新时期地质灾害监测预警工程

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新时期地质灾害监测预警工程

　　 ★地质灾害监测预警技术现状

　　 一、监测技术方法

　　 随着科学技术的发展及对地质灾害机理的深入研究，目前国内外灾害监测技术方法已逐渐向系统化、智能化方向发展。监测内容、方法、设备日趋多样化，监测精度越来越高。

　　 直接监测类：

　　 主要包括以位移形变和应力变化等直观信息为主的监测技术，如地表相对位移监测、地表绝对位移监测、深部位移监测、应力监测（压力盒、应变计、滑坡推力）。该类技术目前较为成熟，精度较高，常作为常规监测技术用于地质灾害监测。由于获得的是灾害体位移形变的直观信息，特别是位移形变信息，往往成为预测预报的主要依据。
目前应用的新技术有：非接触类（如激光微小位移）位移监测技术、GPS高精度实时监测技术、时域反射技术（TDR）、光纤应变技术等。

　　 间接监测类：

　　 主要包括由于灾害体动势能聚集、调整所引起的地球物理场、地球化学场、放射性异常变化信息的监测技术方法，包括:地温、微重力、地声、地微震、地电、汞蒸气、放射性射气浓度等。相对于位移变形信息，场变信息具有明显的超前性，是地质灾害预警、预报的重要依据，其与直接变形信息结合可极大提高监测的有效性和准确性。目前除地声监测已用于工程实践之外，这一类技术在地质灾害监测领域的应用程度还很低。

　　 诱发因素类：

　　 主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法，如气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动。降水、地下水活动是地质灾害的主要自然诱发因素，而人类工程活动则是加速地质灾害的催化剂，因此地质灾害诱发因素监测是地质灾害监测技术的重要组成部分。

　　 二、预测预报方法

　　 灾害体变形破坏是一个复杂的力学过程，不同类型、不同特征的滑坡，受滑坡介质密度、体积、滑面几何特征、滑带土的残余强度和峰值强度等因素控制，破坏前位移速率存在很大差别，如新滩滑坡，破坏前一个月的平均变形速率为85.9～399mm/d，而酒埠江滑坡、李家河滑坡和瓦依昂滑坡，破坏前21～30天的位移变形速率为8.2～10mm/d，因此进行预测预报研究时首先应对滑坡进行分类，研究不同类型的滑坡变形破坏方式及破坏过程，总结其内在的规律，仅用位移变形或其它单一指标进行失稳预报存在很大的风险性，往往出现误报、漏报等情形。

　　 目前常用的地质灾害(滑坡)预报方法，多为对位移监测数据序列进行数学方法处理，作趋势性外推。这种处理方式受监测点选择的随机性和多种相关因素的综合影响，准确性较低，在实际应用中往往不能达到预期效果。灾害预测的数学模型方法主要有：长、中期预报的极限分析法、比拟法；短期临灾预报的Verhulst模型（植物生长模型）、Verhulst反函数模型、协同模型、突变理论模型、时间序列预测模型、灰色系统预报模型、运动学模型、动力学模型、神经元。

　　 ★工程实践

　　 1995年以来，由中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所承担的国家重点地质灾害防治专项“长江三峡链子崖危岩体防治工程监测及预测预报系统”，建立了集相对位移、绝对位移、岩体应力、锚索测力计、水平孔多点位移、深部位移等多种监测技术方法于一体的立体化监测网络和自动传输、处理、预测预报系统，圆满完成了防治工程施工监测任务，积累了大量的数据资料和丰富的实践经验。

　　 ★地质灾害监测预警的发展趋势

　　 地质灾害监测预警工程是一个集多种技术学科于一体的系统工程，包括专业监测预警系统和多级群测群防系统。专业地质灾害监测预警系统由地质灾害监测系统、数据采集管理及分析系统、预测预报系统、专家决策系统、预警信息传输和实时发布系统等构成。新时期地质灾害监测预警技术的发展趋势主要体现在如下几个方面：

　　 1、专业监测技术方法的提高和创新

　　 常规监测技术方法应用日趋成熟，新技术新方法不断涌现，并在实践中将得到检验；通过各种软硬件标准的建立，监测设备的集成化程度有所提高，如不同监测手段所使用的不同设备，可以集成于同一采集单元，从数据采集、传输、到数据管理分析均可自动化进行。

　　 2、提高预测预报的综合能力

　　 建立在各种理论基础上的纯数学预测预报模型会日趋完善，特别是短期临灾预报模型，将会进一步应用于工程实践，但是由于地质灾害的复杂性和缺少大量临灾事件的检验，使得纯数学预测预报模型在短时期内还很难达到较好的效果；地质灾害的发生、发展是一个力学过程，是反复的能量积累与释放的过程，位移形变过程中，往往使地球物理等场发生变化，同时其不稳定性的性状、规模和过程的力学形迹亦不同程度地外现出来，如异常气味、地下水动态异常、声发射活动增强、岩体开裂、破碎、掉块、滑移、岩层压陷、地鼓、裂缝加宽加深等，综合研究这些物理场信息和宏观地质性状，可有效提高预报的准确性。

　　 3、提高实时传输发布能力

　　 利用现代无线传输技术进行地质灾害监测预警信息的远程传输和实时发布，将极大地提高地质灾害监测预警系统的工作效率，降低系统建设的工作成本，扩大监测预警范围。远程传输和实时发布也有利于专家反馈意见和管理决策的迅速到位，这对提高防灾减灾的工作效率更具有实际意义。



地质灾害监测预警系统示意图




　　 总而言之，以先进的地质灾害综合监测预报技术作为技术支撑，以先进的远程传输和实时发布技术作为保障，综合提高我国的地质灾害预警水平，是目前开展地质灾害防灾减灾工作的重点。

　　 提高地质灾害监测预警水平和系统的工作效率，必须进行地质灾害监测预警关键技术方法的研究工作，解决预警过程中的各种技术问题，注重每一环节的技术优化和提高，这不仅可以提高我国地质灾害的监测预警技术水平，而且对我国的地质灾害的防治起到重要的示范作用和指导意义。

　　 中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所承担的地调实施项目“地质灾害预警关键技术方法研究与示范”，正是基于研究地质灾害预警关键技术方法的研究课题。通过自主研究开发和引进先进技术相结合，立足于国际先进水平，建立基于钻孔倾斜仪深部位移监测、GPS地表变形监测、时间域反射技术（TDR）、孔隙水压力监测等监测手段和方法的示范站；通过地质灾害监测优化集成方案、数据格式的标准统一、多媒体网络远程传输（GPRS）、监测信息互联网实时发布等预警关键技术的研究、示范运行，实现地质灾害监测数据的自动采集、处理、分析、实时发布和授权访问。