾力量“群測群防”有時候可達(dá)到事半功倍的效果。

4.2 監(jiān)測預(yù)警

滑坡監(jiān)測預(yù)警是最重要的防范手段之一，也是制定工程或非工程措施的基礎(chǔ)。水動力型滑坡的監(jiān)測主要可分為變形監(jiān)測和水文監(jiān)測，通過記錄潛在危險(xiǎn)源的變形演化過程或者水動力型驅(qū)動因素的作用強(qiáng)度，在災(zāi)害發(fā)生前及時做出安全警告，提前做出應(yīng)對措施，有利于避免或減輕災(zāi)害對人類生命和財(cái)產(chǎn)造成的損失。

變形監(jiān)測可分為為表面變形監(jiān)測和深部相對位移監(jiān)測。傳統(tǒng)的表面變形監(jiān)測如全站儀、位移計(jì)、測縫計(jì)、GNSS 系統(tǒng)等主要通過監(jiān)測潛在滑坡區(qū)表面特征點(diǎn)位移的時間序列，InSAR、三維激光掃描、機(jī)載雷達(dá)等則可以獲取變形區(qū)整個三維變形場的演化情況( 圖12) 。深部相對位移是通過測斜孔等儀器獲得側(cè)向變形值，進(jìn)而判斷深部是否發(fā)育滑動面。水文監(jiān)測則是通過雨量計(jì)、水位計(jì)、孔壓計(jì)等獲取滑坡區(qū)降雨量、地下水位、庫水位以及孔隙水壓等水文值變化情況，用于滑坡失穩(wěn)的輔助判斷。

圖12 基于三維激光掃描的丹巴開頂變形體三維整體變形分布情況Fig. 12 3D deformation distribution features of Kaiding landslide in Danba County

滑坡預(yù)警一般基于表面及深層變形、孔隙水壓、地下水位等監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測以及發(fā)布預(yù)警信息。然而，水動力型滑坡是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，不僅受到斜坡地形地質(zhì)的影響，同時受到外部動因的影響( 人工擾動、地震、爆破開挖等) ，不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)、不同的水動力條件( 降雨與水位變動) 的滑坡變形破壞過程存在很大的差異，難以采用單一的指標(biāo)和統(tǒng)一的判據(jù)進(jìn)行預(yù)警，如何更科學(xué)地進(jìn)行滑坡預(yù)警值得深入思考與探索。在未來，或許可以利用人工智能和大數(shù)據(jù)等手段，通過大量實(shí)際滑坡多源長序列監(jiān)測數(shù)據(jù)的融通、學(xué)習(xí)及深入挖掘等，把所有影響滑坡形成的內(nèi)外部因素均能統(tǒng)一考慮進(jìn)去，形成具備自主學(xué)習(xí)功能的滑坡智能預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)方法。

4.3 防控減災(zāi)

滑坡從開始發(fā)育到失穩(wěn)破壞是一個長期的地質(zhì)演變、劣化過程，一旦大規(guī)模巖土體失穩(wěn)，影響范圍廣泛，破壞程度驚人，因此通過科學(xué)合理的滑坡防治措施，將災(zāi)害損失降到最低，是具有非常重要現(xiàn)實(shí)和工程意義的( 謝和平等，2018) ?；路乐畏浅?fù)雜，涉及到工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)民生、社會等多方面因素，需要通過非工程措施和工程措施的綜合運(yùn)用，才能達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的( 黃潤秋，2003) ( 圖13) 。

Research on the Transmission Mode of Offshore Wind Farm ZHENG Ming，WANG Changhong(99)

圖13 水動力型滑坡的治理Fig. 13 Management of water-induced landslides

4.3.1 非工程措施

非工程措施的本質(zhì)目的是讓人類遠(yuǎn)離水動力型滑坡的影響區(qū)域，從而盡量降低損失，主要包括隱患排查、交通管制、安全警示和搬遷移民等。對于災(zāi)害發(fā)生概率較大的潛在滑坡影響區(qū)，首先需對滑坡在失穩(wěn)破壞、運(yùn)動、堆積、誘發(fā)涌浪過程中可能影響的范圍進(jìn)行預(yù)估，再對影響區(qū)域內(nèi)的居民進(jìn)行疏離搬遷。對于庫區(qū)滑坡，可以通過對水庫調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免庫水位大變幅頻繁波動來盡量降低水位變化對庫岸邊坡的穩(wěn)定性造成影響。一旦庫區(qū)邊坡出現(xiàn)變形破壞現(xiàn)象，應(yīng)該避免通過降低庫水位或升高庫水位等方式以期達(dá)到控制滑坡變形的目的，重點(diǎn)應(yīng)該做好非工程避險(xiǎn)以及工程加固處理措施。

4.3.2 工程措施

工程性措施的主要目的是通過增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性和減弱外力因素對于巖土體的作用強(qiáng)度來增加滑坡體的穩(wěn)定性，或通過緩解滑坡對人類、自然環(huán)境等造成的影響來降低損失。典型的工程措施包括:(1) 加固措施，主要包括網(wǎng)噴支護(hù)、錨固、框格梁、主動防護(hù)網(wǎng)和抗滑樁等，并輔助以生態(tài)修復(fù)措施促進(jìn)水土保持; ( 2) 被動防護(hù)網(wǎng)和擋土墻等防護(hù)工程;( 3) 阻水和排水工程，用以增強(qiáng)岸坡對于地表徑流和地下水的排出，減弱水流對于巖土體的沖刷侵蝕;( 4) 局部支護(hù)、開挖、削坡減載和壓腳，局部支撐與挖方一般是針對巖質(zhì)岸坡，通過改善圍巖的完整性以增強(qiáng)岸坡的穩(wěn)定; ( 5) 另外可通過道路改線( 利用隧洞饒避、遠(yuǎn)離正常蓄水位線等) 、移民搬遷等避開庫區(qū)滑坡災(zāi)害的影響。

W=[WC1×[We11, We12, We13, We14], Wc2×[We21, We22, We23, We24], Wc3×[We31, We32, We33]]=[0.036, 0.138, 0.095, 0.061, 0.214, 0.182, 0.049, 0.085, 0.056, 0.024, 0.060]

水動力型滑坡，尤其是庫區(qū)滑坡是典型的由人為因素改變斜坡的自然條件而觸發(fā)的滑坡，因此可以通過從水庫建設(shè)前期的設(shè)計(jì)規(guī)劃開始就對庫區(qū)滑坡進(jìn)行深刻考慮和防范來降低損失。目前修建的水庫，由于受到經(jīng)濟(jì)、社會等條件限制，水庫復(fù)建公路、還建設(shè)施、移民安置等都離庫區(qū)蓄水位線較近，容易受到水庫蓄水的影響，頻繁發(fā)生的庫區(qū)滑坡給交通、庫區(qū)人民的生活帶來較大的不便。在未來水利水電工程建設(shè)過程中，可以考慮把庫區(qū)滑坡的危害性作為重點(diǎn)考慮對象，提高復(fù)建道路、基礎(chǔ)設(shè)施、移民安置點(diǎn)到正常蓄水位線的距離，遠(yuǎn)離庫區(qū)滑坡影響區(qū)。

5 結(jié) 論

水動力型滑坡是指在冰川融雪、降雨、水位變動、地表徑流及地下水活動等水動力因素驅(qū)動下而發(fā)生的斜坡巖土體失穩(wěn)災(zāi)害，易發(fā)于松散堆積層、破碎巖體、軟巖和含有軟巖夾層的巖質(zhì)邊坡。地質(zhì)環(huán)境、水文活動以及人類活動干擾等因素的長期作用在水動力型滑坡的孕育過程中起著關(guān)鍵作用。斜坡在各種不利因素的持續(xù)交替作用下，逐漸產(chǎn)生變形破壞，穩(wěn)定性不斷降低并趨于極限失穩(wěn)狀態(tài)，最終在短期水文條件的改變下而引發(fā)整體失穩(wěn)破壞。斜坡失穩(wěn)后的動力過程非常復(fù)雜，尤其是特大型高位滑坡，在運(yùn)動過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的顆粒破碎和沖擊鏟刮效應(yīng)，導(dǎo)致滑坡運(yùn)動性態(tài)的改變和滑坡體積的放大; 水的存在會加劇滑坡沖擊鏟刮作用和運(yùn)動性態(tài)向流態(tài)化轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致更遠(yuǎn)運(yùn)動距離和更廣致災(zāi)范圍。

滑坡的早期識別和監(jiān)測預(yù)警是最重要的防范手段之一，也是制定工程或非工程措施的基礎(chǔ)。水動力型滑坡是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水動力條件的滑坡變形破壞過程存在很大差異，難以采用一個固定的判據(jù)進(jìn)行預(yù)警。水動力型滑坡防治非常復(fù)雜，涉及到工程建設(shè)、經(jīng)濟(jì)民生、社會等多方面因素，需要綜合運(yùn)用工程措施和非工程措施。在未來水利水電工程建設(shè)過程中，應(yīng)重視庫區(qū)滑坡的危害性，復(fù)建設(shè)施的修建應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離庫區(qū)滑坡影響區(qū)。