2020年入汛以来，我国南方多地遭遇暴雨天气，引发多起崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。其中，较为典型的是6月17日发生在四川省甘孜州丹巴县半扇门镇梅龙沟的泥石流灾害，阻断小金川河形成了100万立方米的堰塞湖，并发生溃坝漫流，致使当地房屋、交通、电力、通信等设施遭受不同程度毁坏，2万余人被迫疏散安置。

我国是世界上泥石流灾害最为严重的国家之一，像这样的泥石流灾害每年都会发生。根据《全国地质灾害通报》发布的数据，2017年我国共发生泥石流灾害387起，2018年发生339起，2019年发生599起。每到暴雨季节，泥石流灾害都使我国广大地区特别是西南山区面临严峻考验，平均每年都会因此造成数百人伤亡和数十亿元的经济损失。

如何才能减少泥石流的危害以及由此造成的损失，及时疏散受威胁人群呢？

其中的关键是准确发布泥石流预警信息。

 

泥石流预警的理论基础

地质学家根据长期的研究发现，泥石流的发生具有十分明显的时空规律。从时间上看，它具有明显的季节性特点，与大气降水的关系最为密切，主要集中暴发于每年的汛期，在我国主要出现在6～9月，特别是7、8两个月。从空间上看，我国的泥石流灾害通常发生在西南山区，以四川、甘肃、云南等位于青藏高原边缘地带的省份为主。

之所以形成这样的规律，是因为泥石流灾害的形成需要具备三个基本条件：首先是大量的水源，暴雨、冰雪融水、江湖或水库堤坝溃决等，都有可能成为灾难的诱发因素；其次是需要大量的松散物质，地表草皮遭到破坏、乱砍滥伐、矿山开采时随意堆积矿渣等行为，都可能为泥石流的发生提供物质来源；最后，还需要特殊的地形条件，即山谷必须具有一定的坡度，才能给予固液混合态的物质以一定的动能，促使它们发生流动。

这三个基本条件共同诱发泥石流灾害的形成，其中，地形和地质条件决定了泥石流的发生地点及规模，降雨条件决定了泥石流发生的时间。通过研究上述因素，使得人们对泥石流灾害的预警预报成为可能。但在实践中，研究人员发现，预警比预报更具可操作性。

所谓预报，是对尚未发生的灾害事先做出预测，预报泥石流灾害需要回答何时、何地会发生何种规模的泥石流。目前，我国对地质灾害的预报主要是区域性预报，根据灾害发生的可能性分为四个风险等级，分别以红色、橙色、黄色以及蓝色表示。不过，这种预报属于定性描述，预报的区域范围较大，精确度有限。

相比之下，预警则具有更强的针对性，它是在灾害已经发生但尚未造成破坏之前发出警报，利用短暂的时间差及时疏散人群。这意味着，只要事先确定了泥石流隐患最有可能出现的空间位置，我们就只需要回答何时采取措施避险这一个问题。

从我国的具体情况看，泥石流分布区域广、数量多、形成原因复杂，与其把大量的人力、物力和财力投入到灾后的治理中，不如用预见性的眼光提前做好预警工作，在“防治结合、以防为主”的原则指导下，对泥石流进行预警将成为防灾减灾的有效途径之一。

 

临界雨量预警

强降雨是诱发泥石流灾害的最重要因素，但究竟下多大的雨才会造成泥石流灾害，因地而异。简单来说，在泥石流预警系统中，降雨量只是其中的一个输入因子，输出值则是泥石流的发生概率，但这两者之间并非是简单的线性关系。学者们通常的做法是，根据引发泥石流灾害的历史降雨数据，统计分析之后确定一个阈值，即临界雨量预警，并以此为依据建立预警模型，当降雨量达到或接近阈值时就及时发出预警信号。

世界上很多国家都建立了泥石流灾害临界雨量预警模型，比如，美国国家气象局和美国地质勘探局在1986—1995年建立了泥石流监测系统，不仅监测降水情况，而且关注泥石流沟流域内的土壤含水量、孔隙水压力等其他因素，他们运用该模型在旧金山湾区进行试验并取得了成功。但这些模型仅适用于当地某些地域，适用范围非常窄。

 

 

雨量监测仪

 

除了使用范围狭窄以外，临界雨量预警法面临的最大难题是阈值的设置—阈值设置得太高，有可能出现灾害漏报的情况；阈值设置得太低，有可能出现假预警信号。目前，很多从事泥石流灾害预警研究的学者正致力于解决这一问题，努力构建更具针对性的预警模型。

此外，局部地区的天气变化也会对预警结果的准确性造成比较大的影响。通常情况下，人们会将用于测量雨量的雨量监测仪安装在泥石流沟的物源区或沟头，但在长达数千米甚至数十千米的泥石流沟中，数量有限的雨量监测仪不一定能准确反映整个区域的降水情况。比如，2010年8月7日发生在甘肃舟曲的特大泥石流灾害，就跟局部地区天气异常有密切关系。长期监测结果表明，当地多年平均月降雨量不超过100毫米，但在当时，舟曲局部地区在短短两小时内的降水量就接近100毫米，这原本属于气象预报难题，却给泥石流灾害预警带来了不小的困扰。

 

次声波预警

次声波是频率低于20赫兹的声波，在自然界中广泛存在，地震、火山、海啸、极光、雷击、闪电、流星、雪崩、龙卷风、冰川运动等自然现象以及核爆炸、火炮发射、车船行驶等人类活动都会发出次声波，大象、鲸鱼、老虎等动物也能发出一定频率的次声波。由于次声波的波长很长，可以绕开大型障碍物发生衍射，而且在传播过程中不易被水和大气吸收，能量耗散少，所以可以传播到很远的地方。但是，人类所能听到的声音频率范围是20～20000赫兹，超出这个范围就不易察觉了，而某些动物可以听到的声音频率范围非常广。2004年12月26日，印度洋发生大地震并引发海啸，奇怪的是，在海啸达到亚洲海岸的前几个小时，很多动物就已经逃离了这一地区。有科学家认为，正是因为它们提前感受到了次声波才逃之夭夭。

 

 

次声监测仪

 

人们根据次声波的特点，发明了多种灵敏的次声监测仪，可以用来监测风暴、地震以及核爆炸等，其应用领域十分广泛。

那么，该怎么使用次声监测仪来监测泥石流的发生呢？

泥石流在流动过程中，由于岩石破裂、相互碰撞以及流动物质与沟道之间的撞击和摩擦，会产生具有特定频率、振幅、波形的次声波，使用专业的次声监测仪来捕获到这些次声信号，就可以提前知晓泥石流已经暴发，从而达到预警的目的。

中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所学者章书成等人经研究发现，泥石流发出的次声波的卓越频率（随机振动过程中出现概率最多的频率）为5～15赫兹，其在空气中的传播速度约为344米每秒，远大于泥石流5～15米每秒的运动速度，这意味着报警器能够在泥石流到达之前首先接收到次声信号，从而为人们防灾避险争取到数分钟乃至数十分钟的宝贵时间。

根据这样的基本原理，人们开发了国内首台泥石流次声警报器，并在云南、四川、西藏以及国外多地的实际应用中获得成功。其中，在云南东川蒋家沟监测了5次泥石流，其警报提前量都超过半个小时。不要小看这半个小时，它可以挽救很多人的生命与财产安全。

尽管利用泥石流次声波监测实现对泥石流灾害的预警是可行的，不过，由于次声波的来源十分复杂，为避免发出错报，如何正确区分警报信号和环境噪声干扰显得至关重要。我国学者钟敦伦等人认为，相对稳定持续时长超过30秒的泥石流次声和地声信息，应作为泥石流形成性警报的临界指标，这也意味着泥石流在此时已经形成，应立即发出警告。

 

群测群防的作用

除了上述方法之外，人们还可以通过监测泥石流沟中的土壤含水量、泥水位等因素，或者通过视频监控观察泥石流的运动状况，来获知泥石流的发生与发展情况。对于由高原冰川诱发的泥石流，气温也是监测和预警的重要指标之一。

 

 

土壤含水量监测仪

 

需要说明的是，对泥石流灾害进行预警是一项十分复杂的工作，仅仅依靠单一的监测方法难以取得理想效果，所以，在实际工作中，人们通常需要在同一条泥石流沟内同时安装雨量监测仪、次声监测仪、泥位监测仪、土壤含水量监测仪、视频监测仪等多种仪器，以实现对泥石流全方位、多因素的监测，从而提高预警的准确度。此外，在每年汛期，还需要专业的地质队员在泥石流易发区进行巡查，以便及时发现潜在的灾害征兆。

由于受目前调查精度和研究水平的制约，加之极端气候的影响造成的灾害的动态变化，使得一部分可能存在泥石流隐患的地区尚未被人们发现，也没有被纳入监测预警网络之中，“技防”存在不足之处。并且，由于专业的地质人员数量有限，“人防”也难以做到全天候巡查，所以还需要“群防”的支持。我国学者李傲雯等人对陕西省2003—2018年成功预报的553起地质灾害进行统计后发现，通过专业监测预警体系自动发出警报信号的案例仅占2%左右，有70%左右的案例是由群测群防员最早发出预警信息的，这充分突显了群测群防的重要性。

 

 

“技防+人防+群防”的防灾减灾体系

 

除了采用更先进的预报预警避免泥石流造成的巨大危害之外，居住在山谷里的村民，也需要对泥石流灾害有基本的认识。通常情况下，暴雨或连续降雨数日之后，如果出现洪水突然增大，水体变浑，或者河道突然断流，沟谷深处有巨大的轰鸣声或震动感，即是泥石流暴发的前兆。2017年7月5日晚，云南省贡山独龙族怒族自治县普拉底乡腊咱村遭遇了强降雨。一位细心的村民发现，原本流水的腊咱河竟然在暴雨之夜突然断流，这种奇怪的现象引起了他的注意。他怀疑这很可能是泥石流灾害发生的前兆，于是迅速将情况报告给有关部门，并由政府紧急疏散河道两边的村民。果不其然，河道断流大约50分钟后，大量洪水携带着泥沙冲进河道，堵塞桥涵并冲出桥面，造成道路中断、几十间房屋受损。由于发现及时，该村庄50户181名村民被安全转移，成功躲过一劫。事后分析不难发现，腊咱河突然断流，是由于强降雨引发的山体滑坡堵塞了河道，并在上游形成了堰塞湖，而后，堰塞湖溃决导致泥石流灾害发生。如果村民缺乏这些基本常识，那么后果不堪设想。

我国《地质灾害防治条例》明确规定：“国家鼓励单位和个人提供地质灾害前兆信息。”只有充分发挥村民的群测群防作用，建设一种“人人都是监测员”的防灾预警网络，才能有效弥补专业地质调查和监测预警工作的不足，构建起适合我国国情的全方位、全天候、立体化的“技防+人防+群防”的防灾减灾体系。（骥伏枥）