树木能否防止滑坡?科学视角下的根系、降雨与坡面稳定性

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上周毛阿奥山发生致命滑坡后,围绕露营地上方山坡为何失稳的讨论持续发酵,其中包括近期植被清理或树木砍伐是否在事件中发挥作用。

在类似灾害发生后,公众往往希望找到单一且明确的原因。但滑坡通常由多重因素叠加触发,既涉及地质条件与坡面长期演化,也与天气、气候以及土地利用方式相关。

火山物质地基与强降雨:易失稳的组合

陶朗加地区的基底以火山物质为主,这类物质被认为具有较高的不稳定性。随着时间推移,火山岩风化形成富含粘土的土壤,其中包含一种名为海绿石的矿物。

在强降雨条件下,水分渗入富含粘土的土体,会抬升土粒间的孔隙水压力,从而降低土壤剪切强度,使坡面更容易发生失稳。类似机制也出现在其他地区的滑坡事件中:几天前,印度尼西亚西爪哇地区发生降雨触发的滑坡并造成数十人死亡,当地土壤同样以火山粘土为特征。

鉴于相关风险,陶朗加市议会在2023年极端天气事件后委托制作滑坡敏感性地图,数据集向公众展示易滑坡区域以及仍在地貌上留有明显痕迹的“遗迹滑坡”。这些地图的意义在于标示出曾发生滑坡、并可能在强降雨或土地利用变化后仍保持脆弱性的地段。

不过,尽管陶朗加大部分区域已纳入上述地图覆盖范围,亚当大道以西的毛阿奥及露营地所在区域却出现明显缺口:该区的滑坡危险图层未在公共网络门户中呈现,尽管毛阿奥被认为滑坡风险较高。

历史航拍影像显示,自1943年以来,毛阿奥山坡出现数十处滑坡痕迹。部分较大的滑坡发生在2011年1月威尔玛气旋期间,当时24小时降雨量达到108毫米。奥克兰大学的一项详细研究认定,该次暴雨至少触发80处滑坡,其中包括延伸达120米的碎屑雪崩;部分滑坡在后续强降雨中出现局部重新活动。

植被影响并非单向:既可能加固,也可能促发

除历史事件外,毛阿奥还存在更早期的“古滑坡”,其中包括露营地上方坡面上的两处。1月22日发生的滑坡据称似乎起始于该区域,网络讨论也因此聚焦于该处的树木砍伐情况。

有媒体报道提及2022—2023年间的植被清理,但历史影像显示,该区域的树木砍伐可能发生在2018—2019年左右。从更长时间尺度看,露营地上方的植被覆盖自20世纪中叶以来呈逐步减少趋势。

不过,植被与滑坡之间的关系并不简单。威尔玛气旋期间,重大滑坡既发生在密集植被覆盖的坡面,也发生在草地覆盖的坡面。

一般而言,树木可通过两种主要机制提升坡面稳定性:一是树冠对降雨的拦截作用,有助于减缓水分进入土体;二是根系对土体的加筋效应,可提高土壤强度。这也是新西兰部分地区长期面临与辐射松采伐相关的广泛滑坡问题的背景之一。

但在特定条件下,树木也可能增加失稳风险。例如,大型阔叶树在极端风力下可能像“帆板”一样将强大载荷传递至已趋于饱和的土体。2023年奥克兰周年风暴后,有研究指出风力载荷可能触发毛阿基基/一树山坡面的一些滑坡:树木在强风中被摇动直至连根拔起,并拖拽土体下滑。

此外,当树木生长在陡坡顶部时,其重量形成的“附加荷载”可能增加破坏力;在某些粘土土壤条件下,这种效应可能超过根系加固带来的稳定收益。树根生长进入基岩裂缝,也可能在长期尺度上促进风化过程。

多因素叠加下,单一归因难以成立

在新西兰丘陵地带,滑坡往往由多种前置条件共同作用,其中不少与人类活动相关,包括:为建设平台而改造坡面、在坡脚开挖修建道路或建筑、建筑物荷载增加、将暴雨径流导向脆弱地形,以及挡土墙设计不当导致坡体内部积水等。

就毛阿奥此次事件而言,滑坡源区确有树木被砍伐的情况,但其对坡面失稳的具体作用仍不明确。该坡面存在多次历史滑坡记录,地基为火山粘土,并经历强降雨过程,这些均是已知的滑坡触发因素。

目前,外界对上周毛阿奥滑坡的具体机制仍了解有限。相关表述指出,开展独立调查与技术评审对于厘清成因具有重要性。

本文信息源自The Conversation的转载内容,并采用知识共享许可协议。


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