冰峰雪峦入九重,
雪崩滑坡乘蛟龙。
大山也有困累时,
移山造田建奇功。
这首小诗的第二句“雪崩滑坡乘蛟龙”,说的是雪崩、滑坡和泥石流,其实是一个运动过程的不同运动阶段。即为了达到“移山造田建奇功”首先需要把雪山和山坡上的积雪及累赘的土面体沿坡崩滑下来,并顺带把沿途能够携带的土、石和其杂物带到冰川上或山谷里。使冰川长大,令山谷雪水淙淙,为岩石成壤作贡献。然后随着冰川和雪谷的融水或天上的雨水,令山谷、坡上由于风化和滑坡积存下来的泥土和沙石,乘看泥石流的蛟龙,下坡、出谷和去完成填海(湖、河或沟谷)造田的任务了(照片38)。这时有人或许要问,雪崩、滑坡和泥石流运动,干的都是坏事那谈得上填土造田建功呢?不错,在文明社会的许多场合上,它们并不被人们看好,而是视比洪水猛兽可怕得多的自然灾害。它们冲毁建
筑,截断河水,埋压农田和道路,造成人畜和财物的损失。但是,且不要忘了,雪崩、滑坡和泥石流,本来是自然界地球表面层上岩石圈和水圈的一种平衡运动,是按自然规律这一上帝的旨意进行的,它本是在边远山区、远离尘世和与世无争的。而如今,由于人们的干扰和贪婪,迫近了它们的生命形成、发育、运动和沉积区。开山、采矿和修路架桥,拦河筑坝特别是挖洞削坡,破坏植被等等,干扰了它们运移过程的平静和大山安身之命的安宁。人们与自然规律抗争,向自然强行索取,那能不受到自然规律的报复和惩罚!再者,本来雪崩是要把高高雪山上巨厚的积雪,崩落到冰川或山谷中来,让冰川成长和补给山间河流来为人类和动植物服务的。而由泥石流带下来的沙石,可为人们围海(河、湖)造田,为岩田成壤作出贡献(照片39、40)。至少可把山上的沙石免费替人们运到山下,提供建设用料的方便(照片41)。如果,让高高雪山上的雪一直存在高山上,它就会变成冰冷和魔鬼的化身,人们想从它身上得到一滴清水以滋润土地和禾苗那都是妄想。而且积雪如一直冻在雪山上,没有雪崩搬运下来,老天爷的雪又一直在下,山一直在长高,那非得把青天戳出个窟隆来不可。那时,飞机就要像地上的汽车,到处躲着行人与障碍物那样,躲着
一座座的高山,那就危险了。因为飞机比汽车要快得多,山又比一般障碍物大得多。至于滑坡把山坡上感到累赘的岩土体割舍下来,可为人们造地、建屋和移山修路作贡献。要不许多山区还得出现多少个“愚公”,去整年挖山不止。再说大家都去挖山,不种庄稼了,吃啥呢?至于人们把本不该修路或不该取土的山脚下取土或为节省筑路投资采用开山过堑和半填半挖路基断面,挖断山脉,令山体失去山根的支撑而失稳和滑塌,或在本来不是太结实的土山,碎岩坡上建工厂、修烟囱,让山坡不胜其负而坍塌或滑移(照片42)。这是人们贪心或眼光不到之病,这怎能怪大山和滑坡呢。何况大山整天受着风吹,日晒和雨水冲刷,随地球整天不息地转动,也和人一样,也是会累的,会发困和打盹的。有人会说,大山怎会和人一样呢?它是死的,是由土壤、岩石和草木堆积而成的,是无生命的,或说是非生物的。说大山是非生物,这是对的。但说它是无生命,是死人一般,一动不动,那就错了。大山是地球表面土壤和岩石圈的重要组成部份,不要说大气整天的生风、作雨、起雷和结冰,令大山整日受到风吹、日晒、冰冻和雨水冲刷,人们远远看着大山始终还是保持那样一动不动、无怨无悔和诚实稳定的一贯面貌。其实,它是无时无刻不在发生着实际的变化的:岩石风化、松动和滑溜。表层土壤冲刷,林草一岁一枯荣。时光在它们本来光滑秀美的脸庞上刻下一道道深浅不一岁月的皱纹;开矿、修路和砍伐林木,各种破坏和机械运转、炸药爆炸而带来的震动,令它们无时不在惊恐和不安之中;更不要说地球深部地核中的岩浆无时不在凶涌澎湃,奔腾不息,寻找着薄弱的地壳和裂缝,以求喷薄而出。火山爆发,山崩海啸,地震降临等等,可以说,地球除了日夜不停地在旋转运动中,也无时无刻不在发生着地震、山崩和雷鸣,只是震源离人们和大山的远近和深浅的不同而已。所以,大山是有生命的,他会长个,也会像人老变矮;有阳光明媚,精神奋发的时光,也有阴雨连绵,地裂山崩的时候。总之,大山是有感情的,是有血有肉的。也像人一样的,是会笑,会哭,也会生气的。因此,不时动动身子,让身上的积雪崩落,它会感到舒坦;让那累赘的岩石从山坡滑落,减肥消肿,应是十分自然的事。所以说,稳定是重要的,它可暂不发生问题和灾害,但那只是暂时的事。当积雪太厚、滑体太大或冰川交汇时,运动一旦爆发,灾害必定会更大。还是让雪崩、滑坡、泥石流和冰川蠕移、跃动,该动就动,顺应自然。这就是社会与自然和谐发展的真谛。首先你不要去干扰它,而一旦极需干扰,就要做好准备,加固,输导,搬迁,以自然规律还治自然之身。那就可相得益彰和相安无虑了。
这里还要强调一点,像雪崩一样,山上积雪多了,就让它崩下来,并且最好是人工促进。对滑坡、泥石流也一样,那不堪负重的山坡,那因风化、山崩积累的大量碎岩石和土石松散体,还是让它崩滑下来,或让它随融冰化雪或大雨降落之水顺路带走为好。这样可减少损失,更不会有人员伤亡。当然,这就要在全国建立各大山系、特别是接近城镇和稠密人口居住地区的山体滑坡和泥石流的预警系统。这只要适当密度地采用各种精密测力、测电、测压、测水和测速的传感的系统,就完全能做到这一点。甚至对地震也可采用同类的预警、予报系统。一旦发现异常,就坚决疏散人员和人工促使滑坡按我们指定的时间和方位进行。当然,这要花不少的钱,要有一定的投入,经济不发展是做不到的。但可从重要的区域先上,分轻重缓急,有序地进行。
我国关于滑坡泥石流特别是地震山崩等灾害的记载,最早可追溯到公元前780年周幽王二年。“西周三川皆震,…是岁也,三川竭,岐山崩”。说的是由于地震,造成大量滑坡泥石流,岐山上的泥土石块把泾、渭、洛三条河流都给堵住而断流了。关于日食、地震等灾害,史书,地方志,特别是史记,都有大量的记载。不过,大都是以朝代兴衰的征兆来记的。而开始把滑坡泥石流当作为一个科学问题来进行观察研究和描述,最早的是在十六世纪初(1512年)的欧洲,有对瑞土阿尔卑斯山布伦落河谷发生大滑坡灾害的记载文献为证和1882年A.海姆(Heim)发表的一篇滑坡文章。他记载了1881年9月,由于开采板岩而引发的滑坡灾害,它复盖了0.6平方公里,毁坏了83所房子和造成115人死亡。世界各国对于滑坡运动的观察和研究,也进行过许多工作,俄罗斯学者А.п.巴甫洛夫1503年就把滑坡分成列式和推动式两种。前者指的是由下而上的滑坡,后者指的是由上而下的滑坡。1930年俄国学者波雷诺夫提出黄土滑坡淋溶说。1938年美国人C.F.S.夏普(Sharpe)总结了前人的论著,根据滑坡运动方式,运动速度,组成物质和含水量,对滑坡进行了综合分类。而在我们中国,对滑坡泥石流的认识,最早要推对1920年12月16日(宁夏)海原大地震形成的滑坡灾害。1920年12月16日海原大地震发生的次年,在全国人民、特别是青年学生的强烈呼吁和抗议下,当时段琪瑞政府的内务、教育和农商三部曾派出翁文灏、谢家荣和王烈等六委员赴灾区进行调查和科学考察。同时,国际饥饿救济协会专家J.W霍乐(HaLL)等人,也到达震区进行过调查和考察。并且随后确定中央地质调查所正式负责对国内所有地震进行调查和报告,以积累资料,为将来研究张本。经过专门的调查,翁文灏和霍尔等人获取了大量第一资料,至今仍有很高的科学价值。在滑坡方面,他们不仅拍摄了大量的滑坡照片,发现地震滑坡堵塞河道,积水成湖--堰塞湖(照片43);滑坡冲毁树木和大地震引起强烈而高速滑坡,令滑坡黄土原有结构几乎完全破坏。他们还描绘了滑坡引起地形改变的小比尺略图(图27)和大地震震害图(图28),给后世留下一份十分珍贵的科学资料。但真正把滑坡泥石流当成一门科学来观测、实验和研究,那还是1949年解放后的新中国。50年代开始进行公路铁路的滑坡泥石流的防治。60年代中国科学院和铁道部门等单位相继建立了滑坡泥石流专门研究机构。于是,林崇义和刘颖于1961年提出黄土滑坡的结构学说和力学说。1980年潘家镇提出滑坡速度计算公式,张缙提出斜坡岩体脆性破坏机理。随着国民经济和国防建设的蓬勃开展,滑坡泥石流等地质灾害日益受到各级政府和各工程建设设计施工单位的重视。当前,甚至连中央气象局,每天在气象预报中,都要对全国发生严重滑坡等地质灾害的气象等级地区进行预报。中国科学院、铁道、公路交通和水力水利部门等,正努力协作,加大科研和工程治理投入,特别是在上世纪八十年代以来,在“国际减轻自然灾害十年”活动中,与世界各国同行加强协作,促进滑坡泥石流研究和防治事业的巨大发展。
对于滑坡和泥石流运动的研究,至今已有重要的进步,特别是黄土的运动研究。王家鼎等,通过不考虑和考虑孔隙水压力情况下,黄土滑坡在滑面未知的情况下对滑动轨迹方程进行研究,然后据此推导出滑坡体的滑速和滑距的表达式,并通过模拟实验和实例计算验证,得出三者基本一致的结论。当然,他们仅是在力学分析基础上得出的初步结论,比前略有进步。他们尚未接触到滑坡二相流体的运动学及动力学研究。
而对于泥石流运动研究,似乎有了较好的开端。王光谦,刘大有在固液两相流运动学的高度上对泥石流体的结构两相流模型进行研究,并给出它的基本方程组。他们选择上限粒径D0 = 2.0毫米作为固、液两相的分界粒径,而对应力与应变关系的本构方程则近似引用液相的宾汉应力和固相的颗粒流应力。最后给出液固两相各自的质量和动量守恒方程。但是他们并未考虑泥石流二相流体运动的动力学关系,没有讨论其能量方程。因此,这个有创见性的研究,还仅是一个有益的开头。其它从事泥石流二相流体运动研究,还有王裕宣等人, 他们列出泥石流体的单相和两相流体运动方程和单相流体的本构方程,并在一维运动波条件下进行方程组的解析解。但正如他们所述,目前的泥石流计算模式,都是在洪水分析演算的基础上修改的。不进行更多的现场观测和实验研究,泥石流完善的计算,还是不可能的。目前大部份泥石流的模拟,也仍采用单相流体的模式进行。