地質災害監測預警系統論文參考文獻
❶ 地質災害預警系統研發
3.1.1 總體思路
3.1.1.1 基本認識
中國地域廣大，地質環境類型復雜多樣，斜坡岩土體含水狀態與滑坡泥石流事件發生的對應關系是復雜的，滑坡泥石流事件與降雨過程的關系具有離散性。因此，盡可能細化預警區域的劃分，對每個預警區的斜坡坡角、坡積層工程地質特徵、植被類型和人類活動方式進行系統研究，得出特定環境地質條件(地層岩性、地質結構、地貌形態、地表植被和人類工程經濟活動等)下引發地質災害的大氣降雨量臨界值，作為地質災害區域預警判據是可行的。
3.1.1.2 預警對象與預警重點區
降雨引發的區域突發性群發型地質災害:崩塌、滑坡、泥石流等。
預警重點區是:
1)威脅山區的鄉鎮、居民點，且無力搬遷的地區;
2)威脅重要工程如橋梁、水壩和電站等地區;
3)威脅線狀工程如公路、鐵路、輸油(氣)管線和輸電線路以及水上交通線等地區;
4)重要經濟區(發達經濟區、工礦區和農業區等);
5)重要自然保護區、自然景觀和人文景觀地區;
6)區域生態地質環境脆弱，且又必須開發的地區。
3.1.1.3 預警類型
突發性地質災害氣象預警可分為時間預警和空間預警兩種類型。
空間預警是比較明確地劃定在一定條件下(如根據長期氣象預報)，一定時間段內地質災害將要發生的地域或地點，主要適用於群發型;
時間預警是在空間預警的基礎上，針對某一具體地域或地點(單體)，給出地質災害在某一時段內或某一時刻將要發生的可能性大小，主要適用於單體如大型滑坡，並有群測群防網路或專業監測網路相配合。
空間預警是減輕區域性、全局性地質災害的有效手段。空間預警是基於地質災害的主要控制因素(如地層岩性、地質結構、地貌形態、地層突變等)和引發因素(如降雨、地震、冰雪消融、人為活動)開展工作，控制因素是基本條件，引發因素在不同地區或同一地區的不同地段常常表現出極大差異。
3.1.1.4 預警等級
根據《國土資源部和中國氣象局關於聯合開展地質災害氣象預報預警工作協議》，地質災害氣象預報預警分為5個等級:
1級，可能性很小;
2級，可能性較小;
3級，可能性較大;
4級，可能性大;
5級，可能性很大;
國家層次發布地質災害預警按以下考慮:
1～2級不發布預報，用綠色和藍色表示;
3級發布預報，用黃色表示;
4級發布預警，用橙色表示;
5級發布警報，用紅色表示。
3.1.1.5 預警時段與地域
預報預警時段是當日20時至次日20時。
預報預警地域是中華人民共和國領土范圍，暫不包括香港特別行政區、澳門特別行政區和台灣省。
3.1.1.6 技術路線
1)把全國劃分為若干預警區域。
2)確定預警判據。對每個預警區的歷史滑坡、泥石流事件和降雨過程的相關性進行統計分析，分別建立每個預警區的地質災害事件與臨界過程降雨量的統計關系圖，確定滑坡泥石流事件在一定區域暴發的不同降雨過程臨界值(低值、高值)，作為預警判據。
3)判定發生地質災害的可能性。接收到國家氣象中心發來的前期實際降雨量和次日預報降雨量數據後，對每個預警區疊加分析，根據判據圖初步判定發生地質災害的可能性。
4)判定預報預警等級。對判定發生地質災害可能性較大或以上等級的地區，結合該預警區降雨量、地質環境、生態環境和人類活動方式、強度等指標進行綜合判斷，從而對次日的降雨過程引發地質災害的空間分布進行預報或警報。
5)製作地質災害預警產品。
6)發送預警產品。將預警產品報請有關領導簽發後，發送國家氣象中心。
7)發布預警產品。國家氣象中心收到預警產品後，以國土資源部和中國氣象局的名義在中央電視台播出。同時，地質災害預警結果在中國地質環境網站上進行發布。
8)發布預警後，預警人員跟蹤校驗預警效果，總結提高預警准確率。
3.1.2 科學依據
根據1990～2002年對突發性地質災害的分類統計，發現持續降雨引發者占總發生量的65%，其中，局地暴雨引發者約占總發生量的43%，占持續降雨引發者總量的66%。也就是說，約2/3的突發性地質災害是由於大氣降雨直接引發的或是與氣象因素相關的，地質災害氣象預警工作是有科學依據的。
3.1.2.1 氣象因素引發地質災害的特點
1)區域性:一般在數百至數千平方公里內出現;單條泥石流的流域面積:≤0.6km2者11.9%;0.6～10km2者61.6%;10～50km2者22.4%。
2)群發性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一區域多災種呈群體出現。
3)同時性:巨大災難在數十分鍾—數小時內先後或同時出現。
4)暴發性:滑坡、特別是泥石流的發生具有突然暴發性，宏觀上完好的坡體突然滑塌或「奔流」;當地人稱為「渦旋炮」或「山扒皮」。如陝西省紫陽縣同一地點傷亡人員最多的聯合鄉魚泉村7組(瞬間造成37人遇難)是5個「渦旋炮」同時擊中的結果。
5)後續性:大型滑坡一般出現在降雨過程後期，甚至降雨結束後數天。
6)成災大:造成重大人員傷亡和各種財產損失。
3.1.2.2 氣象因素引發地質災害的成因
1)區域性持續降雨或暴雨使鬆散堆積層達到過飽和狀態。
2)成災地區地形陡峻，坡形變化復雜，坡度25°～70°。
3)地質上具備二元結構，上為鬆散堆積層，下為堅硬基岩，容易在二者的接觸處形成強大滲流帶。
4)鬆散堆積層厚度1～10m，一般1～4m。
5)一般植被覆蓋率較高，在強烈暴雨持續作用下起到滯水作用。
6)居民防災意識薄弱，房屋結構簡易，抗災強度低。房屋大多建在溪溝出山口地段，屬於泥石流的流通路徑。調查發現，雖然滑坡、泥石流災害具有暴發性，但多數地點仍有數小時至數分鍾的躲避時間，因防災基本知識缺乏，以致有的村民在搶運財物過程中喪生。
7)對大型滑坡滯後於降雨過程的機理缺乏科學認識。
3.1.2.3 來自統計學的認識
地質災害具有自然和社會的雙重屬性。理論研究與科學實踐均證明，地質災害具有可區劃性、可監測預警性。
1)分析發現，滑坡的發生在過程降雨量和降雨強度兩項參數中，存在著一個臨界值，當一次降雨的過程降雨量或降雨強度達到或超過此臨界值時，泥石流和滑坡等地質災害即成群出現。
2)不同地區具體一條溝谷的泥石流始發雨量區間為10～300mm，差異之大反映了地質條件、氣候條件等的差異。
3)在降雨過程的中後期或局地單點暴雨達到臨界值時出現突發性群發型泥石流、滑坡等地質災害，滑坡以小型者居多。
4)大型滑坡常在降雨過程後期或雨後數天內出現。
3.1.2.4 區域地質災害的時空分布
據20世紀90年代的調查，我國泥石流的時空分布頻率具有以下特點:
(1)泥石流頻率與地貌
3500m以上的高山佔9%;1000～3500m的中山佔56%;小於1000m的低山佔15%;黃土高原區佔11%。
(2)泥石流頻率與工程地質岩組
變質岩區佔43%;碎屑岩區佔32%;黃土區佔11%;岩漿岩區佔9%;碳酸鹽岩區佔7%。
(3)泥石流發生頻率與年平均降雨量(mm/a)
＜400區域佔10%;400～600區域佔16%;600～800區域佔18%;800～1000區域佔24%;1000～1400區域佔22%;＞1400區域佔10%
(4)泥石流暴發時間(月份)分布頻率
5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%
上述統計說明，泥石流主要分布在中低山地區;多出現在易於風化破碎的岩土分布區;年均降雨量過高或過低都不會暴發泥石流;發生時間主要出現在每年的6～8月。
3.1.3 中國地質災害氣象預警區劃
基於我國地質災害類型分布、全國氣候區劃和滑坡泥石流與區域降雨關系的各類研究文獻，編制中國地質災害氣象預警區劃圖。
3.1.3.1 資料依據
基於氣象因素的《中國地質災害氣象預警區劃圖(1∶500萬)》的編制主要依據以下資料:
1)中國泥石流及其災害危險區劃圖(1∶600萬)，
中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991
2)中國滑坡災害分布圖(1∶600萬)，
中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991
3)中國地質災害類型圖(1∶500萬)，
地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1991
4)中國泥石流災害圖(1∶600萬)，
地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1992
5)中國滑坡崩塌類型及分布圖(1∶600萬)，
地質礦產部環境地質研究所，1992
6)中國特殊類土及危害圖(1∶600萬)，
中國地質科學院水文地質工程地質研究所，1992
7)中國地形圖(立體，1∶600萬)，地圖科學研究所，1999
8)中華人民共和國氣候圖集，氣象出版社，2002
9)區域降雨資料與滑坡、泥石流關系的各類文獻
3.1.3.2 預警區劃分原則
根據研究需要，在此提出斜坡劃分原理:
1)滑坡和泥石流是在斜坡地區發生的;
2)區域分水嶺的兩坡氣象降雨條件和生態環境是不同的;
3)我國的最大斜坡是帕米爾高原—東海大陸架的多級多層次斜坡;
4)區域斜坡可分為三類:一類是分水嶺到海濱，如後界燕山—魯兒虎山，左界遼河，右界永定河/海河和前界渤海圈閉的區域;二類如大別山—淮河—黃河圈閉的區域;三類如四川盆地周緣區域。
一級區以全國性分水嶺或雪線為界，考慮長時間周期、大空間尺度的氣候區劃和地質地貌環境條件;
二級區主要以重大水系、區域分水嶺、區域氣候、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地質環境條件、斜坡表層岩土性質和年均降雨量分布。
3.1.3.3 預警區域劃分
本研究立足全國范圍，暫時提出兩級區劃，共劃分7個一級預警區，28個二級預警區，可以滿足初步工作要求(圖3.1)。
(1)預警區的地質災害特徵
A東北山地平原區
A1三江地區
圖3.1 中國地質災害氣象預警區劃圖(28個區)(台灣省專題資料暫缺)
佳木斯/牡丹江地區，氣象因素引發地質災害微弱。
A2東北平原
樺甸/敦化地區以及大興安嶺東麓，氣象因素引發地質災害較弱。
B大華北地區
B1遼南地區
遼東半島地區(千山)，氣象因素引發地質災害較嚴重。
B2京承地區
北京北部和河北承德地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
B3晉冀地區
太行山東麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。
B4山東丘陵
泰山和膠東地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。
B5豫西地區
靈寶/許昌之間和伏牛山北麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
B6皖蘇地區
大別山北麓和張八嶺地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
B7江浙地區
臨安/嵊州地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。
C中南山地丘陵區
C1閩浙地區
武夷山/九連山以東地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
C2江西地區
九嶺山和贛南地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
C3豫鄂地區
南陽、神農架、大洪山和大別山南麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。
C4湖南地區
湘西和湘南(雪峰山)地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
C5桂粵地區
桂西和兩廣北部地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
D西南中高山區
D1陝南地區
秦嶺南麓和大巴山北麓地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D2四川盆地
成都平原外的其他地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D3黔渝地區
黔北和重慶地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D4滇南地區
滇南和黔南部分地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D5川滇地區
川西、滇西和滇中地區，氣象因素(含高山融水)引發地質災害極嚴重。
E黃土高原區
E1呂梁地區
大同—太原—臨汾一線地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
E2陝北地區
陝北黃土高原地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
E3隴西地區
隴西和海東地區，氣象因素引發地質災害極嚴重。
F北方乾旱沙漠區
F1內蒙古東部地區
氣象因素引發地質災害輕微。
F2阿拉善地區
祁連山北麓、玉門/武威地區，氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。
F3南疆地區
天山南麓、阿爾金山北麓氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。
F4北疆地區
天山北麓氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害嚴重。
G青藏高原區
G1藏北地區
氣象因素引發地質災害輕微。
G2藏南地區
雅魯藏布江及支流流域氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害較嚴重;藏東南
暴雨引發地質災害嚴重。
(2)一級區域界線標志
A/F大興安嶺—七老圖山
漠河—鳳水山(1398)—古利牙山(1394)—太平嶺(1712)—興安嶺(1397)—巴代艾來(1540)—罕山(1936)—黃崗梁(2029)—七老圖山
A/B雲霧山—長白山
小五台山(2882)—赤城—雲霧山(2047)—七老圖山—阜新—鐵嶺—莫日紅山(1013)—白頭山
B/E太行山—中條山
小五台山(2882)—恆山(2017)—北台頂(3058)—陽曲山(2059)—歷山(2322)—華山(2160)
E/F毛毛山—靖邊—東勝—小五台
海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定邊—靖邊—榆林—東勝—豐鎮—小五台山(2882)
EB/DC秦嶺—伏牛山—大別山—括蒼山
海晏—龍羊峽—同仁—鳥鼠山(2609)—武山南—鳳縣—太白山(3767)—首陽山(2720)—秦嶺—華山(2160)—全寶山(2094)—老君山(2192)—太白頂(1140)—雞公山(744)—霍山(1774)—安慶—九華山(1342)—黃山(1873)—桐廬—括蒼山(1382)—北雁盪山(1057)
F/G阿爾金山—祁連山
公格爾山(7649)—慕士塔格山(7509)—賽圖拉—慕士山(6638)—烏孜塔格(6250)—九個達坂山(6303)—阿卡騰能山(4642)—阿爾金山(5798)—大雪山(5483)—祁連山(5547)—冷龍嶺(4849)—毛毛山(4070)
C/D老君山—梵凈山—岑王老山
老君山(2192)—武當山(1612)—大神農架(3053)—建始—來鳳(＞1000)—酉陽—梵凈山(2494)—佛頂山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富寧
D/G九寨溝—察隅
武山—九寨溝—雪寶頂(5588)—馬爾康—爐霍—新龍—巴塘—察隅
(3)二級區域界線
A1/A2小興安嶺—張廣才嶺—白頭山
呼瑪—大黑頂山(1047)—平頂山(1429)—大青山(944)—大禿頂子山(1690)—大石頭(1194)—甑峰山(1677)—白頭山
B1/B2下遼河
B2/B3永定河—海河
B3/B4黃河
B4/B5黃河故道
B5/B6淮河—黃河故道
B6/B7長江
C1/C2武夷山—九連山
黃山(1873)—玉京峰(1817)—黃崗山(2158)—白石峰(1858)—木馬山(1328)—九連山(1248)—龍門
C2/C34霍山—幕阜山—羅霄山脈
霍山(1774)—九江—九宮山(1543)—幕阜山(1596)—連雲山(1600)—武功山(1918)—井岡山—八面山(2042)—石坑埪(1902)
C3/C4長江
C124/C5南嶺山脈
雷公山(2179)—貓兒山(2142)—韭菜嶺(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龍門—飛雲頂(1282)—蓮花山(1336)—神泉港
D1/D23米倉山—大巴山
九頂山(4984)—廣元—米倉山—大巴山—大神農架(3053)
D2/D3長江—重慶—華鎣山—萬源北
D123/D5夾金山—大涼山
雪寶頂(5588)—九頂山(4984)—二郎山(3437)—貢嘎山(7556)—鏵頭尖(4791)—大涼山(3962)—長江—五蓮峰(2561)—陸家大營(2854)
D3/D4苗嶺山脈
陸家大營(2854)—黃果樹瀑布—惠水—雷公山(2179)
D4/D5烏蒙山—哀牢山—高黎貢山
陸家大營(2854)—黎山(2678)—馬龍—玉溪—哀牢山(3166)—貓頭山(3306)—高黎貢山—(3374)—尖高山(3302)
E1/E2呂梁山脈
岱海—管涔山—荷葉坪(2784)—黑茶山(2203)—關帝山(2831)—禹門口
E2/E3屈吳山—六盤山脈
景泰—屈吳山(2858)—六盤山(2928)—太白(2819)
F1/F2
古爾班烏蘭井—呼和巴什格(2364)—賀蘭山(3556)—香山
F2/F3
馬鬃山(2583)—大雪山(5483)
F3/F4天山山脈
托木爾峰(7443)—比依克山(7443)—天格爾峰(4562)—博格達峰(5445)—巴里坤山—托木爾提(4886)
G1/G2岡底斯山—念青唐古拉山脈
扎西崗—岡仁波齊峰(6656)—冷布岡日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦達—巴塘。
3.1.4 地質災害氣象預警判據研究
3.1.4.1 判據確定原則與資料依據
根據有限研究積累和歷史經驗，滑坡、泥石流的發生不但與當日激發降雨量有關，而且與前期過程降雨量關系密切，本項研究選定1d，2d，4d，7d，10d和15d過程降雨量等6個數據進行統計分析，期望對一個地區氣象因素引發滑坡、泥石流地質災害的原因與臨界雨量判據的確定具有全面認識。
本次研究的資料依據主要有兩方面:
1)中國地質環境監測院建立的全國地質災害調查資料庫中氣象因素引發的歷史滑坡泥石流災害數據(999個);
2)國家氣象中心根據中國地質環境監測院提供的滑坡、泥石流數據，整理提供了731個相關站點15d內歷史降雨量數據。
3.1.4.2 預警區的臨界降雨量判據研究
(1)不同降雨過程代表數據的選定
中國氣象局系統對日降雨量(Q)的預報是按當日20時到次日20時計算，而滑坡、泥石流事件可能發生在此24h的任一時段。
若災害事件在接近24時發生，則基本可對應1d(即當日)過程降雨量;若災害事件在次日0時以後的夜間發生，則對應前一日(2d)過程降雨量更符合實際。因此，本項研究選定的數據代表時段(日:24h)是:
1d過程降雨量:0≤Q1≤1
2d過程降雨量:1≤Q2≤2
4d過程降雨量:3≤Q4≤4
7d過程降雨量:6≤Q7≤7
10d過程降雨量:9≤Q10≤10
15d過程降雨量:14≤Q15≤15
(2)臨界過程降雨量預警判據圖的建立
根據滑坡泥石流與降雨關系的研究，製作滑坡泥石流與不同時段臨界降雨量關系散點圖，發現散點集中成帶分布，其上界可用β線表示，下界可用α線表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等過程降雨量，可以建立地質災害預警判據模式圖(圖3.2)。
圖中橫軸是時間(1～15d)，縱軸是相應的過程降雨量(mm)。我們規定，α線和β線為兩條滑坡、泥石流發生的臨界降雨量線，α線以下的A區為不預報區(1，2級，可能性小、較小)，α～β線之間的B區為地質災害預報區(3，4級，可能性較大、大)，β線以上的C區為地質災害警報區(5級，可能性很大)。
(3)預警區臨界降雨判據圖研究
在28個氣象預警區中，18個預警區可以形成完整的滑坡、泥石流發生的臨界降雨預警判據圖(上限值β線、下限值α線);10個預警區因缺乏資料尚不能形成判據圖，其中，A1，B5，F1和G24個區完全缺數據;B4，B6，E1，E2，F3和F46個區數據不全(只能形成α線或β線，甚至散點)。這10個區主要為滑坡、泥石流不發育區或人口稀疏地區，暫時對全國的預警工作效果影響不大。
圖3.2 預報判據模板圖
代表性數據及曲線舉例
A2東北平原
中國地質災害區域預警方法與應用
*3個樣本。
A2氣象預警區判據圖
B1遼南地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*9個樣本。
B1氣象預警區判據圖
C1閩浙地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*50個樣本。
C1氣象預警區判據圖
D1陝南地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*45個樣本。
D1氣象預警區判據圖
D5川滇地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*60個樣本。
D5氣象預警區判據圖
E3隴西地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*50個樣本。
E3氣象預警區判據圖
F2阿拉善地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*8個樣本。
F2氣象預警區判據圖
G1藏北地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*15個樣本。
G1氣象預警區判據圖
3.1.4.3 預警判據校正
為了提高預警精度，依據以下資料對預警區判據圖進行了校正:
1)中國大陸滑坡、泥石流與降雨關系的各類科技文獻;
2)歷年中國地質災害公報;
3)部分省(區、市)的地質災害年報;
4)全國縣(市)地質災害調查區劃成果資料(主要是福建省);
5)重點地區地質災害專項研究報告等。
檢索發現有13個預警區具有部分滑坡、泥石流與臨界過程降雨量研究資料，有15個預警區暫未收集到或完全缺乏研究資料。
13個具備部分研究資料的預警區分別整理成圖、表，可供確定相應預警區預警級別時參考，或與預警判據圖配合使用。
以C1區為例，見下表(圖3.3):
圖3.3 C1區地質災害點分布與臨界降雨量統計關系
3.1.5 預警尺度精度評價
3.1.5.1 預警尺度
(1)空間預警尺度
圖面表示3000km2(基於1∶500萬～1∶600萬地質災害預警區劃圖)。
(2)時間預警尺度
地災預警與氣象預警時間尺度同步。
3.1.5.2 預警精度評價
1)取決於氣象預報精度。目前全國性的氣象預報精度尚不高，特別是對引發泥石流影響明顯的局地單點暴雨的預報有待加強。
2)雨量站點代表性精度。地質災害氣象預警判據圖依賴於氣象站點經(緯)度和地質災害發生點的經(緯)度(距離)的接近程度。
本次資料地質災害災情點的經(緯)度與相鄰氣象站點的經(緯)度之差在0.3°～1.0°之內，也即相差40～50km，反映在平面上即存在約2000km2的誤差。
3)地質環境-氣象因素耦合機制的研究精度。地形坡度、植被、岩土類型、含水狀態、地表入滲和產流等的研究尚很薄弱。
4)人類活動方式、強度與斜坡變形破壞模式尚缺乏科學界定。
3.1.6 地質災害預警產品製作與發布
3.1.6.1 預警產品製作、簽批與發布
1)國家氣象中心提供全國每次降雨過程的天氣預報資料，每天16:00通過適當方式(E-mail)發送前期實際降雨量和次日預報降雨量數據;
2)中國地質環境監測院接到降雨量數據後，根據此數據和預警判據圖對各預警區發生地質災害的等級進行逐個分析和判定;
3)專家會商、分析判定預報預警結果，根據會商後的結果，做出空間預警，在預警圖上劃出預報或警報區，此稱預警產品;
4)領導審定、簽批預警產品;
5)經簽批的預警產品於當天16:30通過適當方式(E-mail)發回國家氣象中心;
6)國家氣象中心接收預警產品，並和天氣預報產品統一製作，配音;
7)中央電視台在當天晚上19:30新聞聯播後播出地質災害氣象預報或警報及等級;
8)預報或警報地區的有關省級地質環境監測總站應在預警發出24h至48h內，向中國地質環境監測院反饋預警效果校驗結果;
9)中國地質環境監測院分析研究預警效果校驗結果，改進預警判據，逐步提高預警精度。
3.1.6.2 預警產品發布形式
(1)中央電視台發布播出
預警產品署名:國土資源部
中國氣象局
模擬預報詞:
今天晚上到明天白天，××地區發生地質災害的可能性較大，請注意防範。
(2)中國地質環境信息網站發布
主要供專業人士和政府管理部門參考，跟蹤研究預警效果，討論研究預警方法與對策。
設計製作了地質災害氣象預警預報專用「符號」(圖3.4)。
圖3.4 地質災害氣象預報預警專用「符號」
從2005年開始，在中央電視台發布地質災害氣象預警預報信息圖片時，同時配發崩塌、滑坡和泥石流動畫，增強了地質災害預警信息的視覺沖擊力，也提高了地質災害氣象預報預警的社會影響力。
3.1.7 地質災害預警軟體系統
3.1.7.1 基於C語言的預警預報軟體
2004～2006年，模型採用第一代臨界雨量判據法，基於C語言的預警預報軟體。具備自動生成降雨等值線、雨量站點上自動計算預報等級、查看雨量站點雨量等功能(圖3.5)。缺點是無法自動成區、不具備GIS圖層操作功能。
圖3.5 基於C語言的第1套預警軟體Predmap抓圖
3.1.7.2 基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體
2007年，基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體，模型仍採用第一代臨界雨量判據法(圖3.6)。主要改進在於將軟體系統升級為基於GIS開發，且實現預警區的自動圈閉。缺點是ArcGIS軟體龐大，軟體操作、升級等方面不便。
圖3.6 基於ArcGIS的第2套預警軟體抓圖
❷ 全國地質災害監測預警體系建設規劃的必要性、指導思想、基本原則和目標
7.2.1 必要性
《中國21世紀議程》提出了我國可持續發展的戰略目標。在我國經濟和社會快速發展的過程中，人類活動的強度和范圍達到前所未有的程度，其對包括地質環境在內的人類生態環境的干擾與破壞也日益增強，在許多地區引發的不同程度的自然地質災害造成了危害和損失成倍增加的現象，礦產資源和地下水資源等的開發利用以及各種工程活動誘發的地面沉降、崩塌、滑坡、泥石流等人為地質災害也較為普遍，對城市、公共基礎設施和廣大人民群眾的生命財產安全構成嚴重威脅。特別是地面沉降多發生在我國經濟最發達、人口密度最大、公共基礎設施最密集的東部地區，成為這些地區乃至國家可持續發展的重要制約因素。因此，保護生態環境、進行生態環境建設和防災減災，已經成為國家長期的目標和任務。為此，加強地質災害監測，進行全國地質災害監測與預警體系建設的規劃，在監測基礎上，實現對地質災害的治理與對地質環境的保護，不僅是防災減災的需要，而且也是國家經濟社會可持續發展、保護生態環境和進行生態環境建設的最基本的保障，是一項重要的基礎性和公益性的國家地質工作。現就從我國社會經濟的發展的幾個重要方面，對地質環境與地質災害監測的必要性，進行簡要論述：
（1）保障國家重大工程建設安全與西部大開發戰略的需求
全國有20餘條鐵路干線和所有山區公路不同程度地受到滑坡、崩塌、泥石流的危害或威脅。大型水庫岸邊，河流傍岸，尤其是峽谷段，常因發生滑坡、崩塌、泥石流而阻塞航道，並引起洪災。中東部沿海平原和盆地地面沉降、地裂縫和地面塌陷等地質災害嚴重威脅和破壞基礎工程設施。加強這些基礎工程設施和沿大江大河危險地段的地質環境監測，採取科學的分析方法進行預測預報，是一項長期的工作。
西部大開發戰略把加快水利、交通、能源和通訊等基礎設施建設放在首位，其中包括：長江三峽工程、南水北調工程、大江大河上中游干（支）流控制性水利樞紐工程、內河航運通道、青藏鐵路、西電東送工程、西氣東輸工程等。這些重大工程地域跨度大，多處在或穿越地質災害易發區，為保障上述工程安全施工和運營，必須加強地質環境監測工作。
（2）城市化發展對地質災害監測的需求
目前，我國有城市668座。預計2020年左右，我國城鎮化水平將提高到45%～50%，我國城市數將達到1000～1100座。城市是人類活動最集中，環境地質問題最突出的地區。為了保障城市化進程，指導城市規劃，預防由於不合理的工程活動引發的地面沉降、地裂縫、崩塌、滑坡等地質災害和其他環境地質問題，必須加強對城市地下水環境和地質災害的監測。
（3）礦產資源開發對地質災害監測的需求
我國礦產資源開發帶來了很多環境地質問題，產生大量的地質災害隱患。每年礦石開采量57億～60億t，礦山企業每年產生固體廢棄物133.8億t、產生尾礦26.5億t，處置率僅為6.95%。礦山固體廢棄物任意堆放形成了嚴重的滑坡、泥石流等地質災害隱患，地下采礦活動誘發的滑坡、地面塌陷等地質災害十分突出。礦山地質環境監測十分薄弱，礦山地質災害防治工作任重道遠。為了保障礦產資源的安全開發和礦山地質環境的有效治理，必須加強礦山地質環境監測。
7.2.2 指導思想
應堅持以人為本，全面、協調、可持續的科學發展觀和人口、資源、環境協調發展的一系列方針政策。緊密結合經濟社會發展規劃的總體目標和要求，充分認識地質災害監測預警體系建設的重要性和緊迫性。動員社會各方面的力量，從我國地質災害發生發育的實際出發，尊重自然規律和經濟規律，正確處理長遠與當前、整體與局部的關系，依靠科技進步，運用新思路、新理論、新技術、新方法，實現對地質災害的有效監控和預報預警，為我國地質災害防治、地質環境保護和資源環境的可持續利用提供有力支撐。
7.2.3 基本原則
（1）與國家國民經濟社會發展進程相適應的原則
建立和完善與全面建設小康社會相適應的、符合可持續發展要求的地質災害監測預警體系，為國家和地方宏觀調控和指導國土資源開發與整治提供依據。
（2）突出「以人為本」
堅持按客觀規律辦事，從實際出發，講求實效，山區、平原和不同災種的監測重點各有側重的原則。在以突發性地質災害為重點的地區，應以最大限度地減少人員傷亡、保障社會穩定和人民生命財產安全作為主要目的；緩變性地質災害應以專業監測為主要手段進行監測與規劃。
（3）群、專結合的原則
建立以縣、鄉、村為基礎，全民參與、群專結合的群策群防體系，是多年來地質災害防治工作中總結出來的寶貴經驗，也是避免人員傷亡，把災害損失降到最低限度的重要保證。
（4）統籌規劃、分步實施、分級管理
密切結合生產力布局和人口分布狀況，對全國地質災害監測預警體系建設工作進行統籌規劃，制定切實可行的分階段實施方案，明確各級政府和企（事）業單位在地質災害監測中的責任和義務，建立統一管理和分級（國家、省、市、縣）管理相結合，處理好全部與局部、長遠與當前的關系，優先實施重點地區和重要經濟區（帶）的監測預警體系建設。
（5）監測網建設與保護並重
擯棄重建設、輕保護的觀念，嚴禁邊建設、邊破壞，通過法律、經濟等手段，明確保護責任，落實保護費用，切實保護監測儀器、設備、設施的建設成果。
（6）站網建設與能力建設並舉
在不斷完善地質災害監測網基礎硬體設施建設的同時，加強機構建設、法規制度建設、技術規范建設、信息系統建設、人力資源建設和研究能力建設。
（7）專業服務功能與公眾服務功能並重
地質災害監測信息既要為國家決策和專業調查評價提供支持，也要為社會公眾提供地質災害現狀信息和防災減災信息。
（8）依靠科技創新、提高監測工作質量
加強科學研究，改進監測設施，依靠科技進步，全面提升監測能力和服務水平。
（9）建立多渠道籌資機制
各級地質災害監測機構的監測經費要納入同級政府財政預算。多渠道籌集監測資金，設立各級地質災害監測專項經費，確保監測工作的順利實施。
7.2.4 目標
地質災害監測預警體系建設的目的是最大限度地減少人民群眾的生命財產損失，以保障經濟、社會的可持續發展；為國家及地方宏觀調控和指導國土資源開發與整治提供依據；從地質環境可持續開發利用角度提出地區發展戰略建議；為改善人居環境，保障交通大動脈安全暢通，水電工程正常運行等提供保障；為地區社會經濟發展提供決策參考。在基本掌握全國地質災害分布狀況與危害程度的基礎上，建立並逐步完善全國地質災害的監測預警網路體系。
（1）總體目標
從現在起到2020年，在逐步查明我國地質災害分布狀況與危害程度的基礎上，建成覆蓋全國的較完善的突發性地質災害群測群防網路體系；建成以省（區、市）及部分縣（市）地質環境監測站為骨乾的突發性地質災害應急反應體系；建成我國較完善的地質災害專業監測骨幹網路，重點地區及重要經濟區（帶）達到監測數據的實時採集、分析、預警預報的水平。使地質災害防治工作以被動救災為主的局面得到根本性扭轉，人為有效控制地質災害，使損失逐年攀升的趨勢得到有效控制。
（2）階段目標
1）到2010年，地質災害監測預警體系建設的目標如下：①群測群防監測網路覆蓋到全國突發性地質災害易發區的1400個縣（市），形成縣、鄉、村三級監測體系。②初步建成由各級政府和有關部門參與的全國地質災害專業監測骨幹網路。③初步建成重要交通干線和水利工程區的專業監測預警系統。充分推廣高新技術在地質災害監測中的應用，利用計算機技術、3S技術等先進手段，提高監測預報的自動化水平。④在進一步完善群、專結合，群測群防監測網路的同時，完成分布在全國各省（區、市）重大突發性地質災害隱患點的監測預警預報示範系統。⑤建成較完善的地質災害監測信息網路系統，重點地區及重要經濟區（帶）的專業監測要初步達到監測數據的實時採集、自動分析、自動預警預報的水平。⑥初步建成重點地區及重要經濟區（帶）地面沉降等緩變性地質災害監測網路系統。力爭使我國地質災害監測預警預報的儀器、設備達到國際水平。
2）到2020年，在地質災害監測管理法規、規章的支持下，要使國土資源部門對地質災害監測監督管理的職能全面到位，並逐步納入科學化、規范化和法制化的軌道；使地質災害監測體系的科學理論與技術方法達到國際先進水平，建成覆蓋全國的較完善的地質災害重點防治區突發性地質災害群專結合的監測預警預報網路；建成全國地面沉降、地裂縫等緩變性地質災害的實時監控體系；建成完善的地質災害監測信息網路，實現地質災害監測數據的自動化採集、傳輸、存儲和信息的實時發布。建成比較完善的地質災害防災預警指揮系統。
❸ 地質災害調查與預警
一、部署重點
開展我國西南山區、黃土高原、湘鄂桂山區等主要地質災害高易發區地質災害詳細調查，建立典型地質災害監測預警區；完善長江三角洲、華北平原和汾渭盆地地面沉降監測網，開展珠江三角洲、東北平原等地區地面沉降調查，開展京滬、大同—西安等高速鐵路沿線地面沉降與地裂縫詳細調查。
二、部署建議
（一）全國地質災害調查監測綜合評價
1.工作現狀
完成了全國1:50萬以地質災害為主的環境地質調查與綜合研究，完成了700個縣（市）的縣市地質災害調查成果集成，正在開展1640個縣（市）的縣市地質災害調查成果集成。2005年起，開展1:5萬地質災害詳細調查資料庫建設及成果初步梳理工作。開展地質災害氣象預警技術方法研究，逐步提高我國區域地質災害預警預報技術水平。
但隨著詳細調查與監測預警示範的大規模鋪開，需要進一步進行數據的整理、分析與綜合集成，並在研究基礎上編制滿足國家層面需求的系列圖系。
2.工作目標
總體目標：整合地質災害詳細調查成果，分析地質災害發育分布規律，劃定地質災害易發區，搭建綜合研究技術平台和信息化平台，建立全國地質災害資料庫。整合監測預警示範區成果，研究監測預警網路建設模式，形成全國地質災害監測預警信息平台。完善地質災害調查與監測技術規程與技術要求，綜合研究並編制滿足國家需要的地質災害系列圖系。
「十二五」期間：建立地質災害調查與地質災害監測預警成果集成體系。總結地質災害調查成果，開展區域地質災害易發區綜合評價和易發程度區劃。總結地質災害監測預警示範區建設成果，搭建地質災害監測預警信息平台。
「十三五」期間：完善地質災害調查與地質災害監測預警成果集成體系。進一步總結地質災害調查成果，形成全國和省級地質災害易發區綜合評價和易發程度區劃。系統總結地質災害調查與地質災害監測成果，形成全國地質災害早期預警區劃。
3.工作任務
完成全國1:5萬地質災害調查與典型預警示範區建設成果的匯總、集成與綜合研究。搭建1:5萬地質災害調查綜合研究技術平台和信息化平台，建立全國地質災害資料庫。搭建全國地質災害監測預警信息平台，完善早期預警產品發布體系。總結修訂《崩塌、滑坡、泥石流1:50000調查規范》，完成全國地質災害早期預警區劃，編制全國及分省地質災害與地質災害早期預警綜合圖系。
「十二五」期間：對西北黃土高原區、西南山區、湘鄂桂山區、東南沿海地區地質災害高易發區1:5萬地質災害調查成果進行集成，建立1:5萬地質災害調查信息化成果技術要求；完成11個地質災害監測預警示範區成果綜合研究，搭建全國地質災害監測預警信息平台，初步建立全國地質災害早期預警區劃。
「十三五」期間：完成西北黃土高原區、西南山區、湘鄂桂山區、東南沿海地區地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查成果集成，完善1:5萬地質災害調查信息化成果技術要求。完成全國30個地質災害監測預警示範區成果綜合研究，形成建立全國地質災害早期預警區劃。編制完成全國及分省地質災害與地質災害早期預警綜合圖系。
（二）西北黃土高原區1:5萬地質災害調查
1.工作現狀
完成了以省（區、市）為單元的西北省區1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、263個縣的1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起，在46個縣近10萬平方千米范圍內開展了1:5萬地質災害調查。
通過開展1:5萬地質災害調查，基本摸清了調查區地質災害分布和發育規律，有力地支持了完善地質災害防治規劃和各項減災防災工作。根據縣市地質災害調查成果，在西北黃土高原區及秦巴山區中，仍有處於地質災害高、中易發區的191個縣近54萬平方千米需要盡快開展1:5萬地質災害調查工作。
2.工作目標
以遙感解譯、地面調查、測繪和工程勘查為主要手段，以縣（區）級行政區劃為基本單元，開展西北黃土高原區及秦巴山區20萬平方千米（191個縣）的1:5萬地質災害調查，基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵，並對其危害程度進行評價，圈定地質災害易發區和危險區，建立地質災害信息預警系統，建立健全群專結合的監測網路，為減災防災提供基礎地質依據。
「十二五」期間：開展西北地質災害高易發區1:5萬地質災害調查，基本查清區內地質災害分布發育規律，逐步建立地質災害風險控制管理工作體系。
「十三五」期間：繼續開展地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查，查清區內地質災害分布發育規律，形成西北地區地質災害易發區區劃和重點區域地質災害風險管理區劃，顯著提高我國地質災害防治水平。
3.工作任務
開展西北地區地質災害中、高易發區1:5萬地質災害調查；完善地質災害易發性和危險性區劃；健全完善地質災害群測群防體系，建立地質災害空間資料庫。
在已經圈定的地質災害易發區內，以縣為單位採用點、線、面結合，重點和一般調查結合的方式開展1:5萬地質災害調查工作。2015年前優先開展地質災害高易發區及經濟損失較大地區調查，基本覆蓋人員傷亡及財產損失主要地區。2020年前，逐步推進，最終完成西北地區高、中易發區調查。在調查基礎上，完善地質災害易發性和危險性區劃，健全完善地質災害群測群防體系，探索建立地質災害風險評價與風險控制管理工作體系。
「十二五」期間：開展西北黃土高原區地質災害高易發區1:5萬地質災害調查。
「十三五」期間：繼續開展西北黃土高原區地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查。
（三）西南山區1:5萬地質災害調查
1.工作現狀
完成了以省（區、市）為單元的西南山區1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、423個縣的1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起，在29個縣（近10萬平方千米）開展了1:5萬地質災害調查。
通過開展1:5萬地質災害調查，基本摸清了調查區地質災害分布和發育規律，有力支持並完善了地質災害防治規劃和各項減災防災工作。根據縣市地質災害調查成果，在西南山區，仍有處於地質災害高、中易發區的190個縣近75萬平方千米需要盡快開展地質災害詳細調查工作。
2.工作目標
總體目標：以遙感解譯、地面調查、測繪和工程勘查為主要手段，以縣（區）級行政區劃為基本單元，開展西南山區、藏東地區75萬平方千米，1:5萬地質災害調查，基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵，並對其危害程度進行評價，圈定地質災害易發區和危險區，建立地質災害信息預警系統，建立健全群專結合的監測網路，為減災防災提供基礎地質依據。
「十二五」期間：開展西南川滇山區、藏東地區等地質災害高易發區1:5萬地質災害調查，基本查清區內地質災害分布發育規律，逐步建立地質災害風險控制管理工作體系。
「十三五」期間：繼續開展西南川滇山區、藏東地區地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查，查清區內地質災害分布發育規律，形成全國地質災害易發區區劃和重點區域地質災害風險管理區劃。顯著提高我國地質災害防治水平。
3.工作任務
開展西南川滇山區、藏東地區滑坡、崩塌、泥石流等突發性地質災害中、高易發區1:5萬地質災害調查；健全完善覆蓋地質災害中、高易發區的群測群防網路，完善地質災害易發性和危險性區劃。建立地質災害空間資料庫。
在已經圈定的地質災害易發區內，以縣為單位採用點、線、面結合，重點和一般調查結合的方式開展1:5萬地質災害調查工作。2015年前優先開展地質災害高易發區及經濟損失較大地區調查，基本覆蓋人員傷亡及財產損失主要地區。2020年前，逐步推進，最終完成西南山區高、中易發區調查。在調查基礎上，建立完善群測群防體系，完善地質災害易發性和危險性區劃，探索建立區域風險評價與風險控制管理工作體系。
「十二五」期間：開展西南山區高易發區1:5萬地質災害調查工作。
「十三五」期間：繼續開展西南山區高、中易發區1:5萬地質災害調查工作。
（四）湘鄂桂山區地質災害詳細調查
1.工作現狀
完成了以省（區、市）為單元的1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、287個縣的1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起，在14個縣近4萬平方千米范圍內開展了1:5萬地質災害調查。
通過開展1:5萬地質災害調查，基本摸清了調查區地質災害分布和發育規律，有力地支持了完善地質災害防治規劃和各項減災防災工作。根據縣市地質災害調查成果，在湘鄂桂山區，仍有處於地質災害高、中易發區的82個縣近20萬平方千米需要盡快開展1:5萬地質災害詳細調查工作。
2.工作目標
總體目標：以遙感解譯、地面調查、測繪和工程勘查為主要手段，以縣（區）級行政區劃為基本單元，開展西南山區、藏東地區1:5萬地質災害調查，基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵，並對其危害程度進行評價，圈定地質災害易發區和危險區，建立地質災害信息預警系統，建立健全群專結合的監測網路，為減災防災提供基礎地質依據。
「十二五」期間：完成湘鄂桂山地丘陵區20個縣（市）1:5萬地質災害調查，基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵，並對其危害程度進行評價，為制定防災規劃和減災提供技術支撐。
「十三五」期間：全面完成湘鄂桂山地丘陵區40個縣（市）1:5萬地質災害調查，基本查明區內地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵，並對其危害程度進行評價，為制定防災規劃和減災提供技術支撐。
3.工作任務
開展湘鄂黔山地區滑坡、崩塌、泥石流等突發性地質災害中、高易發區1:5萬地質災害調查；健全完善覆蓋地質災害中、高易發區的群測群防網路，完善地質災害易發性和危險性區劃。建立地質災害空間資料庫。
在已經圈定的地質災害易發區內，以縣為單位採用點、線、面結合，重點和一般調查結合的方式開展地質災害1:5萬調查工作。2015年前優先開展地質災害高易發區及經濟損失較大地區調查，基本覆蓋人員傷亡及財產損失主要地區。2020年前，逐步推進，最終完成湘鄂黔山地區高、中易發區調查。在調查基礎上，建立完善群測群防體系，完善地質災害易發性和危險性區劃，探索建立區域風險評價與風險控制管理工作體系。
「十二五」期間：開展高易發區1:5萬地質災害調查。
「十三五」期間：繼續開展高、中易發區1:5萬地質災害調查。
（五）東南沿海山區1:5萬地質災害調查
調查區主要包括浙江、福建、安徽、江西四省常年遭受台風襲擊的地質災害高風險區及中低山丘陵區，總面積約12萬平方千米。該區域人口密度高、經濟發達，地質條件復雜，台風和降雨頻繁，地質災害影響嚴重。
1.工作現狀
完成了以省（區、市）為單元的1:50萬以地質災害為主的環境地質調查，以縣（市）為單元的1:10萬丘陵山區地質災害調查約271個縣（市），浙江省開展了小流域1:1萬地質災害調查。初步查明了崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害分布情況、發育特徵、發育強度及其形成條件和發生規律，對地質災害發生的環境地質條件和發展趨勢進行了區劃及預測評價，調查成果及時為重點縣（市）及區域地質災害防治提供了技術支撐。
雖然浙江開展小流域1:1萬地質災害調查調查，尚未系統開展1:5萬地質災害調查，缺少區域1:5萬地質災害調查資料，目前地質災害防治依靠的是以往1:10萬縣市地質調查資料，地質災害防災工作能力和水平亟待提升。
2.工作目標
總體目標：全面完成地質災害高、中易發區1:5萬地質災害調查工作，查明崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害分布情況、發育特徵、發育強度及其形成條件和發生規律，對地質災害發生的環境地質條件和發展趨勢進行了區劃及預測評價，調查成果及時為重點縣（市）及區域地質災害防治提供了技術支撐。
「十二五」期間：完成地質災害高易發區1:5萬地質災害調查工作，選擇25處重大地質災害高易發區開展風險管理。
「十三五」期間：完成地質災害中易發區1:5萬地質災害調查工作，選擇15處重大地質災害中易發區開展風險管理。
3.工作任務
以保護人民生命財產和生存環境、保障重大建設工程、重要礦山、國家級或省級旅遊景區建設為目標，開展1:5萬地質災害調查，基本查明地質災害發育及危害現狀、形成條件和形成機理，進行地質災害危險性評價和風險評估；開展區域地質災害監測預警網路建設，建立典型區地質災害監測預警示範；開展重大地質災害調查與風險管理選區及評估；建立區域地質災害數據共享平台。
（六）汶川地震地質災害調查評價
1.工作現狀
開展了工作區在內的青藏高原東南緣的地殼變形、斷裂運動、地震活動研究、活動斷裂和古地震研究、區內區域地殼穩定性研究及一系列的深部地球物理探測研究。從1991年到2006年已在青藏高原東部及鄰區開展了十多年地殼形變監測。震後完成了地震災區地質災害應急調查、詳細調查及對重大災害體的勘察。
但震後地質環境、地應力場及位移場均發生了較大變化，需盡快完成調查。震後地震災區地質災害應急調查、詳細調查及對重大災害體的勘察資料亟待整理。災後恢復重建迫切需要區域穩定性評價及地質災害防治區劃。與地震及地震地質災害相關的關鍵科學問題亟待解決。
2.工作目標
總體目標：以汶川地震為契機，全面開展龍門山地區地震與地質災害詳細調查工作，結合綜合地球物理勘查，摸清龍門山斷裂帶主要特徵；系統總結工作區現代構造運動的地質災害效應規律及地質災害鏈形成機理；揭示龍門山及鄰近構造帶未來地震活動趨勢；了解龍門山及鄰近構造帶的地震工程地質條件；開展區域地殼穩定性和重要場地工程地質穩定性評價；為龍門山地震重災區恢復重建及鄰區重要工程規劃提供地質依據；建設地震地質災害信息系統，為地震災區防災減災和重建規劃服務。
「十二五」期間：完成龍門山地區地震地質災害調查，確定汶川地震發震斷裂和同震斷裂的地表變形特徵，確定活動斷裂深部結構，初步完成青藏高原東緣地殼形變和斜坡動力響應綜合監測及汶川地震災區地脈動測試，建立極震區滑坡形成機理模式及汶川地震區工程岩體穩定性評價與地質災害填圖技術方法，完成地質災害相應成果建設，為汶川地震災後重建提供相關地震地質災害資料和必要的技術支撐。
「十三五」期間：深入研究地震地質災害鏈的形成機理和演化過程，開展區域地殼穩定性評價，總結提升各種地震地質災害調查、監測和評價的技術水平，並促進相關技術方法的推廣應用。
3.工作任務
在廣泛收集利用前期已有相關地質研究資料的基礎上，利用遙感解譯與野外地面調查、深部探測相結合，線路地質調查與重點地段大比例尺填圖調查相結合，新構造運動特徵定性分析與斷裂活動時域及強度定量測試分析相結合，內動力與外動力地質作用調查相結合，物理模擬模擬與數值模擬相結合，對工作區活動斷裂特別是發震斷裂及其災害效應進行定量—半定量評價；基於青藏高原東緣地殼形變和斜坡動力響應綜合監測，以及對地震動力與地質災害相關性的多方位綜合調查和研究（模擬試驗、常規和非常規岩土工程特性試驗等），分析龍門山及鄰近構造帶未來新構造運動趨勢及其災害效應，開展汶川地震地質災害關鍵科學問題的深入研究，力圖在典型地震地質災害的成災機理和評價技術方面有所突破。
「十二五」期間：開展汶川地震災區以滑坡、崩塌、泥石流災害為主要內容的1:5萬地質災害調查與測繪；進行龍門山及鄰近構造帶地震工程地質調查評價；開展龍門山及鄰近構造帶活動斷裂調查；開展區域地殼穩定性綜合評價；在龍門山及其鄰近地區開展綜合地球物理探測，取得地震活動帶較詳細的岩石圈結構模型；在青藏高原東緣開展系統的高精度GPS測量與監測，重點開展對龍門山斷裂帶、鮮水河—安寧河—小江斷裂帶及其附近區域的監測。
開展川西地區地震地質及區域構造穩定性研究，研究更加符合斜坡地震動響應客觀實際的地震動穩定性評價方法；通過大型振動台試驗，揭示不同地震波下邊坡的動力響應規律；通過開展汶川地震災區地脈動測試及研究分析，提升對地震及餘震有關的地質災害問題更深層次的研究；在先期地震災區地質災害隱患巡排查工作的基礎上，建立地震滑坡穩定性評價及失穩概率的定量評價模型，對地震滑坡危險程度進行分級，並對其危險性進行分區，形成地震滑坡災害編圖的一套技術方法體系。
「十三五」期間：地震災區地質災害調查和研究成果進行綜合分析研究。
（七）西部復雜山體地質災害成災模式與風險評價
1.工作現狀
西部地區復雜山體區已開展過不同程度的調查工作。其中包括基礎性的1:20萬區域地質圖和1:20萬水文地質圖，及部分區域完成了1:5萬地質填圖。專業性的包括以省（區、市）為單元的1:50萬以地質災害為主的環境地質調查、1:10萬山區丘陵縣地質災害調查。2005年起，部分地區開展了1:5萬地質災害調查。
但由於西部大型山體滑坡成因復雜，只依靠地表普查很難認清成災模式，更難以掌握災害的多米諾效應。如武隆雞尾山滑坡，前期工作已將滑坡區圈定為危險區，但調查成果並沒能對滑坡破壞機理與成災模式作出正確的判斷。武隆雞尾山滑坡、宣漢天台鄉滑坡、馮店垮梁子滑坡多起災難性滑坡災害的發生，表明在西部山區復雜斜坡地帶，存在隱蔽性極高、突發性強、成因機理復雜、災害隱患極大的特殊類型滑坡。這些滑坡成災機理、致災模式亟待研究。
2.工作目標
總體目標：以西部復雜山體為研究對象，依託已有調查成果，全面開展西部復雜山體成災機理研究。開展地質災害成災模式調查、成災條件與機理研究、致災模式與機理研究、重大災害防治對策研究。初步摸清西部地區地質災害成因機制，建立西部復雜山體災害識辨方法、完善災害評價體系、提出區劃防治建議，為主動防災服務。
「十二五」期間：完成烏江流域、清江流域、三峽庫區等西南山區復雜山體滑坡和黃土地區灌溉型滑坡、秦巴山區淺表層滑坡的形成機理和成災模式研究；完成西部復雜山體特大地震滑坡的致災范圍預測研究；完成復雜山體滑坡的快速加固技術及復雜山體滑坡的遙感早期識別技術研究；建立融合重大地質災害識別、穩定性判定、致災模式判別、監測防治措施的防災體系。
「十三五」期間：深入研究復雜山體地質災害鏈的形成機理和演化過程，完善融合重大地質災害識別、穩定性判定、致災模式判別、監測防治措施的防災體系，總結提升各種地質災害調查、評價、監測和防治的技術，並促進相關技術方法的推廣應用。
3.工作任務
「十二五」期間：在重大地質災害易發的烏江流域、清江流域、三峽庫區、西部山區、秦巴山區和黃土地區選擇有代表性的滑坡，通過調查、勘察及試驗，深入研究這些地區滑坡形成原因、運動機理及致災模式，完善災害發育特徵認識，構建主動防災體系。
通過對西部復雜山體地震滑坡三維物理模擬、多種三維數值模擬、變形破壞過程分析以及滑坡動力學分析等分析手段，對滑坡的影響范圍進行深入探討。開展微型組合抗滑樁、土工合成擋牆、快速注漿、預制格構等地質災害快速加固技術的研究，並開展快速加固技術應用示範及加固效果監測分析，開展遙感早期識別技術研究等關鍵問題研究，提升主動防災能力。
「十三五」期間：開展西部復雜山體地質災害成災模式與風險評價綜合研究。
（八）典型地質災害監測預警與示範推廣
1.工作現狀
完成了長江三峽庫區滑坡等地質災害GPS控制監測網建設。初步建立四川雅安、重慶巫山、雲南哀牢山等8個代表不同突發性地質災害類型的監測預警示範區。解決了地質災害實時監測、實時傳輸、預警產品快速發布等多項關鍵技術。2003年開始，開展了全國和省級尺度的汛期地質災害氣象預警，取得了良好的效果。研製了三維激光微位移監測系統、滑坡微震自動連續觀測系統、滑坡監測多媒體網路遠程監控技術、FBG滑坡監測解調設備、地質災害光導監測儀等多項技術與設備。研製了適用於地質災害群測群防的系列儀器，已推廣20萬套，並在「5·12」抗震救災工作中發揮了重要作用。
健全監測預警網路，形成覆蓋我國主要災害類型的國家級地質災害監測工程示範區，進一步開發實用監測預警設備是下一步工作的重點。
2.工作目標
建立30個國家級地質災害監測工程示範區，對地質災害高風險區的重點區域實施專業監控，不斷提高預測預警水平，推動區域地質災害監測工作，為全國地質災害綜合預警提供依據。研製系列監測預警儀器和防治技術設備，不斷完善突發性地質災害監測數據採集、傳輸與分析管理技術，為突發性地質災害監測和減災防災提供技術支持。
「十二五」期間：完成11個典型地質災害監測預警示範區建設，建立區內有效的地質災害預警系統。
「十三五」期間：全面完成地質災害高易發區30個典型區域國家級專業監測工程示範區建設。
3.工作任務
以地質構造背景、氣候條件和地質災害發育規律為基礎，選擇典型地質災害區域建設地質災害監測預警示範區，研究探索不同地質災害區地質災害監測預警技術工作方法，為減災防災提供技術支持。根據1:5萬地質災害調查成果，優先考慮有代表性、工作基礎較好、示範作用明顯的區域開展工作。協助地方開展全國山地丘陵區縣（市）地質災害群測群防早期預警能力建設。
在地質災害高易發區30個典型區域建立國家級專業監測工程示範區，完善監測內容、建立監測網路。開展全國山地丘陵區縣（市）地質災害群測群防早期預警能力建設，為已經確認的5萬余處群測群防地質災害隱患點，安裝自動監測報警儀器。
開展簡易監測儀器研發與示範、實時監測新技術研究與示範、監測技術平台建設。
「十二五」期間：在突發性地質災害高易發區，根據不同地質災害類型，選擇建設完善燕山山地滑坡泥石流監測預警區、遼東南中低山泥石流區等11個典型區域地質災害監測預警區。
建設區域地質災害群測群防網路，對2萬處隱患點進行簡易儀器自動觀測。
「十三五」期間：繼續加強突發性地質災害高易發區專業監測示範工程建設，完成長白山崩塌滑坡、天山谷地降雨—融雪型滑坡泥石流等19個區域突發性地質災害監測預警區建設。
建設區域地質災害群測群防網路，對1萬處隱患點進行簡易儀器自動觀測。
（九）全國地面沉降調查與監測
1.工作現狀
初步完成長江三角洲地區、華北平原、汾渭盆地等重點地區地面沉降和地裂縫調查10萬平方千米，基本查明該地區發生的地質背景和地面沉降分布規律，基本建立以基岩標、分層標和GPS、水準測量為主的區域地面沉降立體監測網路，在上海、江蘇和北京地面監測站，實現了監測數據自動採集、傳輸，初步建成地面沉降地理信息系統，為制定科學的地面沉降防治措施打下了良好的基礎。
存在問題主要包括：地面沉降發展的趨勢加劇，防治任務艱巨；地面沉降調查工作程度不平衡；監測網路需要進一步完善，監測技術有待進一步提升；重大工程面臨地面沉降的威脅。
2.工作目標
建成平面以GPS監測和水準測量為主，垂向以分層標、基岩標及地下水監測為主，以及空間遙感觀測技術（In SAR）監測為主的地面沉降立體綜合監測體系，實現對地面沉降的有效監控。
「十二五」期間：完成我國所有地面沉降區、城市及重要交通干線地面沉降調查。在主要地面沉降區建成平面以GPS監測和水準測量為主，垂向以分層標、基岩標及地下水監測為主，以及空間遙感觀測技術（In SAR）監測為主的地面沉降立體綜合監測體系，基本實現對主要沉降區地面沉降的有效監控。
「十三五」期間：在所有地面沉降區建成平面以GPS監測和水準測量為主，垂向以分層標、基岩標及地下水監測為主，以及空間遙感觀測技術（In SAR）監測為主的地面沉降綜合監測體系，實現對所有地面沉降區地面沉降的有效監控。完成所有地面沉降區地面沉降風險管理與區劃，為制定科學的地面沉降防治措施打下堅實的基礎。
3.工作任務
利用In SAR等現代化監測技術，完善長江三角洲、華北平原、汾渭盆地地面沉降監測網，並繼續進行監測；開展珠江三角洲、東北平原等地面沉降工作空白區地面沉降調查，建立地面沉降監測網路；和鐵道部、交通部等部門密切合作開展重大工程區地面沉降調查與監測；結合區域地質環境背景和區域經濟發展布局，開展地面沉降災害風險評估，制定分區地面沉降控制目標和管理措施。
「十二五」期間：開展安徽阜陽、松嫩平原、珠江三角洲、江漢—洞庭湖平原等一般地面沉降區1:10萬的地面沉降調查5000平方千米；繼續對長三角、華北平原、汾渭盆地等主要沉降區進行地面沉降監測。
長江三角洲地區：開展江浙兩省沿海平原等以往工作較薄弱地區包括淮安、揚州、泰州、南通、紹興、台州地區的1:25萬地面沉降災害調查，重點城市1:5萬地面沉降災害調查。
華北平原：對前期工作薄弱的地區開展1:5萬地面沉降調查工作；基本覆蓋以開采地下水為主要水源的平原地區。
汾渭盆地：開展汾渭盆地陝西咸陽、渭南和榆次、臨汾及運城等重點城市的地面沉降地裂縫災害調查。
繼續對長三角、華北平原、汾渭盆地等主要沉降區進行地面沉降監測與風險管理。
「十三五」期間：重要地面沉降區監測。
長江三角洲地區：完善地面沉降監測網路，每年定期開展In SAR地面沉降監測。
華北平原：完善地面沉降監測網路，每年定期開展In SAR地面沉降監測。
汾渭盆地：完善地面沉降地裂縫監測網路，每年定期開展山西地面沉降監測。每年定期開展In SAR地面沉降監測。
一般沉降區地面沉降監測。即安徽阜陽、松嫩平原、珠江三角洲、江漢—洞庭湖平原等一般地面沉降區地面沉降In SAR監測。
重大工程地面沉降調查與監測。主要開展涉及華北平原、汾渭盆地和長三角地區三個地面沉降防治規劃區的主要高速鐵路建設項目的地面沉降災害防治工作，包括：全線位於汾渭盆地的大同—西安高速鐵路、跨華北平原和長三角地區的京滬高速鐵路。
❹ 四信地質災害監測預警系統主要功能有哪些
主要作用是：通過野外監測站對降雨量、表面位移、泥水位、地聲、次聲內、孔隙水壓力容、視頻、深部位移、土壓力等要素進行實時監測，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式將數據傳輸到管理及監測預警雲平台，為防災減災提供實時信息服務。
廣泛應用於滑坡監測預警、泥石流監測預警、地面沉降監測預警、崩塌監測預警等，有效保障地質災害多發地區人民群眾的生命與財產安全。
❺ 什麼是地質災害監測預警
地質災害來源於自然和人為地質作用對地質環境的災難性破壞，主要包括崩塌內、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂容縫等。我國是世界上地質災害頻發的地區之一，近年來，關於滑坡、泥石流類災害的研究是行業研究的重點。地質災害的防治常常因為工作的分散，造成標准化程度較差，資源共享較難的問題。
❻ 開放式地質災害監測系統的研究
史彥新
（中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所，河北保定，071051）
【摘要】本文介紹了一種開放式地質災害監測系統的構建方案。首先簡要敘述了開放式監測系統的概念，隨後從監測系統的形成、硬體組成和軟體設計3個方面進行了闡述，突出了監測系統開放、靈活的特點。
【關鍵詞】開放式系統地質災害監測地質災害預警
1前言
地質災害監測預警是一項復雜的系統工程，具有多學科交叉、應用性強、不斷發展變化等諸多特點，隨著高新技術和計算機網路技術的迅速發展，地質災害監測預警技術也有了很大發展，系統化、網路化的開放式地質災害監測系統成為地質災害監測發展的必然趨勢。
所謂開放式監測系統，即採用開放的結構模式，採用統一標准或協議的一種軟體或硬體的平台。在硬體方面，只要符合統一標準的模塊，都可以接入該系統；在軟體方面，運用模塊化編程技術，結合模糊數學、專家系統、人工神經網路、小波分析等先進理論，根據不同的監測模型，採取不同的演算法，並制定統一的通訊協議，實現對各監測模塊的管理、監測數據的採集、監測信息的遠程傳輸、系統通訊等功能[1]。
最近在地質災害預警關鍵技術方法研究與示範項目中，項目組在構建地質災害監測系統時進行了大膽的嘗試，在巫山地質災害監測預警示範站建立了基於鑽孔傾斜儀深部位移監測、GPS地表變形監測、TDR滑坡位移監測、孔隙水壓力監測等手段的開放式地質災害監測系統。該監測系統可實現一天24小時連續監測，監測數據可以從現場發送到數據處理中心，及時獲得監測結果，並實時發布[2]。
2監測系統的形成
目前常用的地質災害（滑坡）預報方法，多為對位移監測數據序列進行數學方法處理，作趨勢性外推，這種處理方法受監測點選擇的隨機性和多種相關因素的綜合影響，准確性較低，在實際應用中往往不能達到預期效果。為了提高地質災害預測預報的准確性，必須對災害體進行多手段、全方位的監測，對監測信息進行綜合分析處理。
隨著科學技術的發展及對地質災害機理的深入研究，國內外地質災害監測技術方法已逐漸向系統化、智能化方向發展，監測內容、方法、設備日趨多樣化，不只局限於對位移的監測，且已涉及地質災害誘發因素的監測及地溫、地聲、射氣濃度等地質災害間接因素類的監測。只有對災害體進行全方位的監測，並對監測信息進行綜合分析，才能極大地提高監測的有效性與准確性，為地質災害的預警預報提供堅實的數據基礎。
因此，為了全面了解災害體的位移變化情況及其他特徵值，如孔隙水壓力等，在巫山監測預警示範站構建了一套開放式地質災害監測系統，該系統對幾種監測儀器進行集成，從地表位移、地下位移、孔隙水壓力3個方面對災害體進行監測，完成各監測模塊的管理、監測數據的採集、傳輸，為綜合分析處理及實時發布監測結果奠定了基礎。
3監測系統的硬體組成
該監測系統在巫山監測現場安裝有4種感測儀器，4個監測模塊分別是：
（1）固定式鑽孔傾斜儀，監測鑽孔內地下形變位移；
（2)TDR滑坡位移監測儀，該儀器由自行研製，監測鑽孔內形變位置與位移；
（3）孔隙水壓力監測儀，該儀器由自行研製，監測鑽孔內土體的孔隙水壓力；
（4）高精度GPS，監測地表相對位移。
用於數據存儲、儀器管理及信息傳輸的是我們自行研製的TDR滑坡位移監測儀。該儀器既完成本模塊的監測任務，又兼當整個監測系統的數據採集裝置。其採用開放式工業控制的設計思想，以Windows作為操作系統，採用RS-232進行數據通訊，對各監測模塊進行管理，完成數據的採集、存儲，最後利用GPRS無線傳輸技術，將監測信息遠距離傳送到數據處理中心，存入上位計算機中，在數據處理中心完成監測數據的綜合分析處理，並實時發布監測結果。
該監測系統的硬體結構如圖1所示。
圖1開放式地質災害監測系統硬體結構示意圖
4監測系統軟體設計
4.1各監測感測模塊自控軟體設計
各模塊自控軟體將控制模塊的定時工作和通訊協議的建立。各模塊自控軟體相對獨立，分頭設計，根據監測對象的不同，採用不同的演算法，完成監測、採集任務，同時負責本模塊通訊協議的建立。
4.2制定標準的通訊協議和特定的數據格式
通訊協議是現場監測感測儀與數據採集裝置及數據採集裝置與數據處理中心溝通的橋梁，當數據處理中心需要查看各模塊的監測數據及設定監測參數時，均需通過數據採集裝置，按照通訊協議上傳下達。
針對地質災害監測的實際情況，採用了主從機通訊方式，將數據處理中心計算機作為主機，監測系統的數據採集裝置作為從機，實現一發一收聯機通訊。在設定協議中，制定了4個位元組的控制狀態字，其中第一個位元組是前端站點呼叫控制字，保證每個站點上數據的獨立性；第二個位元組是設備號控制字，能准確地調用各個監測模塊的監測數據；第三個位元組是讀寫控制字；第四個位元組是握手應答控制字，呼叫並握手成功後，主從機之間即能相互傳送或接收數據。傳送數據過程中，設定一個表頭文件。在表頭文件中，首先用1個位元組表示儀器設備號，再用5個位元組表示數據時間，然後用3個位元組代表點號、孔號和孔深，最後用8個位元組存放監測數據。另外在修改各監測感測模塊的參數時，可以通過主機發送一個配置文件（*.dat）到從機，從機（數據採集裝置）接到這個配置文件，就會自動地去修改儀器參數，使各監測感測模塊按設定方式採集監測數據。
通訊協議簡述如下：
當監測系統啟動通訊程序後，接收數據處理中心的命令並按以下格式進行數據字頭文件的上傳。
地質災害調查與監測技術方法論文集
當數據處理中心下傳監測參數時，以配置文件的方式進行通訊，系統接收命令後，按數據字頭文件格式下傳給各監測感測模塊。其中的第2、3項改為下次監測的啟動時間，第7項改為時間間隔，各監測感測模塊接到指令後，其自控軟體會控制監測儀按設定方式進行工作。
5結束語
以上所述的開放式地質災害監測系統已在巫山地質災害監測預警示範站項目中得以實現，運行效果良好，並且隨著示範站的建設，基於其開放式的結構模式，會有更多的監測模塊接入到該監測系統中，使其技術更加成熟，功能更加完善。
參考文獻
[1]張青，史彥新.三峽庫區地質災害監測儀器的前景展望.環境與工程地球物理國際學術會議，2004,6
[2]中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所.地質災害預警關鍵技術方法研究與示範項目設計書，2002,11
❼ 實施地質災害監測預警體系建設規劃的保障措施
（1）建立健全地質災害監測的法規、制度和規范體系
建立和完善地質災害監測管理辦法、監測設施保護規定、監測資料共享、監測資料匯交制度。大力宣傳《地質災害防治條例》、《全國生態環境建設規劃》、《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水法》和《中華人民共和國水土保持法》；積極推進《地質環境監測法》、《地質環境保護條例》和《礦山環境保護條例》等的立法進程。
修改完善地下水環境監測技術規范；做好礦山地質環境監測技術要求、地質災害監測技術要求、地質災害預報預警技術要求、地面沉降、地裂縫監測規范、地質環境監測數據採集、錄入等一系列規程規范和技術標準的編制或修訂工作。使地質災害監測工作走上法制化、規范化的道路。
（2）建立健全地質災害監測機構、理順體制關系
建立由中央到地方專門領導機構和專業組織實體，形成覆蓋全國的專業與群眾相結合的地質災害監測實體網路（圖）。國務院國土資源主管部門負責全國地質災害防治的組織、協調、指導和監督工作，其他部門按照各自職責負責相關部門的防治工作。縣級以上人民政府災害防治小組應會同水利、交通、城建和氣象等部門加強配合對地質災害險情的實時動態監測，形成既有各專業獨立性，又有統一領導的監測預警體系。
建立健全國家、省（市、區）、市（地、州）和縣（市）四級地質環境監測機構，明確各級監測機構作為國土資源管理部門的公益性事業單位。按照「站網管理，業務聯系，技術指導，資料匯交，成果集成」的原則，理順各級關系，加強內部機構建設，使其真正承擔起各類地質環境監測和地質災害群測群防的技術指導工作。
（3）健全監測經費保障體系
監測經費實行分級分責任承擔。國家、省、地和縣等不同級別的監測網點建設、維護、運行和基本建設經費，應納入各級政府的財政預算，建立地質環境專項經費；由采礦、開采地下水、工程建設等人為因素誘發的地質災害、環境地質問題等的專門監測網點建設、維護和監測的日常運行以及試驗研究經費，應由責任人承擔；各類建設項目，建設單位應承擔《建設用地地質災害危險性評估》中所要求的地質環境監測研究經費。
（4）把科技進步放在突出位置，大力推廣先進實用的監測設備
重視高素質人才的培養，引進先進的技術設備，加快地質環境監測的自動化進程，推廣規范化的技術規程，建設和完善地質環境信息網路，改進監測成果的發布形式，提高監測工作為社會公眾服務為政府決策服務的能力。
（5）加強國際交流與合作
加強國際交流與合作，學習和借鑒國外先進技術和經驗，提高我國地質環境監測水平和國際影響
總結地質災害預報預警成功的經驗，進一步嘗試和推進與其他公益網的合作，實現信息資源共享互為補充和促進，不斷拓展監測領域，提高為政府、為社會服務的水平。
（6）加強宣傳教育，提高全社會地質災害防治和地質環境保護意識
利用電視、廣播和報紙等多種宣傳媒體，結合「世界地球日」、「土地日」、「水日」等社會活動大力宣傳我國人口、環境與資源的基本國策，宣傳生態環境建設、地質災害防治、地質環境保護的重要性和迫切性，提高全社會對保護地質環境的重視程度，普及地質環境保護和地質災害防治知識，提高全民的防災減災意識。
❽ 淺議三峽庫區地質災害預警工程常用監測方法及應用
王愛軍1,2薛星橋1,2
(1中國地質大學（武漢），湖北武漢，430074；
2中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所，河北保定，071051）
【摘要】長江三峽庫區地質災害預警監測是服務於地質災害防治、保障三峽工程建設安全的主要基礎工作。開縣、萬州區、巫山縣的38個滑坡災害專業監測點，採用大地形變監測、深部位移鑽孔傾斜儀監測、地下水動態監測、滑坡推力監測、地表裂縫相對位移監測、GPS全球衛星定位系統監測、TDR時間域反射監測和宏觀監測等綜合系列監測方法。每個滑坡災害點，採用2種以上監測方法，分別監測滑坡體地表內部變形或受力變化；重要災害點採用4～5種方法同時進行監測，以便進行對比和綜合分析。對滑坡監測及監測成果統計分析，多種監測數據成果具有明顯的一致性和相關性，反映了滑坡體的變形情況和特徵，證實監測方法合理有效，監測成果將為地質災害預警工程和地質災害防治工程提供可靠依據。
【關鍵詞】三峽庫區地質災害預警工程監測方法應用
1前言
長江三峽庫區自然地質條件復雜，是地質災害的多發區和重災區。三峽工程的興建和百萬移民工程，在一定程度上改變了原有地質環境的平衡狀態，加劇了地質災害的發生。隨著三峽工程建設的不斷推進，庫區地質災害對三峽工程和庫區人民生命財產安全的影響日益增加，及時有效地防治庫區地質災害已成為三峽工程建設的重要任務之一。地質災害預警監測工作是實現地質災害防治的主要基礎工作。
三峽庫區共有38個滑坡災害專業監測點在進行專業監測工作，其中重慶市開縣14個、萬州區14個、巫山縣10個。
2監測方法
2.1大地形變監測
採用全站儀監測。在滑坡體外選取地質條件較好、基礎相對穩定的點位作為監測基準點，在滑坡體上選擇有代表性的點位作為監測點，標志點全部採用混凝土強制對中監測墩。
2.2深部位移監測
採用鑽孔傾斜儀進行監測。在滑坡體上選擇有代表性的點位布置測斜鑽孔，分別在其主滑方向和垂直主滑方向上進行正反兩回次自下而上的測讀，監測點間距0.5m，使用移動式「CX-01型重力加速度計式鑽孔測斜儀」，監測數據穩定後自動記錄，每期監測共記錄4組數據。
2.3滑坡推力監測
在滑坡體上選擇有代表性的點位布置鑽孔，在鑽孔中選擇適當的深度部位，預置一系列滑坡推力感測器，用傳導光纖連接至地面，每次監測採用「BHT－Ⅱ型崩塌滑坡推力監測系統」測量記錄各點數據。
2.4地表裂縫相對位移監測
在裂縫的兩側適當部位安置數套裂縫計，進行原位裂縫相對位移監測。機械式監測具有干擾少、可信度高、性能穩定特點，監測記錄數據可直接做出時間—位移曲線，測量結果直觀性強。儀器一般量程范圍在25～100mm間，讀數器的解析度為0.01mm，操作溫度在－40℃～＋105℃之間。
2.5地下水動態監測
在滑坡體上選擇有代表性的點位布置鑽孔，對地下水水位，孔隙水壓力、土體含水率、溫度等參數監測，採用自動水位記錄儀、孔隙水壓力監測儀等儀器監測。其中孔隙水壓力監測儀的孔隙水壓力量程為－80kPa～200kPa，解析度0.1kPa，精度0.5%F·S；土體含水率量程為0至飽和含水率，解析度1%；溫度量程為0～70℃，解析度0.1℃，精度1%F·S。
2.6GPS全球衛星定位系統監測
在滑坡體外選取地質條件較好，基礎相對穩定的點位，作為監測基準點；在滑坡體上選擇有代表性的點位作為監測點，標志點全部採用混凝土強制對中監測墩，觀測時採取多點聯測。GPS監測方法，可進行全天候監測，不受通視條件限制，同時監測 X、Y、Z三維方向位移量，方便靈活，並可監測災害體所處地帶的區域地殼變形情況。採用的美國 Ashtech公司生產的UZ CGRS型GPS，最小采樣間隔1s，最少跟蹤和接收12顆衛星，使用Ashtech Solution 2.6軟體解算，精度可達水平3mm+1ppm，垂直6mm+2ppm。
2.7時間域反射測試技術（TDR）監測
即採用電纜中的「雷達」測試技術，在電纜中發射脈沖信號，同時進行反射信號監測。在滑坡體上選擇有代表性的點位布置監測鑽孔，將同軸電纜埋入監測孔，地表與 TDR監測儀相連接，把測試信號與反射信號相比較，根據其異常情況判斷同軸電纜的斷路、短路、變形狀態，推斷出電纜的變形部位，進而推算滑坡體地層的變形部位和位移量。TDR監測採用了固定式預置同軸電纜，成本低，可進行自上而下的全斷面連續監測，量程范圍大。
2.8宏觀監測
以定期巡查方法為主，對變形較大的滑坡體，據其變形特徵布置一定數量的簡易觀測點進行定期觀測，及時掌握其變形動態。
對於每個滑坡災害點，採用2種以上監測方法，分別監測滑坡體地表變形和滑坡體內部變形或受力變化，重要災害點採用4～5種方法同時進行監測，以便進行對比和綜合分析。監測點的布置應重點突出，控制滑坡的重點部位；照顧全面，力求能反映滑坡體整體變形情況。鑽孔孔口周圍用混凝土澆築，布置精確監測點位。
3監測效果分析
根據2003年7月至12月滑坡災害專業監測數據資料，初步分析三峽庫區地質災害預警工程監測方法及應用效果。
3.1大地形變監測
大地形變監測，開展了開縣大丘九社和巨坪九社滑坡、巫山縣狗子包滑坡和板壁塘滑坡，共4個滑坡的監測。以下以開縣大丘九社滑坡為例簡述監測效果。
大丘九社滑坡位於開縣鎮東鎮大丘九社斜坡上，滑坡平面形態近似矩形，剖面上呈凹型；分布高程205～300m，滑體長約250m、寬約300m，面積710萬m2，估計厚度20m，體積約140萬m3。滑坡發育於侏羅系中統沙溪廟組（J2s）紫紅色泥岩及砂岩互層組成的平緩層狀斜坡中，滑坡體的物質組成主要為砂岩及砂岩碎塊石土，表層為鬆散土壤，局部出露砂岩碎塊石，為崩滑堆積體滑坡。
圖1開縣大丘九社滑坡累計位移量曲線圖
（a）X方向（b）Y方向（c）H方向 D1——監測點編號
大丘九社滑坡體上布置了3排監測點，每排3個共計9個監測點，滑坡體對面斜坡上布置了2個基準點，分別在2個基準點進行監測。監測網布置既控制了整體滑坡體又突出重點，採用前方交匯法施測。
8月5日進行了首次測量，9月21日進行D1第二次測量成果與之對比，表明變形趨勢明顯，滑體向 NEE向滑移。10月24日監測成果表明各監測點的變形趨於緩和。11月和12月監測成果表明各監測點無明顯變化（見圖1）。監測數據與宏觀調查定性分析相一致。
利用全站儀進行大地形變監測，其特點為監測方便，可隨時對一些危險滑坡監測，既可以在滑坡體上設置永久性監測樁，又可以設置臨時性監測樁；監測精度高，測點中誤差可達到3.5mm；不僅能測定相對位移，而且能監測絕對位移；在滿足測量條件下可進行連續監測，監測滑坡滑移的全過程，不存在量程限制。但該儀器監測受天氣因素和光線條件制約，難以在雨霧條件和夜間實施監測，且受地形和通視條件制約，施測以人工操作為主，不易實現自動化監測。
3.2深部位移鑽孔傾斜儀監測
深部位移鑽孔傾斜儀監測點為開縣6個滑坡、16個鑽孔，巫山縣5個滑坡、19個鑽孔，萬州區8個滑坡、24個鑽孔，共計19個滑坡、59個鑽孔。以下以開縣虎城村滑坡為例簡述監測效果。
虎城村滑坡為堆積層滑坡，位於開縣長沙鎮虎城村斜坡。該滑坡在平面近似矩形，剖面為凹形，分布高程330～400m，縱長約300m，橫寬約500m，滑體估計平均厚度12m，面積15萬m2，體積180萬m3。滑坡發育於侏羅系中統沙溪廟組（J2s）紫紅色泥岩及泥質粉砂岩組成的水平層狀岩層斜坡上，滑體上部為崩坡積紫紅色碎石土層。滑坡威脅居民400餘人及其財產安全。該滑坡布置了3個深部位移鑽孔傾斜儀監測鑽孔。
Kx-162鑽孔位於滑體的中部。2004年10月，在9.5～10.5m測試深度處發生明顯的位移變形，本月變形量5.56mm，變形方向247°。11月，沒有增大趨勢，累積形變4.58mm，略小於10月份累積變形量，變形方向253°（見圖2）。
Kx-165鑽孔位於滑體的下部。2004年10月，在15.0～16.5m測試深度處發生明顯的位移變形（見圖3），本月變形量5.45mm，變形方向241°。11月，沒有明顯的增大趨勢，累積變形5.39mm，同10月份累積變形量相近，變形方向240°。
地質災害調查與監測技術方法論文集
圖2開縣虎城村滑坡 Kx-162鑽孔位移隨深度變化曲線
（a）EW方向（b）SN方向
圖3開縣虎城村滑坡Kx-165鑽孔位移隨深度變化曲線
（a）EW方向（b）SN方向
深部位移鑽孔傾斜儀監測方法，可在滑坡體上一定部位布置的鑽孔中，監測滑坡體內垂直方向上的淺層、中層、深層、滑動帶等滑移方向和相對滑動位移量；但在滑坡發生較大或急劇加速的位移變形時，由於鑽孔和孔內測斜管變形、破壞，測斜儀探頭不能送入鑽孔之內，可能使鑽孔失去監測價值。
3.3 滑坡推力監測
滑坡推力監測共設有2個測點、4個鑽孔：巫山縣淌里滑坡鑽孔2個，曹家沱滑坡鑽孔2個。以下以淌里滑坡為例簡述監測方法與效果。
淌里滑坡位於巫山縣曲尺鄉長江幹流左岸斜坡上，滑坡在平面形態上呈不規則的圈椅狀，前緣分布高程90m，後緣高程400m，平均坡度約30°～40°，縱長約800m，橫寬150～250m，滑體厚20m，面積24萬m2，體積490萬m3。滑坡發育於三疊系巴東組（T2b）灰岩、泥灰岩、泥岩中，滑體物質主要為泥灰岩及泥岩碎塊石土，表層多為鬆散土層，下部碎塊石土結構密實。
Ws-t-tzk1推力孔位於滑體的下部，Ws-t-tzk2推力孔位於滑體的中部。其滑坡推力監測成果數據見圖4、圖5。推力監測曲線圖表明，各次監測數據規律性強，基本一致，感測器沒有發現明顯的數值變化。滑坡推力監測結果與宏觀監測結果和同時進行的鑽孔傾斜儀監測結果相一致，說明此階段滑坡暫時處於相對穩定的微變形狀態。
圖4巫山縣淌里滑坡 Ws-t-tzk1鑽孔滑坡推力監測曲線圖
圖5巫山縣淌里滑坡 Ws-t-tzk2鑽孔滑坡推力監測曲線圖
滑坡推力監測方法屬於固定點式監測，在鑽孔中預置感測器，用感測光纖連接，在地面用滑坡推力監測系統採集感測信息，可在滑坡體上一定部位布置的鑽孔中，自上至下監測滑坡體內垂直方向上的淺層、中層、深層、滑動帶等滑坡推力變化量，可定期進行數據採集監測；在對採集和傳輸處理系統進行改進的基礎上，可實現無值守自動化連續監測。
4結論
（1）通過多手段的綜合監測，掌握了被監測滑坡體的表面、內部自上至下滑移帶的變形及受力情況，數據綜合分析表明其反映了滑坡位移變化及動態特徵，取得了進行災害預警的重要基礎數據資料，說明採用的監測方法合理有效。
（2）鑽孔傾斜儀深部位移監測方法，當滑坡體發生一定量緩變位移後，部分鑽孔不能再進行全孔施測，造成勘察監測資金浪費和滑坡體監測點及監測部位減少。
（3）目前一月一次的監測周期，難以保證在滑坡發生滑移險情時能進行有效監測。為此應在進行專業監測的同時，進行群測群防監測。特殊情況下，對危險滑坡災害點，調整監測方案，進行加密監測或連續監測，使監測滿足預警預報要求。
（4）從長遠發展考慮，監測應以免值守、易維護、低成本、固定式、自動化快速連續採集傳輸和半自動化監測及人工監測相結合為方向，以建立起高效的地質災害監測網路與地質災害預警系統。
參考文獻
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❾ 全國地質災害監測預警體系建設的主要任務
全國地質災害監測預警體系建設的總體規劃如圖7.1所示。
7.3.1 國家、省、市、縣級地質災害監測預警站網建設
縣級以上國土資源行政主管部門建立地質災害監測預警體系，會同建設、水利、交通等部門承擔地質災害監測任務，負責業務技術管理，並可受政府委託行使部分地質災害監測管理職能，發布地質災害監測預警信息。地質災害監測機構是公益性事業單位。
（1）國家級地質災害監測站
國家級地質災害監測站負責全國性地質災害專業監測網、信息網的建設與運行工作，並承擔國家級地質環境監測任務；承擔全國地質災害預警預報和相關的調查研究工作；擬編全國地質災害監測規劃、計劃、工作規范和技術標准；開展科技交流與合作，研究和推廣新技術、新方法；承擔全國地質災害監測數據、成果報告的匯總、分析、處理和綜合研究，為政府決策部門和社會公眾提供信息服務；負責對省（區、市）級地質災害監測業務的指導、協調和技術服務。
（3）地質災害監測預警研究試驗區
針對我國突發性地質災害具有區域性、同時性、突然性、暴發性和危害大等特點，結合國土整治規劃和資源能源開發，在代表性地區開展地質災害監測預警示範。在試驗區建立自動遙測雨量觀測站網，逐步建立試驗區滑坡、崩塌和泥石流區域爆發的降雨臨界值，為突發性災害的區域預警提供依據。同時，在試驗區開展降雨期斜坡岩土體滲流觀測，研究降雨誘發滑坡、崩塌和泥石流的機理。
2010年前，進一步完善和建設三峽庫區立體式監測預警示範區。完成三峽庫區滑坡、崩塌、泥石流災害的立體監測網建設，在庫區60處地質災害點實現監測數據的自動採集、實時傳輸和自動分析；完善庫區20個縣級監測點建設；完成1∶1萬航攝飛行；建立全庫區的遙感（RS）監測系統，完成全球定位系統（GPS）控制網、基準網建設。
2010年以前重點在重慶市區、北京市、甘肅蘭州市、陝西安康市、四川雅安、雲南新平、雲南東川、浙江金華市、江西宜春市等地區開展突發性地質災害監測預警試驗研究。
（4）地面沉降和地裂縫監測網
1）國家級地面沉降監測網選址原則：①跨省區的地面沉降災害區域；②有一定的監測工作和設施基礎；③地方政府有積極性，並提供配套資金；④具有較為完善的法規和管理體系。
2）工作部署：2010年之前，重點開展長江三角洲、華北平原、關中平原、淮北平原和松嫩平原地面沉降和地裂縫監測網的建設；2010年以後逐步開展汾河谷地、遼河盆地、珠江三角洲以及全國其他主要城市地面沉降和地裂縫的調查及監測網的建設。
長江三角洲地面沉降和地裂縫監測網包括上海市全部，江蘇的蘇錫常地區、南通地區和鹽城地區南部的三個縣（市），浙江的杭嘉湖平原，控制面積近5萬km2。
華北平原地面沉降和地裂縫監測網包括北京、天津市的平原區，河北省的環渤海平原區和山東的魯西北平原，控制面積5萬多km2。
關中平原和汾河谷地地面沉降和地裂縫監測網的覆蓋范圍自六盤山南麓的寶雞，沿渭河向東，經西安到風陵渡轉向北東，沿汾河經臨汾、太原到大同，寬近100km，長近1000km，包括渭河盆地、運城盆地、臨汾盆地、太原盆地、大同盆地等，涉及近50個（縣）市。
7.3.3 群測群防體系建設
突發性地質災害群測群防網主要針對地質災害較嚴重的山區農村，以縣為單位，在專業隊伍指導下，建立由當地政府領導下的縣、鄉、村三級群測群防體系。在各級地方政府的組織和領導下，充分發揮各級監測站的技術優勢，提高群眾的防災意識和參與程度，完善監測預報制度，到2010年，建成1400個縣（市）突發性地質災害易發區的群測群防網路體系。
（1）群眾監測網路建設
1）監測點選定原則：①危險性大、穩定性差、成災概率高，會造成嚴重災情的地質災害隱患體；②對集鎮、村莊、工礦及重要居民點人民生命安全構成威脅的地質災害隱患體；③一旦發生將會造成嚴重經濟損失的地質災害隱患體；④威脅公路、鐵路、航道等重要生命線工程的地質災害隱患體；⑤威脅重大基礎建設工程的地質災害隱患體。
2）監測點的建設：根據上述原則確定需要監測的地質災害隱患點後，由專業調查組及時向當地政府提出監測方案，同時協助搞好監測點的建設工作。①監測范圍的確定：除對地質災害隱患點和不穩定斜坡本身的變形跡象進行監測外，還應把該災害點威脅的對象和可能成災的范圍，納入監測范圍。②監測方法與要求：對當前不宜進行治理或暫時不能進行治理的隱患點，危害大的應建立簡易監測點，同時要對宏觀地面變形、滑坡體內的微地貌、地表植物和建築物標志等進行觀察。以定期巡測和汛期強化監測相結合的方式進行。定期巡測一般為半月或每月一次，汛期強化監測將根據降雨強度，每天或24小時值班監測。③監測點的設置：簡易監測點一般採用設樁、設砂漿貼片和固定標尺，對滑坡體地面裂縫相對位移進行監測，對危害大的隱患點，如有條件也可用視准線法測量監測點的位移。
3）監測網點的管理與運行：①監測責任落實到具體的單位與個人。被監測的地質災害隱患點所在的鄉（鎮）、村和有關單位為監測責任人，在其領導下，成立監測組，監測組由受危害、威脅的居民點或有關單位的群測人員組成。②建立崗位責任制，縣、鄉（鎮）、村應逐級簽訂責任書。調查過程中，採取多種方式進行宣傳與培訓，教會監測責任人、監測組成員和群眾，如何監測、如何判斷災害可能發生的各種跡象和災情速報及有關應急防災救災的方法。③信息反饋與處理。縣（市）國土資源主管行政部門負責監測資料與信息反饋的收集匯總，上報到市（地、州）國土資源行政部門（或地質環境監測站）進行綜合整理與分析，省國土資源廳地質環境處（或省地質環境總站）將上報的資料與信息錄入省地質災害空間資料庫，進行趨勢分析，同時對下一步監測工作提出指導性意見。④預測有重大險情發生時，當地政府和有關單位應立即採取應急防災減災措施，同時應立即報告省、市、縣政府和國土資源主管部門，派出專業人員赴現場協助監測和指導防災救災。⑤建立地質災害速報制度，按國土資發[1998]15號文附件執行。
4）資料的收集與監測數據的整理：①監測數據包括地質災害點基本資料、動態變化數據、災情等。②所有監測數據均應以數字化形式儲存在信息系統中，同時，必須以紙介質形式備份保存。③監測點必須進行簡易定量監測，並須整理成有關曲線、圖表等。應編制有關月報、季報和年報，同時，對今後災害發展趨勢進行預測。④監測數據應按有關程序逐級匯交。
（2）群專結合的預報預警系統建設
1）縣（市）國土資源行政主管部門歸口管理和指導群眾監測網路，負責監測資料與信息反饋的收集匯總。
2）縣（市）國土資源行政主管部門的地質環境職能部門應根據氣象、水文預報和監測資料進行綜合分析，預測地質災害危險點，並及時向有關鄉（鎮）、村和礦山及負有對重要設施管理的有關部門發出預警通知。
3）縣（市）國土資源行政主管部門負責組織各鄉（鎮）、礦山、重要設施主管部門編制汛期地質災害防災預案。編制全縣（市）汛期地質災害防災預案，並負責組織實施。
4）縣（市）國土資源行政主管部門負責組織地質災害防治科普宣傳活動和基層幹部培訓工作。
7.3.4 地質災害監測預警信息網建設
地質災害監測預警與防治數據是國家與地方進行地質災害防治，保障社會與經濟建設的重要信息，具有數量大、更新快、用途廣等特點。通過信息網的建設，實現數據的採集、存儲、分析和發布，切實做到為政府、研究人員和社會提供所需的地質災害信息，為國家經濟建設宏觀決策提供基礎的科學依據。
到2010年，在完善中國地質災害信息網與各省地質災害信息網及部分地（市）地質災害信息網的同時，建成集地質災害監測、地下水環境監測等為一體的全國地質災害監測信息系統，實現地質災害監測數據的自動採集、傳輸、存儲、數據管理、查詢、應用和信息實時發布系統。
到2020年，以科學技術為先導，不斷完善全國地質災害監測信息系統，結合氣象、水文、地震等相關因素，建成多專業領域、多信息處理技術的信息系統；全面提升我國地質災害監測信息水平，滿足社會和民眾對地質災害信息的需求，實現遠程會商、應急指揮等重要決策功能。
地質災害監測預警信息系統建設依託於各級地質災害監測機構，具有統一要求、統一流程、分級管理等特點，是一個與現代計算機技術緊密結合的系統工程。本書在第11章（全國地質災害防治信息系統建設規劃研究）全面討論了包括地質災害監測預警信息系統在內的整個地質災害防治信息系統的建設問題，本節不再贅述。
7.3.5 突發性重大地質災害應急反應機制建設與遠程會商應急指揮系統建設
（1）應急反應機制建設
從現在（2004年）起，國家、各省（區、市）要組建以省國土資源行政主管部門為指揮中心，以地質環境監測總站（院、中心）為主體，地（市、州）、縣（市、區）國土資源行政主管部門和地方專業隊伍協同作戰的地質災害監測預警應急反應系統。
1）應急反應系統要配置必備的應急設備，每年汛前對防災預案中地質災害隱患點的主要縣（市）進行險情巡查，重點檢查防災減災措施、群測群防網路、監測責任制是否落實到位，並對主要災害隱患點進行險情巡查，汛中加強監測，汛後進行復查。
2）發現險情和接到險情報告能在最短的時間內趕到現場，進行險情鑒定，同時能夠及時對災害進行動態監測、分析，預測災害發展趨勢，根據災害成因、類型、規模、影響范圍和發展趨勢，劃定災害危險區，設置危險區警示標志，確定預警信號和撤離路線，組織危險區內人員和重要財產撤離，情況危急時，強制組織避災疏散。
3）接到特大型和大型地質災害隱患臨災報告，指揮部辦公室會同相關部門，迅速組織應急調查組趕赴現場，調查、核實險情，提出應急搶險措施建議。
（2）突發性重大地質災害遠程會商與應急指揮系統建設
隨著國家經濟建設規模的日益擴大和人民生活水平的不斷提高，地質災害造成的損失日趨突出，地質災害的防治工作必須針對重大地質災害及時作出反應，提出科學的決策意見，及時指揮應急處理工作。
突發性重大地質災害遠程會商及應急指揮系統，是針對突發重大地質災害的預報和應急指揮，在建立地質災害綜合資料庫的基礎上，構建連接國務院國土資源主管部門、地質災害數據中心與重點地質災害發生區的遠程會商和應急指揮網路化多媒體環境及地質災害應急數據傳輸環境，形成一套信息化的地質災害遠程會商和應急指揮工作流程。
其主要工作內容如下：
1）對重大地質災害預報和應急指揮相關的信息進行提取、加工、整理、集成與分析，建立地質災害綜合資料庫。信息內容包括地理、地質背景數據；氣象分析數據；地質災害調查與監測數據；地質災害情況資料；救災條件信息等。
2）建立地質災害信息發布平台。開發和建設重大地質災害信息預報與應急指揮相關的動態信息發布系統、空間信息提取與發布系統、多媒體信息發布系統。
3）構建地質災害遠程會商和應急指揮的網路和多媒體運行環境。包括多點、多級視頻會議系統、大屏幕顯示系統及有關音像、電話系統；國家與重點地質災害區域之間的網路信息傳輸系統；構建地質災害重點區域應急調查數據快速傳輸環境。
4）研究與制定形成一套地質災害遠程會商和應急指揮系統工作規范。分析地質災害遠程會商和應急指揮工作的特點，提出地質災害遠程會商和應急指揮系統工作的模式，建立一套相關的工作規范。
❿ 三峽庫區萬州—巫山段地質災害監測預警研究
歐陽祖熙張宗潤陳明金師潔珊陳征韓文心
（中國地震局地殼應力研究所，北京，100085）
【摘要】為了較好地解決滑坡監測中高度的不確定性問題，需要配合使用多種類型的監測系統。本文系統介紹了三峽庫區萬州、奉節、巫山等地開展的地質災害監測預警研究工作，包括基於3S技術和地面變形監測台網建立的研究區典型地段滑坡監測網、研製的新型滑坡無線遙測台網，以及流動傾斜儀、激光測距儀等專用設備。通過近年來獲得的一些典型監測結果剖析了不同技術和方法在地質災害監測預警相關方面應用的有效性。
【關鍵詞】三峽庫區滑坡監測預警系統3S技術
1引言
自1998年以來，中國地震局地殼應力研究所（以下簡稱地殼所）三峽庫區地質災害項目組依託國務院三峽建設委員會移民局「三峽工程萬州庫區GPS滑坡監測示範研究」，科技部「十五」攻關項目「示範區新型、高效地質災害遙測台網技術系統研究」，重慶市政府和移民局下達的「奉節、巫山高邊坡與高擋牆穩定性監測」，以及地殼所與德國地球科學研究中心和英國倫敦大學學院關於「應用PSInSAR遙感技術監測三峽庫區滑坡及庫岸變形」等項目的支持，在萬州、巫山、奉節三地移民局和國土局的配合下，廣泛深入地開展了庫區地質災害監測預警系統的研究。監測的對象由滑坡、危岩與庫岸變形，擴展到高擋牆、高邊坡和移民樓房基礎的穩定性，監測技術體現了多學科的融合。
幾年來，在進行地質調查的基礎上，項目組運用3S技術，建立地質災害地理信息系統（GIS）；開展全球衛星定位（GPS）滑坡變形監測及多手段儀器監測；並整合現今成熟的、先進的感測器與測量技術、計算機信息處理技術與通訊技術，以 GSM/GPRS為通訊平台的無線遙測台網，可以選擇連接不同的感測器來監測崩、滑體地表變形、深部位移、地下水動態、聲發射、裂縫變化、雨量，以及庫岸及抗滑樁等工程構築物內部應力及所受的推力等；在遙感（RS）技術應用方面，將國際上新近提出的角反射器技術用以輔助進行InSAR信號處理，建立了試驗台網。迄今，項目組在庫區庫岸與滑坡變形監測及災害預警系統的工作中已獲得了多項階段性成果，一些典型地區的監測成果為政府減災決策提供了重要依據。
2庫區地質災害監測網設計的指導思想
庫區崩塌、滑坡監測的主要目的是：全面了解和掌握崩、滑體的演變過程，及時捕捉崩、滑體災變的特徵信息，為崩塌、滑坡災害的正確評價分析、預測預報及治理工程等提供可靠的資料和科學依據。同時，監測結果也是檢驗崩塌、滑坡分析評價及滑坡工程治理效果的尺度。
為了達到上述目的，庫區地質災害監測系統總體設計思想為：
（1）針對不同崩、滑體的地質構造與變形階段特徵，應採用不同的方案、手段進行監測；
（2）鑒於崩、滑體變形破壞過程的高度不確定性，同一崩滑體上宜採用多種手段監測，形成點、線、面、地表與地下相結合的立體監測網，使其互相補充、檢核；
（3）在群測群防工作的基礎上，發展常規人工儀器觀測與無線自動遙測的技術、建立靜態和動態監測相結合的監測預警網路，分別服務於地質災害的長期、中期預測和短期預警。
3地質災害監測方法與技術
依據崩、滑體變形監測的物理量，兼顧變形測量對精度的要求和監測工作的效率，結合當前國內外監測技術和方法的發展水平，在實際應用中採用GPS、InSAR、激光測距、流動傾斜、裂縫監測技術測量地表形變，一些地段也採用了傳統方法如全站儀和水準測量；鑽孔測斜儀監測深部位移；孔隙水壓力計監測地下水動態變化；鋼筋應力計與錨索（桿）應力計，分別用於監測抗滑樁內部鋼筋和錨索、錨桿的受力變化；同時，採用遙測台網技術採集包括地表變形、深部位移、地下水、鋼筋計、危岩聲發射等在內的各種動態監測數據。下面簡要評述這些方法的特點與適用領域。
3.1GPS（全球衛星定位系統）大地測量網
全球衛星定位系統（GPS）是美國國防部研製的導航定位授時系統，由24顆等間隔分布在6個軌道面上、大約20000km高度的衛星組成。在地球上任何地點、任何時刻，在高度角15。以上天空至少能同時觀測到4顆以上的衛星。用戶在地面用接收機接收這些衛星發射來的信號，測定接收機天線到衛星的距離，就可以計算出接收點的三維坐標。近年來，我國開發和應用GPS定位技術的發展速度很快，如在長江三峽工程壩區已建立了GPS監測網，實踐證實，高性能配置的GPS水平定位精度可達毫米級，完全可用於崩塌、滑坡的位移監測。
相對於傳統的大地測量方法，GPS測量技術應用於滑坡監測有以下優點：①觀測點之間無需通視，選點方便；②不受天氣條件限制，可以進行全天候的觀測；③觀測點的三維坐標可以同時測定；④新一代 GPS接收機具有操作簡便、體積小，耗電少的特點。所以，這種方法已廣泛運用於滑坡變形監測、施工安全監測以及滑坡工程治理效果監測之中。但是，由於監測站建設和獲取數據周期較長，在災害的短期預警中該方法用得較少。
3.2專用儀器監測網
在此類測量方法中，有多種傳統的測量儀器目前仍在廣泛使用，如經緯儀、全站儀、水準儀和鑽孔測斜儀等，它們主要用於各種工程治理項目的施工安全監測中。除了前述的儀器外，我們還從三峽庫區的具體環境條件出發，結合地質災害其他方面監測工作的需要，開發了攜帶型傾斜儀、流動激光測距儀等設備，彌補GPS觀測受房屋、山坡遮擋而不便施測的不足，以便對位於河谷斜坡地形上的庫區移民新城鎮的滑坡地表變形、房屋及地基基礎變形進行全面監測。在一些經過工程治理的重點滑坡、變形體上，結合治理效果監測，還大量運用了鋼筋計和錨桿（索）計以監測抗滑樁內部應力及滑坡的推力。
在地表開展各種流動儀器觀測具有監測參量多，靈敏度高，測量范圍較大，效率高，成本低，操作簡單等特點，因此這類測量方法適用於滑坡治理施工安全監測和效果監測，與前一種GPS流動站觀測法相同，也大量應用於多種地質災害的中、長期監測預報中。
3.3地質災害無線遙測台網
目前，國外崩塌、滑坡監測預警技術已發展到一個較高的水平。首先是較普遍採用了全自動、多參數監測的遙測台網；其次，在地質災害模型預報和預警系統方面，已運用3S(GPS、GIS和RS）技術進行地質災害空間分析、模型預報和預警系統研究。國內在上述方面盡管還存在較大的差距，但近年來，鐵道部、交通部等個別研究所及少數礦區已嘗試採用小型遙測台網進行滑坡災害的監測預報；2002年，中國地震局地殼所在三峽庫區又率先建立了用於地質災害監測預警的多參數無線遙測台網。
「RDA型地質災害無線遙測台網」系地殼所開發的基於GSM/GPRS技術的新型無線遙測台網。該系統主要由監測子站群、監測預警數據中心和GPRS數據通訊公網等三部分組成（系統構成見圖1）。GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種無線分組交換的數據承載業務。相對於GSM/SMS的電路交換數據傳送方式，GSM/GPRS採用分組交換數據傳送方式，提高了傳輸速率，有效利用無線網路信道資源，全面實現了移動Internet功能，對於每個用戶永遠在線等方面具有非常明顯的優勢。
圖1GPRS滑坡無線遙測系統構成
根據單體滑坡監測的需要，可以確定所需遙測子站的個數，各遙測子站可以選擇連接不同的感測器來監測滑坡地表位移、深部位移，或者地表傾斜、裂縫變化、雨量，以及監測護岸、抗滑樁等工程構築物內部應力和所受的推力等。監測預警數據中心系統軟體功能包括接收各地質災害點遙測子站的數據、數據入庫、顯示變形趨勢曲線和超限自動報警等功能。同時，數據中心站可對各遙測子站發出指令，改變其工作參數，如數據采樣間隔（5分鍾、1小時、24小時等）。系統可接入地區監測預警中心微機區域網，支持運行基於GIS的減災決策支持系統。市、縣級地質災害監測指揮中心的計算機屏幕上可以准實時地密切監視滑坡加速變形趨勢，支持對庫岸和滑坡破壞事件進行短期及臨滑預報，也可以對發生的地質災害事件進行現場監測和救助指揮。從2002年我們在萬州WJW滑坡建成第一個遙測台網以來，在萬州和巫山運用「RDA型地質災害無線遙測台網」監測的崩、滑體已有近20處，積累了豐富的數據。該地質災害無線遙測系統主要具有以下特點：
（1）監測參量多，精度高
系統集成了包括：滑坡地表變形（位移、沉降）、傾斜變形測量儀、裂縫測量儀、崩滑體微破裂聲發射信號記錄儀、鑽內地層滑移變形測斜儀、孔隙水壓測量儀、鋼筋測力計、錨索（桿）拉力計等8種滑坡監測儀器。這些測量儀器均具有較高的測量精度和較大的動態范圍。
（2）自動遙測，無人值守
遙測儀器均內置微處理器和無線數據傳輸模塊，動態范圍大，全自動監測，無線傳輸，可用交流電源或太陽能電池供電。
（3）無障礙設計
所研製的儀器在測量、數據傳輸等方面均符合無障礙設計要求，因而有安裝方便，環境適應性好等優點。
（4）依託先進的通訊技術
本遙測台網綜合運用了最新發展的GSM/GPRS通訊技術，既適應三峽庫區的地形條件，便於安裝和維護，又具有高容量、覆蓋范圍廣以及成本較低等特點。
3.4崩塌滑坡應急監測系統
以往，無論在三峽庫區還是我國其他地方，發現有崩塌滑坡跡象時，常因缺乏應急監測手段，未能詳細積累數據，錯失研究的機會且不論，有時終因措施不力造成人民生命的損失。我們在RDA型遙測台網的基礎上，將通訊改為GSM/SMS，即簡訊息方式，目的是使系統對通信公網的適應能力更強，架設更簡便可靠。在監測環境偏遠以及應急監測的場合，這一點顯得尤為重要。
應急監測系統優選了地表傾斜、激光測距、裂縫測量儀等手段。一旦有群眾報告或者通過儀器監測發現某地滑坡有加速變形跡象，便能急速趕赴現場，及時安裝台網，實施24小時連續監測。既能有效避免不測事件的發生，還可積累研究滑坡變形破壞階段的寶貴資料。2003年，應萬州地方政府的要求對公路、橋梁開展的應急監測便收到了良好的效果。
3.5合成孔徑干涉雷達InSAR測量技術
合成孔徑雷達干涉（InSAR InSAR—Interferometry Synthetic Aperture Radar的縮寫。
干涉雷達優點較多：具全天候工作能力，發射的微波對地物有一定穿透能力，能提供光學遙感所不能提供的信息，且為主動式工作方式。對於歐洲雷達衛星 ERS-1/2和加拿大雷達衛星RADRSAT-1，採用干涉技術來產生 DEM，監測地面位移變化，精度可以達到毫米量級。因此，該技術手段特別適用於大面積的滑坡、崩塌、泥石流以及地裂縫、地面沉降等地質災害的監測預報，是一項快速、經濟的空間探測高新技術。
三峽地區植被茂盛，雨水充沛，地貌差異較大，不利於干涉雷達信號的處理，曾有人在該地區做過嘗試未獲成功。為此，地殼應力研究所與德國地球科學研究中心（GFZ）合作，採用了國際上新推出的角反射器技術以輔助進行 InSAR信號處理。角反射器是用三塊角形金屬板製作的一種裝置，它對照射其內的雷達波可按原方向反射回去，反射信號相對於周圍環境有顯著的增強。通過在工作區范圍內均勻布設人工角反射器，並確定一些穩定的點作為天然反射點，便於圖像的配准和精確計算角反射器的位移。對於三峽庫區如此大的范圍，僅僅利用有限的點位進行 GPS或其他儀器設備測量滑坡體形變是有局限的，因此，探索利用InSAR技術開展三峽庫區滑坡監測，具有重要的意義。2003年，我們已經在萬州和巫山兩地安裝了14個角反射器，進行試驗監測和研究，同時還聯合進行 GPS變形監測作為對比。
4用於地質災害監測預警的GIS系統
地質災害監測地理信息系統是一個能夠有效管理各種四維空間（含地理坐標和時間變化）數據的信息系統。它以崩滑體等監測對象為基礎，把地形、城市規劃、監測點分布等空間數據，按其空間位置存入計算機；通過資料庫模塊、曲線顯示模塊與數據分析模塊，實現監測數據的存儲、更新、查詢、趨勢分析、繪圖顯示及圖、表輸出等功能。
系統主要由四部分組成：地理信息子系統、地質基礎資料文獻管理子系統、地質災害監測資料庫子系統和監測數據分析子系統。
地殼所自1998年在重慶市萬州區開展地質災害的監測與研究工作以來，首先致力於建立基於GIS的地質災害數據和資料管理平台，在2000年研製成功「萬州庫區移民工作地理信息系統」。之後，又逐步完善相關的資料庫管理系統，充實數據分析模塊，增加自動報警功能，實現了含數據管理、分析於一體的滑坡監測預警GIS系統，並相繼推廣到巫山、奉節兩縣。
系統採用面向對象的編程語言Visual C++6.0為開發工具，以MapInfo為基本開發平台；地質災害監測資料庫利用Microsoft SQL Server 2000創建，通過ADO技術進行資料庫連接、訪問。地質災害監測預警GIS系統以大比例尺電子地圖作為工作用圖，可以任意縮放、漫遊、能夠自動查找地圖目標，並與資料庫相關聯。該系統為管理各種工程地質、水文地質資料，為管理上述幾類地質災害監測網和監測數據，為數據的分析與結果顯示，包括為群測群防工作的管理均提供了一個有效的平台，進而為滑坡穩定性的研究打下了很好的基礎（系統總體結構如圖2）。
圖2地質災害監測預警GIS系統總體結構框圖
根據前述功能的要求，該系統可以輸出多種表達數據處理及空間分析結果的圖形、圖表與三維模擬圖等可視化形式。圖3顯示了巫山縣GIS系統的一個界面，顯示出滑坡、道路及四類監測站的分布，即為一例。
圖3巫山GIS系統顯示的GPS和傾斜監測站分布圖
1.GPS靜態監測站；2.GPS動態監測站；3.流動傾斜監測站；4.GPS坐標控制點
數據分析流程基本上有如下的3個方面：
（1）整個監測系統獲得的數據，包括自動傳輸與流動觀測的，經過校核確認無誤後，即可存入當地地質環境監測站基礎資料庫。
（2）基於地理信息系統的地質災害趨勢分析及預警技術研究，包括進行監測結果的統計分析、時間序列分析、地表位移矢量圖分析、滑坡的深度—位移曲線分析、位移—降雨量分析等，並進而確定在不同的地質環境下滑坡預警的閾值。
（3）所獲得的滑坡變形時間變化曲線及其二維平面分布圖像的結果，可用於做進一步的滑坡穩定性分析研究。
5各類監測技術的應用與典型監測結果
5.1GPS技術用於滑坡變形監測
自1999年底萬州庫區建成含120餘個流動站的GPS滑坡變形監測網，到2002年底，共完成了8期測量。結果顯示，多數滑坡近期變形速率較低，在5mm/a以下；但半邊石壩與實驗小學等少數滑坡年變形速率分別達84mm和49mm；關塘口、青草背等滑坡也有明顯變形。圖4顯示了萬州城區滑坡現今變形的分區特點：變形大的地區多為陡坡，有的是古滑坡分布地區；近期的變形主要和人類工程活動以及強降雨等因素有關。
圖4萬州城區滑坡變形分布示意圖
1.GPS滑坡監測點；2.滑坡；3.滑移矢量；4.變形較小的穩定地區
上述結果對於庫區城鎮的建設規劃有指導意義。據了解，有的基礎設施項目選在上述變形區域內，自2002年初開工，場平屢屢受阻，歷時3年無法開展基本建設，付出了沉重的代價。對這幾處穩定性差的滑坡體，加強了跟蹤監測和研究。例如萬州 SMB滑坡2003年繼續發生變形垮塌，其北部區域5月以來曾發生嚴重變形。圖5給出了3條有代表性的基線變化情況，縱坐標表示日降雨量以及GPS基線長度變化，單位為mm。由圖中可以看到，2003年一季度該區變形速率不高，4月18日（即圖中第108日）降大雨84mm後，滑坡變形明顯加速。G123-134是接近主滑方向的測量基線，到6月累計變形量達到400m左右。除了該區是因人類工程活動觸發滑坡變形因素外，強降雨的影響不可低估。
又如奉節新縣城地區有大小崩塌、滑坡50餘處，其中以三馬山、寶塔坪、白衣庵、南竹園等大型滑坡對新建縣城的影響最大。由於新縣城地處復雜的地質構造部位，岩層較為破碎，沖溝發育，高階地較窄，且連續性差。新建移民區大多分布在地勢較陡的溝、谷坡上，人工開挖的高陡邊坡隨處可見，並以高度大、連續分布長為特點，邊坡高度可達30～40m，長度數百米。高邊坡的穩定性問題是奉節縣城最大的潛在地質災害問題之一。
2002年我們在奉節建立了含290個監測樁的GPS和地表傾斜變形監測網。到2003年中，整個縣城近8km2范圍的變形分布如圖6所示，發生最大變形的地區是西部朱衣河谷坡一帶的高邊坡。這些地帶大多是高階地、陡坡，表現的主要地質災害問題是建築載荷導致的自然高、陡邊坡、古滑坡失穩；因平整建築場地而切削邊坡，填平坡腳、溝谷，產生的高邊坡與回填邊坡的失穩等。
圖5SMB滑坡地表變形 GPS測量成果
圖62003年奉節新縣城變形等值線圖
5.2在滑坡工程治理安全施工階段運用的監測技術
本階段的監測工作主要用於評價滑坡（危岩）治理施工過程中滑坡的穩定程度，及時反饋、跟蹤和控制施工進程，對原有的設計與施工組織的改進提供最直接的依據，對可能出現的險情及時發出報警信號，以便調整有關施工工藝和步驟，避免惡性事故的發生。做到信息化施工，以期取得最佳的經濟效益。目前，在安全監測中使用了大量的專用儀器布設監測網，這已為廣大工程技術人員所熟悉，這里僅舉一例說明「RDA型地質災害無線遙測台網」的應用成果。從2002年5月起在萬州 WJW滑坡建立了無線遙測台網。該滑坡為三峽庫區二期地質災害工程治理計劃項目，從2002年11月開始施工，2003年2月完成。圖7所示為沿滑坡主滑方向激光測距遙測儀獲得的結果。盡管施工包括59個抗滑樁的開挖與澆注，但由於設計與施工合理，整個施工期間滑坡體位移僅幾個毫米，可見通過遙測台網連續監測，可以及時准確掌握滑坡變形動態，確保施工安全。
5.3 工程治理效果監測
仍以萬州WJW滑坡為例。該滑坡治理工程採取以預應力錨拉抗滑樁為主，地表排水及生物工程為輔的綜合治理方案。治理效果監測網採用了GPS、深部位移、孔隙水壓力測量和鋼筋應力計等儀器監測方法，在關鍵部位還設置了遙測台網進行連續監測。
圖7萬州 WJW滑坡工程治理施工安全監測位移曲線
圖8 為A2號抗滑樁上3002遙測子站2003年8月到12月觀測結果的日變化曲線。由圖可見：錨拉抗滑樁內力（鋼筋計、錨桿計觀測）和滑坡深部位移的變化與地下水孔隙壓力（滲壓計觀測）的變化呈明顯的相關關系；根據氣象資料，滑坡孔隙水壓力的變化與降雨亦有直接關系。但是從總趨勢看，抗滑樁內力、深部位移變化不大，說明 WJW滑坡經過治理後基本上處於穩定狀態，這與其他監測點儀器巡測的結果基本一致。
圖83002遙測子站觀測結果曲線顯示
圖9 為巫山GIS系統上分析、顯示的WZB邊坡傾斜變形矢量圖，是使用儀器監測網進行工程治理效果監測的實例。如矢量圖所示，4個測點的傾向均與坡向大體一致，2003年累計角變數≤0.02°，說明經過治理後的邊坡穩定性良好。
5.4滑坡變形應急監測
巫山縣殘聯滑坡位於巫山新縣城中心地帶，滑坡區內高程在278～492m之間，為河流谷坡地形，坡角在10°～30°之間。滑坡體為第四紀坡積物，含碎石、粉質粘土，厚度0～12m，總體積約15萬m3。由於本區域為斜坡區，公路及房屋等建設須對原始邊坡不同程度的開挖、切坡，2001年已發現有變形發生。地勘資料表明殘聯滑坡周界明顯，滑面漸趨形成，屬推移式滑坡。2002年雖經兩度治理，其西區在2003年仍有明顯變形，危及其下的公路和移民樓房的安全。
圖9巫山縣 WZB邊坡傾斜變形矢量圖
圖10巫山殘聯滑坡激光測距曲線（2003年9月～2004年2月）
應巫山縣國土局要求，2003年9月安裝了遙測台網。殘聯滑坡遙測台網安裝在最能反映滑體變形特徵的部位，四台遙測子站沿主滑方向形成一條測線。
激光測距的監測數據隨時間的變化如圖10所示。上條曲線為測距結果，測線長51.3m，滑坡向下滑移對應測線縮短，單位為mm；下條為環境溫度曲線，單位為℃，橫坐標為測量時間，按－年－月－日時：分格式顯示。
從2003年9月12日至2004年2月3日，可大體分為兩個階段：
第一階段：9月12日到9月27日為滑坡體中部抗滑樁完工之前，由於開挖引起邊坡內部應力調整。受滑坡體上部載荷的影響，土體向前擠壓。滑坡體中、下部向臨空面的蠕滑變形明顯，下滑速率大致均勻，約2mm/d,16天總計變化量達30mm。
第二階段：在滑體中部的部分抗滑樁竣工後，位移速率變緩，降至0.5～1mm/d；到2004年2月上旬，變化量僅0.1mm/d。這說明抗滑治理工程對滑體變形起到了遏製作用，達到了搶險治理的目的。
6結論
（1）基於3S技術和地面變形監測台網，基本建立了研究區典型地段滑坡監測系統。運用GPS等空間技術可以獲得滑坡變形區域分布狀況，不但有利於確定需要重點監測的滑坡，而且對庫區城鎮改造規劃有指導意義。遙測台網可快速測定變形速率，是掌握滑坡動態變形趨勢與開展應急監測的有效工具。
（2）為了較好地解決滑坡監測中高度的不確定性問題，需要配合使用多種類型的儀器。作者等為此研製的新型滑坡無線遙測台網和流動傾斜儀、激光測距儀，精度高，性能穩定，有較大的推廣價值。
（3）由於滑坡、高邊坡所處地質環境差異以及影響因素的不同，其破壞機理和危險性程度也不盡相同。正確認識、區分滑坡與高邊坡的地質環景，合理布置穩定性監測點位，對其穩定性監測、分析及評價具有十分重要的意義。
在此，對參加過此項工作的楊旭東、陳誠、范國勝、李濤等同志表示感謝。
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