论地质-环境灾害链: 现象、过程及原理
摘要
自然界中存在大量污染性岩土体, 一旦失稳流滑, 不仅会造成人员伤亡及财产损失, 还将严重污染周边水土环境, 形成兼具地质灾害和环境污染特性的新型灾害链, 对人员-社会-生态环境系统造成巨大影响. 本文基于大量历史事件, 提出了地质-环境灾害链概念, 明确了其组成要素, 探明了其演化过程、分区分层特征及结构, 分析了灾害链类型、成灾模式及控灾因素, 揭示了其放大叠加效应, 最终归纳总结出耦合伴生原理. 研究表明: (1)地质-环境灾害链由潜在孕灾体和潜在污染源、原生地质灾害和近域环境污染、次生地质灾害和区域环境污染及承灾体和污染受体八大要素组成, 是地质灾害链和环境灾害链耦合的结果. (2)其水平演化可归纳为失稳破坏-源强释放(Ⅰ)、流动演化-迁移扩散(Ⅱ)、堰塞淤积-滞留析出(Ⅲ)、洪泛传播-流域污染(Ⅳ)四个分区, 垂向演化可归纳为地表水土污染、包气带污染、饱水带污染三个分层. 各分区分层受灾和污染特征不同, 共同构成空间网状的灾害链结构. (3)灾害链类型可分为地表淤积类(Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型)和流域污染类(Ⅰ-Ⅱ-Ⅳ型、Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ型、Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ型)两大类四小类, 具有相应的成灾模式. 其中, 内部因素主控灾种类型, 外部因素主控链式组合规律, 使灾害链以特定灾种类型出现, 特定规律链式组合, 二者共同影响其发生和演化. (4)地质-环境灾害链放大叠加效应分为地质灾害链、环境灾害链和链间放大叠加效应三类. 灾害链遵循耦合伴生原理, 即：污染性岩土体失稳地质灾害及次生环境污染全过程由灾害污染强度增强、范围增广等放大效应主导, 受多次灾害重复致灾、污染羽叠加等叠加效应影响, 地质灾害链和环境灾害链在时间上接续, 空间上关联, 驱动力一致. 该原理可用矩阵形式表示, 通过迭代计算科学量化放大叠加效应, 以解决特定地质-环境灾害链问题. 本文从灾害链角度出发, 为地质灾害和次生环境污染耦合伴生问题提供基本研究思路和理论依据, 并可为我国重大安全、环境风险源的灾害防控和污染防治工作提供指导建议.