2021年入汛以来，我国多地出现暴雨天气，最近山西暴雨更是牵动着全国人民的心。暴雨导致山西多地被洪水侵袭并出现多起崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
从今年整体来看，泥石流灾害较为突出。例如：8月15日，云南省怒江傈僳族自治州泸水市古登乡发生山洪泥石流灾害，造成176人受灾；9月5日下午，四川省万源市大竹河荆竹园村发生大面积泥石流，当地紧急转移受威胁区域群众318人。但值得庆幸的是，有很多泥石流灾害发生时，人们及时获得了预警信息得以成功避险，避免了人员伤亡。他们究竟是如何做到的呢？
一
泥石流的成因及特点
对于洪水灾害，大家都不陌生，但对于泥石流，可能很多人没有亲眼目睹过。所谓泥石流灾害，就是含有泥沙、石块的流动体所带来的破坏。泥石流中的固体物质体积一般超过15%，最高可达80%，甚至个别石块可达上千吨重。正因为它所含的固体物质较多，所以冲刷撞击能力较一般山洪灾害要大得多，而且一旦发生其危害时间更为持久。
北京西部山区某泥石流沟口树立的石碑
上书：“警钟长鸣 牢记泥石流灾害血的教训”
泥石流发生时，像是一条凶恶的蛟龙，来势凶猛，难以抵挡，会直接摧毁房屋建筑、道路、桥梁等。所以，有人形象地称之为“龙扒”“走蛟”等。它的形成必须同时具备三个条件：首先，必须要有水源存在，具有液体的性质，沟谷的中、上游区有暴雨洪水或冰雪融水等都可以提供充分的水源；其次，要有丰富的、松散的固体物质，根据这种固体物质的成分及含量一般分为石流、泥流和混合流三种类型；第三，要产生流动，流域内顺着沟谷走向要达到一定的落差，形成重力势能。
在我国，泥石流是常见的地质灾害之一，特别是在西南山区时常出现。据《全国地质灾害通报》发布的数据，2018年我国共发生泥石流灾害339起，2019年599起，2020年899起。根据对泥石流灾害的统计，我们不难发现其中的规律：一方面是时间规律，泥石流的分布与大气降水关系最为密切，具有明显的季节性，一般发生在多雨的夏季，在我国是6-9月，特别是7、8两个月；另一方面是空间规律，我国的泥石流灾害通常发生在西部山区，以西藏、四川、甘肃、云南等省份为主，而这些地区恰恰是青藏高原地区或青藏高原边缘地带。
二
预警的理论基础
泥石流灾害需要大量泥、沙、石等松散的物质来源，所以，沟谷上游的滑坡往往成为泥石流的演化之源，在覆盖着较厚松散物质的山区，泥石流往往是滑坡之后演变成的更严重的结果，即暴雨-滑坡-泥石流灾害链。然而，在灾害链中，不仅仅是能量的简单传递和重新分配，更可怕的是灾情的累积和放大效应。泥石流过后，不仅会造成大量民房倒塌，道路、电力、通讯设施被毁，而且沉积下来的淤泥和砂石掩埋了成片的平地，给救援工作增加了很大难度，还为以后的修复重建出了难题。
泥石流灾害链发育规律（图片来源：《典型地质灾害链式机理研究》，作者李明等。）
诸多因素共同促使泥石流灾害的形成，但其中地形和地质条件决定了泥石流发生地点及规模，降雨条件决定了泥石流发生的时间，通过研究这些因素，就使得泥石流灾害的预警成为可能。与区域性的灾害预报相比，预警更有针对性，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，只要事先确定了泥石流隐患的空间位置，我们就能想方设法采取避险措施，从而将灾害损失将至最低。
三
泥石流预警的方法
1、临界雨量预警
强降雨是泥石流灾害最重要的诱发因素，但是在泥石流预警系统中，降雨量只是其中一个输入引子，而输出值是泥石流发生的概率，但这之间并非简单的线性关系。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，从而建立预警模型，当降雨量达到或接近阈值时就及时发出预警信号。据央视新闻报道，今年8月22日，四川甘孜州九龙县三岩龙乡发生了泥石流灾害，由于当地有关部门在全县97处地质灾害隐患点上安装了311台（套）专业监测设备，在泥石流来临时，灾害隐患点安装的雨量计提前发出了预警提示信息，为受威胁群众提前转移赢得了时间，最终避免了人员伤亡。
雨量监测仪
2、次声波预警
次声波是频率低于20赫兹的声波，它的波长很长，可以绕开大型障碍物发生衍射，而且在传播过程能量耗散少，传播距离较远。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研究发现，泥石流发出的次声波的卓越频率为5-15赫兹，在空气中的传播速度约为344m/s，远大于泥石流的运动速度5-15m/s，报警器能够在泥石流到达之前首先接收到次声信号，从而为躲避灾害争取到数分钟至数十分钟的宝贵时间。根据这样的基本原理，开发了国内第一台泥石流次声警报器，此后，在云南、四川、西藏及国外多地应用均获成功。其中在云南东川蒋家沟监测5次泥石流，其警报提前量都超过了半个小时。
次声监测仪
3、土壤含水率预警
对泥石流灾害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，实际工作中通常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，实现对泥石流的全方位、多因素的监测，从而提高预警准确度。世界上很多国家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调查局在1986-1995年建立了泥石流监测系统，但它不仅仅监测降水情况，还关注泥石流沟流域内的土壤含水率等因素，运用该模型在旧金山湾区进行试验取得了成功。
土壤含水量监测仪
四
群测群防及应急避险
居住在山区里的村民，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。今年8月27日，四川省凉山彝族自治州盐源县梅子坪镇出现强降雨天气，有30多名学生正在开学返校途中，突然有人注意到水流逐渐变大、水变浑浊，并伴有声响，且混杂有小石头，根据平时掌握的地质灾害知识，他们判断可能要发生泥石流，于是赶紧阻止后面的人通行，并让大家向与泥石流垂直的方向跑到100米外的安全区域。短短几分钟之后，洪水携带着泥沙倾泻而下，迅速淹没了道路。由于预警及时，未造成人员伤亡。这次反应及时、处置得当的行动被称赞为“教科书式避险”，得到当地政府通报表扬。
既然泥石流灾害的破坏力如此巨大，那我们该如何有效应对它？我们一定要记住几个要点：第一，关注天气预报，阴雨天气不要到山谷游玩；第二，在山里时要提高警惕，如果发现天气由晴转阴，或者暴雨即将来临，一定要立即出山；第三，倘若真的遭遇泥石流，要立即朝着与泥石流垂直的方向逃跑，而且要向高处的山坡上跑，绝对不要顺沟方向跑，只有离泥石流发生地较远的高地或是河谷两岸的山坡高处才是安全的地方。
泥石流灾害预警技术目前正处于科学研究和实践探索阶段，需要专业技术人员不断总结经验以提高预警的成功率。需要特别说明的是，开展泥石流灾害预警有一个基本前提，那就是先要查明灾害分布及风险情况，只有摸清家底才能进行有针对性的预防。
据2021年9月7日《中国自然资源报》报道，国务院部署的第一次全国自然灾害综合风险普查工作目前正在各地有序开展，并已经取得了阶段性进展，部署的1067个县（市）中，110个试点县(市）已完成地灾风险普查，658个县（市）的地灾风险普查陆续启动。这项工作的主要目标就是掌握我国地质灾害隐患风险底数，重点聚焦滑坡、崩塌、泥石流地质灾害，开展地质灾害风险区划，而且此次风险普查在工作理念上从注重灾后救助向注重灾前预防转变、从减少灾害损失向减轻灾害风险转变。由此可见，我们已经越来越重视灾害的预警，随着风险普查的逐渐深入和灾害预警技术的不断发展，防灾减灾的能力必将大大提高。
图文：马志飞
关于泥石流灾害
你们都了解了吗？
除此之外，
更多的科普知识欢迎关注
《知识就是力量》杂志
联手北京市地震局
共同打造的
《给孩子的30个奇妙地震故事》
精品课程
每天一个趣味小故事
科学智慧不断增长！
速戳↓↓↓