地質環境評價與地質災害管理黃潤秋
Ⅰ 地質災害研究新進展
我國地質災害研究工作一直是圍繞著重大工程和重大建設需要而展開的，並且直到解放後才得以迅速發展。50～60年代，重點開展了西南及西北交通干線和三峽等水利樞紐的地質災害調查（重點崩滑流），以及上海地面沉降的勘察工作。70年代，上海地面沉降研究在預測和防治方面取得突破性進展，樹立了我國地面沉降控制規范。進入80年代以來，我國地質災害研究得到了空前的發展，並逐步開展了重點地區的地質災害調查工作，編制了一系列地區性和全國性專門圖件；對海城地震、新灘滑坡、元陽滑坡等進行了成功的預報、對東川和寧南泥石流和天津市區地面沉降實施了有效控制。特別是90年代以來，我國政府積極響應「國際減災十年計劃」，地質災害研究得到進一步重視，開展了如「地震、地質災害及城市減災重大技術方法研究」等一批國家及省部級重點科技攻關項目的研究工作。這些都極大地推動了我國地質災害研究工作的進一步開展。使得我國的地質災害研究在勘察技術、預測預報水平、減災防災手段等方面逐步接近或達到了世界發達國家水平。總結近20年來我國地質災害研究的成果，比較突出的有以下幾個方面：
1.編制了一系列大型地質災害圖件
根據國家經濟建設的需求，由原地礦部組織編制了一些全國性大比例尺的地質災害調查圖件，如1991出版的《中國地質災害類型圖》（1:500萬）（葛中遠主編），1992年出版的《中國地質環境圖系》（中國水文地質工程地質勘察院主持編制），1996年出版的《中國分省地質災害圖集》（1∶60萬～1∶500萬）（段永侯主編）。這些圖件從宏觀上反映了我國地質災害類型、區域分布特點及發生規律。是我國目前部署地質災害勘察研究及制定防災、減災、環境保護政策和規劃的主要科學依據。作為重要成果，在國內外也得到了廣泛交流，在學術界有著重要的影響。
2.地面沉降防治工作取得突破性進展
進入80年代後，我國的地面沉降研究得到了空前的發展，其中以上海、天津的地面沉降研究卓見成效。在動態監測、沉降機理研究、預報模型以及降低地下水開采量和人工回灌等技術方面都取得了顯著成績，特別是在預測預報技術方面，地礦部水文地質工程地質研究所、岩溶地質研究所、上海地礦局和天津地礦局等單位，通過建立擬三維水流和一維地層壓密的耦合模型，模擬地下水的水平垂直運動、含水層內外水量交換、弱透水層中水的壓力變化以及動態過程中的一維固結壓縮。計算評價在最優環境影響狀態下，最大安全可采水資源及優化控制調度方案。對含水層在各種采灌條件下的變化規律及地面沉降幅度進行中長期預報。這些技術的研究與應用使我國地面沉降防治水平跨上了一個新的台階，擠身於世界先進水平之列。
3.地質災害信息系統建設空前繁榮
隨著「3S」技術（地理信息系統、遙感技術和全球定位系統）的發展與成熟，以此為支撐技術的地質災害信息系統和防災決策支持系統建設取得長足進展。一大批各具特色的系統軟體相繼開發出來，使地質災害的研究上升到一個新的水平。其中以由原地礦部水文地質工程地質研究所開發研製的「地質災害預測防治智能決策系統」最具代表性，該系統以地質災害預測防治為目標，將相關的資料庫、圖型庫、模型庫和知識庫融為一個「四庫一體」的耦聯整體，實現了四者技術的有機集成，使系統具有空間數據管理、分析處理、空間建模與知識推理的分析功能。可對地質災害進行時空演化預測、危險性區劃、災害經濟評價以及減災防災對策選擇的任務。在理論和技術上都取得了突破性進展，開創了建設大型地質災害決策支持系統的先例。
4.地質災害防治工程領域得到飛速發展
從1994年以來，國家每年投入了5000萬元專項基金用於地質災害治理，從而掀起了地質災害治理工作的熱潮，相繼實施了對鏈子崖危岩體、黃臘石滑坡、豆芽棚滑坡、雞冠嶺崩塌等專項治理工程，形成了一支集勘察、設計、施工為一體的地質工程隊伍，同時也使地質災害防治工程作為專門的工程技術領域逐漸發展起來，形成了一套相對成熟的技術方法，尤其是由中國水文地質工程地質勘察院開發的「地質災害防治工程設計支持系統」成功地應用於鏈子崖滑坡治理中，切實起到了災害治理的示範作用。
5.一些新理論新方法的發展與應用
隨著地質災害研究工作的不斷深入，一些新的理論與方法不斷涌現，並逐步得到了學術界的認可，比較有代表性的有：
（1）滑坡過程模擬與過程式控制制理論技術。成都理工學院的黃潤秋教授在岩土應力分析的基礎上，對滑坡從其孕育、發展演化、激發成災或防治控制進行全過程的計算機動態模擬。通過將現代數學-力學、非線性科學和計算機圖形圖像技術結合起來，對滑坡系統的全過程模擬模擬，直觀地理性的分析災害發生影響因素及其強度，再現災害發生的全過程。從而將滑坡災害定量化研究向前推進一步。
（2）地質災害風險性評價理論與方法。在我國將風險性評價引入地質災害研究工作中是從90年代開始的。到目前為止，地質災害風險性評價作為一個相對獨立的研究領域不斷地發展和深化。其基本思想是在評價災害自然危險性的同時，還考慮地區人口經濟密度和抗災性能等，即災害區易損性分析，將地質災害自然屬性和社會屬性結合起來，綜合評價災區地質災害發展狀況。經研院張梁等以崩塌滑坡、泥石流和岩溶塌陷為典型災種進行了研究，建立了一套評價指標體系和模型方法，為該領域研究的深入開展提供了範例。
Ⅱ 地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室（成都理工大學）的組織機構
序號 姓名 性別 職稱 學位委員
會職務 研究方向
或專業 單位 1 王思敬 男 院士 主任 工程地質 清華大學 2 殷躍平 男 研究員 副主任 環境地質 中國地質調查局 3 宋振騏 男 院士 副主任 礦山壓力 山東科技大學、大連大學 4 聶德新 男 教授 副主任 工程地質 成都理工大學 5 Niek Rangers 男 教授 委員 工程地質岩石力學 荷蘭國際地學研究中心(ITC) 6 李焯芬 男 院士 委員 岩土力學 香港大學 7 盧耀如 男 院士 委員 地質學 同濟大學 8 黃鼎成 男 研究員 委員 工程地質 中科院地質與地球物理研究所 9 彭建兵 男 教授 委員 工程地質 長安大學 10 陳劍平 男 研究員 委員 工程地質 吉林大學 11 施斌 男 教授 委員 工程地質 南京大學 12 崔鵬 男 院士 委員 自然地理 中國科學院成都山地環境與災害研究所 13 黃潤秋 男 教授 委員 工程地質 成都理工大學
實驗室主任：黃潤秋教授
實驗室常務副主任：李天斌教授
實驗室副主任：許強教授、唐川教授
Ⅲ 地質災害防治工程中監測新技術的開發應用與展望
季偉峰
（中國地質科學院探礦工藝研究所，四川成都，610081）
【摘要】地質災害防治工程中對地質災害體的監測十分必要。本文簡要介紹了我國當前地質災害監測的主要方法及新技術在工程實踐中的應用，指出了地質災害監測工程實踐中存在的主要問題，展望了我國在本領域技術發展的趨勢。
【關鍵詞】地質災害監測技術應用展望
自然地質環境和人為活動是引發地質災害的兩大主要原因。在最近的20多年時間里，隨著我國人口的增加，經濟建設的快速發展，特別是基礎設施建設規模的擴大，建設與用地的矛盾十分突出。植被的破壞嚴重，使山體滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害在全國許多地區頻繁發生，嚴重阻礙了災害發生地的經濟建設和社會發展。
1我國主要的地質災害形式及危害
1.1地質災害及常見形式
地質災害是指由自然地質作用和人為活動作用形成的，對人類生存和工程建設可能構成危害的各種特有的自然環境災害的總稱。
常見的地質災害形式主要有6種，它們是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降，簡稱為崩、滑、流、塌、裂、沉。
1.2三峽庫區的主要地質災害
三峽水利工程建成後將產生巨大的經濟效益和社會效益。但它的建設對庫區的自然環境也帶來一定的直接或潛在影響。三峽工程的一期蓄水、二期蓄水和新城鎮的建設已經給庫區帶來了不少地質災害問題。在淹沒區的新城鎮建設中，由於在選址時考慮地質環境因素不夠，使有些新城鎮從建設一開始就與地質災害結下了「不解之緣」。主要表現形式為人為高切坡和深基坑誘發的滑坡和崩塌。湖北的巴東、秭歸，重慶的巫山、奉節、雲陽、萬縣等地在新城鎮的建設中都引發了大量的地質災害，如何趨利避害是擺在我們面前的重大課題。
1.3地質災害的主要危害
地質災害的危害是顯而易見的。我國幅員遼闊，地質構造復雜，地貌千姿百態，山地和丘陵面積占國土總面積的2/3以上。全國34個省、直轄市、自治區以及特別行政區均存在著不同形式和不同程度的地質災害，每年都要造成慘重的人員傷亡和財產損失。其中滑坡、泥石流和山洪等突發性地質災害被定為國際減災10年的主要災種，由於這些災害具有潛在性和突發性，一旦發生，來勢兇猛，常造成斷道、斷航、構築物損毀、人員傷亡和財產損失。在我國，每年喪生地質災害的總人數達800～1000人，經濟損失超過100億元人民幣。
1.4地質災害監測的特點
（1）滑坡等變形體分布通常較為分散，成因機制復雜。開展監測工作前，需有一定前期地質環境勘察、研究工作基礎；
（2）地質災害體大多位於交通、通訊十分不便地區，電源接入也很困難；
（3）目前大多數監測以手動為主，數據匯交速度相對較慢，人工勞務成本較高；
（4）與大壩、橋梁、隧道等固定建築物、構築物的安全監測相比，地質災害監測具有開放的監測邊界，條件復雜，自動化監測和遙測等監測手段、監測儀器的選擇、固定安裝、運行等須注意儀器設備的環境適應性和抗干擾性能，保證正常使用和安全運行。
2地質災害防治工程中監測的必要性
地質災害防治工程的監測根據工程所處的不同階段，可分為施工安全監測、防治效果監測和長期穩定性監測，目前一般簡單地統稱為監測。在以往的工作實踐中經常發現，除經濟原因外，在地質災害的治理過程中存在一定的盲目性。有些地質災害進行了治理，理由是認為它不穩定。有些沒有進行治理，理由是認為它是穩定的。除一些簡單粗糙的勘察資料外，幾乎沒有充分的證據證明一個變形體穩定與否，是否需要進行工程治理。如果對滑坡等變形體進行必要的監測，將會減少這種盲目性，收到事半功倍的效果。
2.1對於已採取工程措施的地質災害體
對於已採取工程措施的地質災害防治工程，在治理過程中，根據監測結果進行效果評價，指導施工，及時對設計進行修改；防治工程竣工後，隨著周圍環境條件的變化，約束條件也會發生變化。如錨索的腐蝕和鬆弛、地下水位變化、臨空面加大、工程質量不高、巨大外力（如地震和大爆破）等，都有可能使一些已經治理過、暫時處於相對穩定的滑坡變形體重新失穩，如不進行持久的監測，它們具有更大的欺騙性和危險性，並非就可以高枕無憂，仍需通過必要的監測來評判它的治理效果和長期穩定性。
2.2對於未採取工程措施的地質災害體
對於一些未經治理、而又具有潛在危害的地質災害體，監測也是十分必要的。一些暫時沒有資金進行工程整治但又對人民生命財產構成較大潛在威脅的大型滑坡變形體，以投資較小的監測工作來彌補是有效的方法和途徑。通過有效的監測既可對其穩定性進行評價，監測結果又可為是否治理和如何治理提供設計依據。用監測的手段對滑坡等變形體進行有效的監控，是一項投資少、見效快的方法，目前已逐步被一些政府官員和業主所接受並推崇。他們也意識到用工程手段進行整治後應該用監測數據來驗證，否則是盲目的。但目前仍有相當多的管理和設計部門只注重被動的治理和亡羊補牢，而不注重防患於未然。
3當前地質災害監測的主要方法
以往作為監測工作的對象，主要是對一些重要的構築物和大型建設工程的變形、位移、沉降等進行監測，如水利水電大壩、大型橋梁、重要廠房、大型地下隱蔽工程、礦山邊坡和尾礦壩等。對復雜的地質災害體進行監測，則是近些年才逐漸開始應用的，當前採用的主要監測方法有以下幾種。
3.1地面絕對位移監測
絕對位移監測是最基本的常規監測方法，測量崩滑體測點的三維坐標，從而得出測點的三維變形位移量、位移方位與變形位移速率。主要使用經緯儀、水準儀、紅外測距儀、激光準直儀、全站儀和GPS等，應用大地測量法來測得變形體上某點的三維坐標。
3.2地面相對位移監測
地面相對位移監測是量測崩滑體重點變形部位點與點之間相對位移變化（張開、閉合、下沉、抬升、錯動等）的一種常用的變形監測方法。主要用於對裂縫、崩滑帶、采空區頂底板等部位的監測、沉降觀測等，是位移監測的重要內容之一。目前常用的監測儀器有振弦位移計、電阻式位移計、裂縫計、變位計、收斂計等。
3.3鑽孔深部位移監測
對於滑坡等變形地質體來講，不僅要監測其地表位移，也要監測其深部位移，這樣才能對整體的位移進行判斷監測。方法是先在滑坡等變形體上鑽孔並穿過滑帶以下至穩定段，定向下入專用測斜管，管孔間環狀間隙用水泥砂漿（適於岩體鑽孔）或砂、土石（適於鬆散堆積體鑽孔）回填固結測斜管；下入鑽孔傾斜儀，以孔底為零位移點，向上按一定間隔（一般為0.5m或1m）測量鑽孔內各深度點相對於孔底的位移量。常用的監測儀器有鑽孔傾斜儀、鑽孔多點位移計等。
3.4應力監測
對於滑坡等變形體不僅要監測其位移的變化，還需要監測其內部應力的變化。因為在地質體變形（或稱運動）的過程中必定伴隨著變形體內部應力變化和調整，所以監測應力的變化是十分必要的。常用的儀器有錨桿應力計、錨索應力計、振弦式土壓力計等。
3.5水環境監測
對於崩滑體來講，除了自然地質條件和人為擾動外，水是對滑坡的穩定狀態起直接作用的最主要因素，所以對水環境（含過程降雨及降雨強度、地表水的流量、地下水位、滲流量、滲流壓、孔隙水壓力、地下水溫度等）進行監測十分重要。常用的監測儀器有量水堰、遙測雨量計、測鍾、電測水位計、遙測水位計、滲壓計、滲流計、電測溫度計等。
3.6地震監測
地震監測適用於所有的崩滑監測。地震力是作用於崩滑體的特殊荷載之一，因此對崩滑體的穩定性起著重要作用。當地質災害位於地震高發區時，應經常及時收集附近地震台站資料；必要且條件許可時，可採用地震儀等監測區內及外圍發生的地震強度、發震時間等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、評價地震作用對區內的崩滑體穩定性的影響。
3.7 人類相關活動監測
人類活動如掘洞采礦、削坡取土、爆破採石、載入及水利設施的運營等，往往造成人工型地質災害或誘發產生地質災害，在出現上述情況時，應予以監測並停止某項活動。對人類活動監測，應監測對崩滑體有影響的項目，監測其范圍、強度、速度等。
3.8宏觀地質調查監測
採用常規地質調查法，定期對崩滑體出現的宏觀變形痕跡（如裂縫發生及發展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨脹、隆起、建築物變形等）和與變形有關的異常現象（如地聲、地下水異常等）進行調查記錄。該法具有直觀性強、適應性強、可信程度高的特點，為崩滑監測的主要手段，也是群測群防的主要內容。適用於所有崩滑體，具有準確的預報功能。
4監測新技術的研究與工程實踐
4.1國外監測新技術的研究與應用
發達國家在岩土工程及地質災害監測領域不但有傳統的監測方法和儀器，近年來已將高新技術應用於地質災害預測、預警工程。美國的PDI公司、Geokon公司、義大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德國Zeiss公司、日本尼康公司等在監測方法的創新和新技術的應用方面都處於領先地位。紅外技術、激光技術、微波技術、光纖技術、格區式光柵技術、機電一體化、自動化技術、衛星通訊技術、計算機及人工智慧等高新技術在監測技術方法和儀器的開發研究中得到了廣泛的應用。可以這樣講，作為岩土工程監測一個分支的地質災害監測及監測儀器，已經不是傳統意義上的大地測量儀器，而是實現了傳統方法和儀器與現代高新技術的完美結合，把監測儀器的技術水平推到了一個嶄新的階段，並正在向更高層次發展。國外具有代表性的產品有 Leica公司的TCR1800全站儀、TCR2003測量機器人、Geomos系統、DNA電子水準儀、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列電子水準儀、North America公司的鑽孔多點位移計、Sicon公司的岩土工程監測系列儀器等。
4.2國內監測新技術的研究與應用
國內水電系統和國土資源部都開展了這方面的研究，如水利科學院、中科院有關院所、國土資源部技術方法研究所等。我所伴隨著三峽工程的建設，在國土資源部的大力資助下，也開發了多種岩土工程及地質災害防治監測儀器，如鑽孔傾斜儀系列、應力測量系列、地面位移測量系列等監測儀器、多參數遙測系統等，還承擔了科技部「崩滑地質災害自動化監測系統」項目的研究，為測量儀器國產化做了大量的工作，產品在三峽庫區和國家的重大工程中得到了較好的應用。我所近幾年研究的成果並形成的產品主要有以下8項：
（1）DMY型激光隧道斷面張斂測量系統；
（2）BYT型光纖崩滑體推力監測系統；
（3）DZQX新型多功能鑽孔傾斜儀；
（4）崩塌無線自動化監測預報系統；
（5）PSD型微位移變形測量系統；
（6）MS型錨索（錨桿）測力系統；
（7）DHS型地層含水率儀；
（8）岩心定向與取心技術研究。
4.3工程監測實踐
在研究開發的同時，我所用自己研究的成果積極參與國家重大基本建設工程的監測工作和三峽庫區地質災害防治的工程監測，取得了較好的經濟效益和社會效益。最近幾年承擔的重大監測工程有：
（1）寶成復線清江大斷面雙線長隧道變形量測；
（2）成昆鐵路電氣化改造西昌南馬鞍堡隧道變形量測；
（3）北京地鐵復八線變形量測；
（4）上海地鐵一號線人民廣場站變形量測；
（5）青島地鐵試驗段變形量測；
（6）成（都）—南（充）高速公路高陡邊坡變形及量測；
（7）內（江）—宜（賓）高速公路高邊坡變形量測；
（8）丹（東）—沈（陽）高速公路丹本（溪）段全線隧道驗收工程；
（9）318國道二郎山—康定段 K2794+860～980滑坡的地面位移、深部位移及應力監測；
（10）奉節縣、雲陽縣地質災害監測工程。
5監測技術發展展望
（1）地質災害的發生將更加頻繁，危害程度更大，監測工作將受到更多的重視，監測成果應用將產生更大的社會效益。
（2）在我們的上級主管部門——中國地質調查局的支持下，我們的監測儀器研究及運行系統軟體開發將會得到更多資助，並使我們的監測手段更加完備，登上一個新的台階，具有更強的市場競爭能力。
（3）自動化監測和遙測是地質災害監測的發展方向，但目前實施還有很多困難。
（4）地質災害具有一定區域性，是一項公益性的事業，更需要政府的引導和支持。
6結語
通過幾年的監測工程實踐，目睹了不少由於忽視地質災害的工程安全監測和失效工程而導致生命和財產的損失，也看到不少通過監測成功預報災害而避免災害發生的實例。在實行工程質量終生追究制的今天，對地質災害及相關岩土工程的安全進行長期監測顯得尤為重要和迫切。
監測工程是地質災害防治工程體系的重要組成部分，不能重治輕防，應做到治理、防範、監測並重，有時甚至重於工程治理手段。
在一定時期內對滑坡變形體實施監測工程，可以節省大量的投資。
地質災害防治工程應建立在科學監測的基礎上，以監測指導設計、施工、工程效果評價，以科學的態度面對它，應從過去的憑經驗和粗糙的勘察上升到定量階段，只有這樣，才能對滑坡變形體進行深入的認識和科學評價。
監測工作不是可有可無的，它是工程診斷的需要，是從事地質災害研究和預測必不可少的一項工作。
防範重於救災，監測勝於治理。
參考文獻
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[8]季偉峰主編.工程地質與地質工程.北京：地質出版社，1999.
Ⅳ 國土資源部地質災害防治與地質環境保護重點實驗室
（一）實驗室簡介
國土資源部地質災害防治與地質環境保護重點實驗室，目前是我國地質災害防治領域唯一的國家重點實驗室。現任學術委員會主任為中國工程院王思敬院士，實驗室主任為黃潤秋教授。實驗室立足於為我國地質災害防治和地質環境保護提供全面系統的理論和技術支持，服務於國家重大工程建設和防災減災實踐，圍繞我國尤其是西部地區地質災害防治與地質環境保護提供實際需求服務。
（二）2013年度重要科研成果
1.黏度時變性灌漿材料擴散與固結研究
針對復雜地層岩土體，存在裂縫開度大、封堵困難、漿液凝結時間長、循環凍融壽命低、材料損耗嚴重等突出問題，成都理工大學裴向軍教授帶領團隊啟動了「黏度時變性灌漿材料擴散與固結研究」項目。通過系統研究，在水泥-化學漿液的溶劑化膜理論方面具有突出創新，所研製的具有自主知識產權的注漿擴散測試裝置和開發的SJP系列黏度時變灌漿材料，解決了速凝灌漿材料早期強度高、後期強度低這一國際性難題，並在黏度時變性灌漿材料組成、性能參數及漿液擴散測試方法等方面具有新穎性，取得了十分顯著的社會、經濟效益。項目成果榮獲2013年中國發明專利金獎、四川省科技進步一等獎，主要完成人包括裴向軍、黃潤秋、李正兵、裴鑽、羅建林、袁進科、楊富平、張曉超、焦瑞峰、董秀軍等（圖32）。
圖32 相關項目獲獎情況
2.自主研發了漿液擴散測試裝置，解決了漿液流速、壓力與流量的測試難題以及對漿液擴散的影響
試驗流體生成裝置產生灌注漿液，按設計的灌漿壓力、灌漿量向漿液擴散測試裝置提供實驗流體（圖33）。
圖33 漿液生成裝置
3.研製了SJP型黏度時變性灌漿系列材料，它們分別適用於陡傾寬縫岩體、架空鬆散地層、鹽漬化土、凍土等復雜地層
開發研製的SJP型系列水泥基黏度時變性灌漿材料，以水灰比0.6的水泥漿液為原漿，摻入具有獨立知識產權的高分子材料。可泵期調控5～90min，為常規水泥漿終凝時間縮短了1/5～1/10。3天期強度高出普通水泥漿2.5～4倍，後期強度較普通水泥漿高出20%～30%（圖34）。
本項成果已經推廣應用於水利水電、礦山、鐵道、公路及汶川地震災區恢復重建等數十項重大工程，如雅礱江錦屏一級水電站危岩體及邊坡壩基加固工程（2007～2012年）、大渡河長河壩水電站岩體錨索和固結灌漿加固工程、遂-資-眉高速公路路橋（涵）過渡段加固治理工程、新疆天山公路、甘孜得榮紅岩子高邊坡應急治理工程、九龍斜卡水電站壩基防滲灌漿工程、「九寨•雲頂」項目建築地基加固處理工程、涼山白水河滑坡治理工程、雲南昆明舒鉑廣場基礎工程（2013年）。通過科學控制水泥漿液擴散范圍，減少復雜岩體灌漿用水泥量高達30%～90%，成果在企業的應用累計新增產值達14.7億元，產生利潤1.12億元。研究成果有效控制漿液的使用和排放，達到環境和生態保護的目的。
圖34 SJP型液漿材料實驗數據
Ⅳ 地質災害與環境保護》是核心期刊嗎
省級普通期刊，季刊，投稿難度大。
主管單位：四川省教育廳
主辦單位：成都理工大學 地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室
主編：黃潤秋
國際刊號ISSN：1006-4362
國內刊號CN：51-1467/P
《地質災害與環境保護》創刊於1990年，由成都理工大學主辦。 本刊主要刊登由地球內部動力和外動力以及不合理的人類工程活動引起的地質災害，如滑坡、崩塌、岩溶塌陷、地裂縫、地面沉降、土壤沙漠化、海水入侵等地質災害方面的治理與環境保護方面的研究成果。 主要欄目：地質災害及治理、地質環境保護、技術與方法、岩土工程、理論研究。資料來源：學術資訊網
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Ⅵ 基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統研究
黃潤秋許強沈芳向喜瓊阮沈勇羅文強
（成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家專業實驗室，四川成都，610059）
【摘要】本文主要介紹了如何將現代地理信息系統（GIS）技術與一些用於多變數預測評價的數學模型有機地結合起來，快速高效地進行地質災害區域評價與危險性區劃。主要內容包括崩滑地質災害區域評價指標的選取和指標體系的建立、評價及預測的數學模型以及具體的實現過程，並通過一個實際例子說明該思路和方法手段的可行性、可靠性和先進性。
【關鍵詞】地理信息系統地質災害區域評價指標體系
1前言
隨著對山區資源開發利用的日益加劇，特別是我國目前正在實施的西部大開發戰略，山區流域地質災害已經直接影響到人民的生命財產安全和國家經濟的發展。而地質災害危險性區劃是全面反映災情，確定減災目標，優化防治措施，提高減災效益，進行減災決策的重要依據。
地質災害區域評價和危險性區劃的主要工作方法是在大量收集、分析處理基礎地質資料的前提下，運用恰當的數學統計模型，劃分出相應的危險性級別，然後從整體上對研究區進行危險性區劃。
由於各種地質因素在各個局部區域的差異性和復雜性，要做到較為精確的評價，需將整個研究區域分成若干個小圖元，根據各個小區域的不同情況，分別賦予不同的屬性，然後才能根據這些屬性進行區域評價和危險性區劃。這個工作依賴手工准備基礎數據工作量十分巨大，所以傳統的區域評價手段在實際應用中受到多方面的限制，常常只能人為地作出判斷，先分區，後評價，這樣割捨了區域內部本身固有的層次。
而地理信息系統（GIS）技術恰好可以很方便地管理多源數據，生成任意大小的圖元，還可以結合專業特點和具體問題進行二次開發用以空間評價預測，並能直觀顯示評價預測結果。同時，我們開發成功的基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統，已經實現了從基礎資料的收集與管理→評價因素的選取與定量→評價結果的直觀顯示流水線作業方式，大大地提高了工作效率，使崩滑地質災害的區域評價與危險性區劃初步達到實用化的程度。
2評價預測指標的選取及指標體系的建立
建立指標體系的目的主要包括兩個方面的內容：一是一般工程技術人員或軟體的用戶可根據該指標體系確定研究區各因素的取值方法；另一方面，該指標體系可以指導野外地質人員在進行地質災害危險性評價調查時有目的按照同一的標准進行地質災害評價預測因素的調查。
2.1評價預測指標的選取
影響地質災害發生的因素非常多，有基礎地質因素（地形地貌、地層岩性等），也有外界誘發因素（如地震、暴雨等），還有人為因素（地表和地下開挖、爆破等人類工程活動）。
評價預測因素的選取的基本原則為：從地質和工程地質的角度盡量全面地考慮影響地質災害發生的所有因素，通過廣泛地查閱文獻資料和對大量崩滑地質災害實例的分析總結，採用目標分析方法。首先將地質災害劃分為已有地質災害和潛在地質災害兩大類，分別對待，建立不同的指標體系。在此基礎上再將影響地質災害發生的因素分為基本因素和誘發因素，然後再進一步細分，直到子目標能夠用定量或定性的指標衡量為止（如圖1）。
圖1評價預測指標體系的結構
基本因素是指地質災害形成的基本條件和內在因素（內因），誘發因素是指影響和誘發地質災害演化和發生的外在因素（外因）。從圖1可以看出，基本因素主要為地形地貌、地層岩性、岸坡結構類型、軟弱地層狀況、構造情況、地面變形情況、植被發育情況、河流動力地質作用、水文地質條件、結構面組合狀況、岩體結構（裂隙發育程度）等。誘發因素主要包括降雨狀況、地震狀況以及人類工程活動強度等。
2.2評價預測指標的量化
從所選取的評價預測指標可以看出，影響地質災害發生的各種因素有些是定性的因素，如地層岩性、岸坡結構等；而有些又是測量或通過試驗得到的定量數據，如地震烈度、降雨量等。
為了便於數學處理和計算機識別，在實際操作過程中，首先應通過一定的方法，將定性因素定量化。同時，即使是定量數據，由於各個因素間數值差別較大（如地震烈度和降雨量），若將這種量值差別較大的因素輸入同一個數學模型進行分析處理，從數學上講也會產生較大的誤差。
因此，在將各個評價因素輸入分析評價的數學模型之前，需對這些因素進行量化處理，其具體處理方法為：①對於定性變數，採用專家打分法、統計分析法、信息量法或模糊數學方法進行量化取值；②對於定量數據，可採用標准化、規格化、均一化、對數、平方根等數值變換方法統一量綱。
表1為利用專家打分法對工程岩組進行定量化的示例。
表1利用專家打分法對評價預測因素進行量化的示例
2.3評價預測指標的篩選與優化
在不同的地區和不同的環境，上述各評價預測指標對地質災害的影響程度可能會有較大的差別，也就是說，在不同的地區上述各評價預測指標的主次關系可能會不一樣。同時，在大多數情況下，上述各評價預測因素本身並不是相互獨立的，各因素之間（如地形地貌與岸坡結構、岩體結構與裂隙組合狀況、水文地質條件與降雨狀況）往往存在著非常復雜的交叉和重疊關系。
因此，在具體的地質災害區域評價與危險性區劃過程中，往往並不是所採用的評價因素越多，評價的效果越好。因為，所採用評價因素過多，可能會間接地導致某些因素的重復利用，相當於人為地加大了該變數的權重。
對於具體研究區域，如何才能篩選出合理的評價預測指標，使評價預測結果最大限度地符合當地實際呢？我們認為解決此問題的關鍵應該針對不同的地區和不同的實際問題，確定各個評價因素對地質災害的影響程度（重要性），最好是先將各個評價因素按重要性程度排序，最終選取比較重要的因素作為真正的評價預測指標。這種篩選和優化評價因素的方法主要有：
2.3.1主成分分析
主成分分析是將多個指標化為少數指標的一種統計方法。它可以通過對數學方法對評價因素按對地質災害的影響程度大小進行排序，找出主要影響因素。
2.3.2兩兩比較法
將 k個評價指標作兩兩對比，列出比較結果表。如指標 B1比指標 B2重要，在B1行 B2列寫上3，而在B2行 B2列寫上1；若指標 B1與 B2分不出誰重要，則可在B1行 B2列和B2行 B1列都寫上2。例如，有5個指標的比較結果為：
∑為對該行的求和，λ為對∑的歸一化的結果。根據∑或λ的相對大小便可對其重要性進行排序。
2.3.3工程地質類比法
選用與研究區地質條件類似且研究程度較高的地區作類比，確定研究區的評價指標。
3地質災害區域評價與危險性區劃的數學模型
通過查閱大量的文獻資料表明，目前用於地質災害區域評價和危險性區劃的數學模型主要有如下幾種：邏輯信息法、判別分析法、信息量法、模糊綜合評判法、專家評分法、綜合評價法、變形破壞指數法、危險概率分析法以及神經網路法等。通過對其適用條件、可操作性、數據的可得性、分析結果的可靠性等多方面的分析比較，選定了回歸分析法、信息量法、不確定性分析方法（模糊綜合評判和模糊可靠度分析）以及神經網路方法作為地質災害區域評價和危險性分區的基本數學模型。
4基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統
在上述基礎上，我們基於Windows和GIS操作環境，採用面向對象的編程語言，開發了基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統。該系統不僅能充分利用GIS本身所具有的強大的空間數據管理與分析功能，還可以直接利用GIS的數據資源，方便快捷地實現地質災害的危險性區劃，為地質災害的勘察、評價、預測、防治提供了一套行之有效的方法技術和適用的工具。該系統的實現途徑見圖2。從圖2可以看出，地質災害區域評價與危險性區劃系統主要包括前處理、危險性區劃主模塊和後處理3個部分。利用該系統進行地質災害區域評價和危險性區劃需要經歷如下幾個步驟：
圖2地質災害區域評價與危險性區劃系統的實現途徑
（1）利用GIS軟體對研究區基礎地質資料（主要為指標體系中所列的各因素）進行數字化處理，對指標體系中所列出的各種評價預測因素最好採用單獨的圖層，分層數字化。
（2）根據指標體系對各評價預測因素所對應的數字化圖層賦予相應的屬性，這實際上是對各評價預測因素（指標）的初步定量化處理。
（3）為了提高分析評價精度，獲取足夠多的評價預測樣本，需對評價預測因素圖件進行網格化處理和圖元裁剪處理，並根據第二步的結果對這些細化的網格賦予各類評價因素屬性，同時將各個網格的信息（樣本的自變數和因變數）存入一專門的資料庫。
（4）在選中危險性區劃主模塊中的某種方法後，系統將自動從上述專門的資料庫中提取分析評價所需信息，評價完畢後將直觀地以圖形的方式顯示評價預測結果。
5基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃實例
5.1長江三峽庫區新灘—巴東段地質災害危險性區劃
為配合準備新一輪國土資源大調查的「一個計劃，四個工程」中的「地質災害預警工程」，國土資源部1998年年底擬在長江三峽庫區的新灘—巴東庫段（含香溪河）建立地質災害監測工程試驗（示範）區。全區面積為50km×50km，區內現已查明的滑坡崩塌計有124個，其中包括鏈子崖危岩體、新灘滑坡、黃臘石滑坡等國內外知名的地質災害體。
圖3神經網路模型得出的地質災害危險性區劃結果
我們收集了該區1:5萬地形圖、地質圖、降雨分布圖、地震烈度區劃圖、城市交通圖等圖件，利用 MapGIS數字化成電子地圖，並獲取大量野外現場調查資料，分類錄入相應圖件的屬性庫，並選取坡度、岩性、岸坡結構類型、已有動力地質現象、地面變形狀況、河流地質作用、構造復雜程度、人類工程活動等評價指標。作為試驗，在對研究區進行網格化時採用的基本圖元大小為500m×500m，最後實際獲取評價樣本（圖元）4459個。
通過利用我們所開發的地質災害區域評價與危險性區劃系統中的多種分析評價模型（圖3為神經網路模型分析結果）進行研究，得出如下結論：
（1）地質災害危險性區劃結果中穩定性最差的地段與已有的地質災害分布位置一般有較好的對應關系。這說明，地質災害頻發區對應地質災害最危險區，同時也從另一方面說明評價結果的正確性。
（2）地質災害最危險區一般沿河流呈帶狀分布。
（3）研究區最危險地段主要有3個，即黃臘石—黃土坡段、香溪河段、秭歸河段，其次在新灘和鏈子崖附近以及牛口鎮附近還分別分布有新灘—鏈子崖段和牛口段。
（4）通過現場調研結果表明，上述分析預測結果與實際情況能夠較好地符合，說明本文所採用的方法和技術手段是可行的，地質災害區域評價與危險性區劃系統的評價預測結果具有較高的可靠性，值得進一步推廣。
5.2金沙江溪落渡水電站近壩庫區地質災害危險性區劃
金沙江溪落渡水電站位於四川省雷波縣與雲南永善縣交界處的金沙江下遊河段的溪落渡峽谷。電站大壩採用雙曲拱壩壩型，壩高285m，庫容110億m3，總裝機容量1440萬千瓦，是我國擬開發的僅次於三峽的又一座巨型水電站。為進一步論證電站近壩庫岸穩定性，為庫區移民搬遷、地質災害防治及生態地質環境保護提供合理的規劃及決策依據，對該水電站近壩庫區的地質環境進行了基於GIS的綜合評價，圈定了地質災害危險地段。
根據野外調查、有關研究報告和1∶2.5萬的工程地質圖，在對本研究區基礎地質資料進行系統分析後，選取地形坡度、工程地質岩性、地質構造、岸坡結構類型、河流地質作用等為主要評價因素，將評價預測目標——危險性等級分為不危險、輕度危險、中度危險、重度危險四個等級，建立了相應的評價指標體系。按照山區流域地質環境評價與地質災害危險性預測 GIS系統的工作程式，在對研究區各種基礎圖件進行數字化，對各種評價因素進行定量化以及對矢量圖形進行柵格化處理後，採用數量化理論、信息量法、模糊綜合評判、模糊可靠度和神經網路等數學模型進行地質災害危險性區劃。
圖4和圖5分別為採用模糊可靠度方法所作出的溪落渡近壩庫區上游段和下游段的地質災害危險性分區圖。現場調研發現，危險性分區結果與野外調查結果基本相符。
圖4溪落渡近壩庫區（上游段）危險性分區圖
圖5溪落渡近壩庫區（下游段）地質災害危險性分區圖
6結語
通過本文的研究，主要取得以下成果：
（1）針對我國西南山區流域地理地質環境，形成了一套基於GIS的從數據採集→空間屬性資料庫建立→評價指標體系選擇→預測評價模型分析→地質災害危險性預測與區劃，較為完整的山區流域地質環境評價和地質災害預測的研究技術路線、方法體系和工作流程。
（2）建立了山區流域地質環境評價和地質災害預測的基本評價指標體系，並從多個角度提出了其數量化方法。
（3）基於GIS工作平台，研究開發了地質災害區域評價與危險性區劃系統，並在金沙江溪落渡水電工程庫區和長江三峽工程庫區新灘—巴東段對該系統進行了實際檢驗。應用結果表明，本文所提出的基於GIS的地質災害區域評價和危險性區劃的理論和技術方法可用於實際的地質災害評價預測，其評價預測結果基本與實際情況相符合。
在完成本項研究工作的過程中，曾得到國土資源部國際合作與科技司、地質環境司以及國土資源部長江三峽地質災害防治指揮部的大力支持和幫助，在此對他們表示衷心的感謝。
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Ⅶ 淺談地質環境與環境地質、生態環境的關系及其保護
邢永強張璋張洪波楊皓宇
（河南省國土資源科學研究院，鄭州 450016）
《河南地球科學通報》，文章編號：978-7-80246-005-8-325-4
摘要 首先介紹了地質環境、環境地質與生態環境的概念及內涵，分析了它們之間易引起混淆的異同點，其次對地質災害與地質環境的關系進行了評價與說明，最後指出必須樹立持續利用地質環境的科學觀，以及當前地質環境保護應採取主要措施。
關鍵詞 地質環境 環境地質 生態環境 地質災害 保護措施
人類賴以生存的載體包括生物圈、水圈、大氣圈和岩石圈。在生產力相對低下的社會，由於生物、大氣和水容易受到人類工程活動的影響而改變，而岩石圈的影響則相對小一些，因此，在傳統的學科分類中，將生物圈環境、水圈環境和大氣圈環境歸類到生態環境范疇。每當人們提及環境時，聯想到的主要是空氣污染、水污染和森林植被破壞等，而對岩石圈環境的關注則遠之不及。
近50年來，隨著生產力的提高和人口的激增，人類對環境的干預愈來愈強烈，開始超過自然環境本身的演化過程，如目前人類每年約消耗500×108t礦產資源，已超過大洋中脊每年新生成的300×108t岩石圈物質（黃潤秋等，2001），並影響到岩石圈系統。由此，在生態環境的基礎上，提出了地質環境概念。
1 地質環境、環境地質與生態環境的內涵
地質環境是指影響人類生存、發展的地殼表層的岩石、土壤、地下水等地質體及其活動的總體，包括地球表層岩石圈和風化層兩部分地質體的組成、結構和各類地質作用與現象。地質環境是具有一定空間范圍（從地表或岩石圈表層到人類生產活動所能達到的地殼深部）的客觀實體，包含物質組成、地質結構和動力作用三個基本要素。它是與地質作用密切相關的自然環境，它與自然環境一樣具有自然屬性與社會屬性。
地質環境的自然屬性主要是指其整合性與資源性（林道輝等，2002）。整合性是指地質環境的空間與要素密切組合成一個有機整體。地質環境存在於一定的空間之中，離開了空間也就談不上地質環境；地質環境包含許多自然因素與條件，如地層、岩石、礦物、構造、地形、地貌、地下水、地球化學元素、地球物理參數、各種地質災害體等；只有空間與要素的有機結合才能稱為地質環境，僅有空間或僅有要素都不能成為地質環境。資源性是指地質環境的主要因素既是地質環境的主要組成要素，又具有資源功能，具有雙重屬性，可稱為某種特定的地質環境。按地質環境的上述自然屬性，可將其分成兩種類型：一種是常規地質環境，是指在一定空間中，一些常規的基本要素有機結合所形成的地質環境，它們往往反映某個地域人們賴以生存與發展的基本地質環境。另一種即資源性地質環境，是指幾個具有雙重屬性的要素在一定空間中有機地結合而成的一種特殊地質環境。
地質環境的社會屬性是指地質環境是人類社會的一個重要組成部分，會影響整個社會。人類的生產與生活活動也參與了對地質環境的改造作用，這種改造作用的方式和強度在某時某地甚至會遠遠超過地質作用，從而引發地質災害。地質環境是人類生存與發展的條件，這就決定了它與作為人類生存與發展物質基礎的自然資源不一樣，它不可能用來經營而獲取利潤，只能作為社會的組成部分而存在。
地質環境質量主要由自然地質條件的穩定性、原生地球化學背景、抗人類活動干擾的能力以及受污染或受破壞的程度等因素決定（鞠美庭等，2004）。
環境地質學通常是指研究地質環境的基本特徵、形成機理和演化規律，以及人類工程技術經濟活動與地質環境相互作用、相互影響和相互制約的科學（王孟本，2003）。綜觀地質環境的自然屬性與社會屬性，可相應的將環境地質學分為常規性環境地質學與資源性環境地質學。前者主要是研究常規地質環境形成的機理及其與人類生產生活相互影響、相互作用的學科。後者主要是研究特殊地質環境形成的機理及其與人類生產生活相互影響、相互作用的學科。按不同的地質環境又可將其分為若干個環境地質子學科，各個子學科還可進一步劃分為更次一級的子學科，在這些學科指導下進行的地質工作即環境地質工作，包括地質環境的調查、研究、監測、預報等。
生態環境是指影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，它由自然環境、工程環境和社會經濟環境組成（王孟本，2003）。生態環境研究的空間范圍是從地表（岩石圈表面）到人類生產活動所能達到的空間頂部。生態環境質量主要由氣候、氣象、水文、生物、土壤、地貌和光熱等自然條件以及政治、經濟、文化等社會條件決定。其中，以林業為主的生態體系是生態建設的重要內容，工農業及城鎮生活污染治理是環境保護的關鍵環節，而水資源子系統則是各子系統之間聯系的紐帶。
2 地質環境與生態環境的關系
從地質環境與生態環境的內涵分析，它們是環境體系中的兩個方面，兩者之間既存在相對的獨立性，也存在著相對的統一性（王如松，2005）。
地質環境與生態環境的相對獨立性主要表現在如下四個方面：首先，盡管兩者屬環境體系的兩個領域，但在研究對象上存在明顯的區別。地質環境主要研究以岩石圈和地下水圈為主體的地質體及其與自然地質作用和人文地質作用相關聯的各種環境問題，而生態環境主要研究以大氣圈、生物圈和地表水圈為主體的各種環境問題；其次，盡管地質環境與生態環境都是具有一定空間范圍的客觀實體，但前者主要指地表以下，而後者主要指地表以上；再次，地質環境是在漫長的地質歷史過程中逐漸形成的，是地球內、外動力長期聯合作用的結果，在沒有外界干擾的情況下是相對穩定的。而生態環境盡管也受自然地理氣候條件制約，但與人類社會活動的關系更加明顯。另外，一旦地質環境遭受破壞，將具有難以恢復的特點。相比之下，解決生態環境問題的方法要直觀一些。如地下水的污染主要靠自身的凈化作用進行解決，需要漫長的過程；而地表水的污染可以通過添加化學葯劑或者通過排泄與補給的辦法予以解決，需要的時間要短得多。
地質環境與生態環境的相對統一性主要表現在如下三個方面：首先，兩者同屬於環境范疇，研究目的都涉及影響人類生存和發展的環境問題；其次，在研究內容上兩者具有一定的交叉性，如地表的土壤環境是它們共同研究的對象；再次，地質環境與生態環境存在著密切相關的動態平衡關系，如水文環境的地表水與地下水總是互相流通、互相轉化，一旦其中的一個因素遭受污染，必將引起另一因素變化。
生態環境和地質環境是環境體系中的兩個方面。生態環境是地質環境的「屏障」，對地質環境起著巨大的保護作用。當生態環境的森林植被遭受破壞或大氣降水與氣候條件發生變化時，將導致水土流失、地質災害、土壤退化等一系列地質環境問題。地質環境是生態環境的「載體」，對生態環境起著一定的控製作用。成土基岩是除自然地理氣候條件外控制森林植被種屬與空間分布的最重要因素，地質體特徵與水文環境、地質背景與社會經濟狀況之間均存在著一定的相依聯系。
生態環境與地質環境相互作用、相互影響、相互制約，便形成了相對統一的、集人—地—生活活動所產生的一切環境要素於一體的整體（黃潤秋等，2001）。生態地質環境是這一整體的完整表達，它不僅包括生態環境和地質環境的全部要素，還包括兩者相互作用所產生的新的環境要素。
生態地質環境是人類生存和發展的基本場所。人類依賴生態地質環境而生存和發展，同時人類活動又不斷地改變著生態地質環境質量。生態環境的惡化將導致地質環境的脆弱，地質環境的好壞關系著生態環境的有效治理。改善生態環境可以通過生態建設與環境保護予以實現，而地質環境是在數百萬年乃至數億年漫長的地質歷史過程中逐漸形成的，具有難以恢復性特徵。人類在建設生態環境的同時，必須有效地保護地質環境。
3 地質災害與地質環境
地質環境是人類社會發生發展過程中所依託的地球表層岩、土、水共生的地質系統。地質災害是地質環境的組成部分，是隨著人類社會的生存與發展而出現和變化的。地質災害具備自然屬性、社會（災害）屬性和資源屬性等基本屬性，它既是一種自然動力現象，又是人類參與造就的產物，還是人類作為生產、生活的資源乃至生存之地（如古滑坡泥石流堆積地和大江大河的洪泛區）。地質災害起源於地質環境變化，這種變化的動力來自於地外天體、地球內動力、地球表層外動力和人類社會工程經濟活動等多種因素的「共振」或耦合作用。在我國社會經濟建設高速發展階段，人類活動與地質環境的相互作用將同步增強，必然導致地質環境變化的動力耦合作用增強，只有主動應對才是避免地質災害趨勢增強的正確選擇。
4 樹立持續利用地質環境的科學觀
隨著社會經濟的快速發展，我國開始實施新的發展戰略，通過實施全方位的國家創新工程，建設社會主義新農村，逐步構建資源節約型和環境友好型的和諧社會。要達此目的，必然涉及廣大農村基礎工程和公共設施的大規模建設和固體礦山、油氣水能源及交通工程等對地質環境的廣泛利用，也就必然廣泛地影響地質環境的自然演變進程，使地質環境變化的范圍、方式和強度呈現出新的態勢，產生具有深遠影響的環境地質問題和地質災害。為避免和減輕負面的風險，就必須創新觀念，從人類與地質環境和諧共存的願望出發，變單純地保護地質環境和被動地防治地質災害為持續利用地質環境和主動進行地質災害防治風險管理。
樹立持續利用地質環境的科學觀，就是把人與地質環境和諧共存放在第一位，把規范人類自身的行為融入順應與改造自然過程之中，從而避免出現地質環境的不可持續利用現象，減輕地質災害（張芹，2001）。奉行「以人為本，持續開發利用地質環境」的理念，就必須倡導建立政府、科技界、工程企業界與公眾社會「四位一體」的減災戰略「夥伴」關系，形成多方協調的聯動機制。在這個體系架構中，科技界起著重要的橋梁作用，有責任盡快建立區域地質環境可持續利用的科學技術體系，即區域地質環境質量評價—功能區劃—工程容量評價—地質災害防治風險評估與管理等逐次遞進的工作支撐，並逐步實現法規化和社會契約化。
在國家層面，要組織調查、監測和研究地球表層系統過程的環境和災害效應、人類活動對地球表層系統的影響機制，甚至包括地質災害防治的社會學與倫理學。通過建立國家重大地質災害風險防控與公共安全應急信息平台，實現更加主動地為人居環境減災服務，更加主動地為國家重大工程規劃、建設與運營安全服務，更加主動地為提高社會減災意識服務。因此，立足於增強公共服務意識、提升公共服務能力、拓展公共服務領域和端正公共服務態度的基本原則，國家公益性地質隊伍的中心任務就是圍繞實現地質環境的可持續利用去開拓新思路、落實新任務、總結新認識、提煉新理論、開發新技術（新方法、新程序）、推出新產品和提供新服務，為和諧社會的建設與發展不斷作出新貢獻（劉傳正，2007）。
5 地質環境保護措施
國務院關於加強地質工作的決定國發［2006］4號第八條：強化地質災害和地質環境調查監測，是減少地質災害損失，促進人與自然和諧的基礎工作。實施地質環境保障工程，全面提高地質災害防治和地質環境保護水平。《國土資源「十一五」規劃綱要》七個主要預期指標和七項主要任務中明確要求礦山環境恢復治理率達到35%以上，提高地質災害預警預報和防治能力。
加強地質環境保護，當前應主要採取以下措施：
（1）強化礦產資源規劃與開采管理。目前，全國已建立了國家、省、市、縣四級礦產資源總體規劃體系，其中包括了礦產開發與環境保護規劃。加強規劃的實施，可以科學有序地進行礦產資源的開采，全部關停禁采區內的采礦企業，控量開采限采區內的礦產資源。一些礦山環境問題嚴重地區必須啟動礦山生態環境整治、土地復墾、礦區生態環境重建（恢復）工程，為生態礦山建設奠定堅實的基礎。
（2）利用先進技術方法，加快礦山生態地質環境調查評價、研究工作。採用環境地質學、環境地球化學、「3S」等先進理論和方法技術，選擇不同礦區、不同地質環境的示範調查研究，編制出相應的礦山地質環境調查評價技術要求或規范，示範指導礦山環境調查評價工作。
（3）建立礦山地質環境空間資料庫，逐步實現礦山環境的動態監測與預測。充分利用「3S」技術，開展礦山地質環境調查評價工作，建立礦山地質環境「動態」空間資料庫，結合各地區的規劃總體目標和不同地段的規劃功能，編制礦山地質環境的整治規劃，從而實現礦山地質環境的動態監控和管理，實現資源開發與環境保護的協調發展。
（4）加強礦山生態地質環境恢復治理。礦山生態環境的恢復治理越來越引起世界各國的關注與重視。礦山生態環境遭到破壞後，首要任務就是及時有效地恢復治理，以避免礦區生態環境的進一步惡化。由於我國礦山生態環境問題很多屬於歷史「積淀」，並非「一朝一夕」所致，其生態環境恢復治理（生態礦業）的實施，需要有大量資金的支持，可實行「礦山生態恢復治理」補貼政策，變「誰破壞，誰治理」，為「誰破壞，誰負經濟責任」。以執法的角度將礦山生態環境恢復治理與市場掛鉤，使專項資金取之有道，用之有效，復墾受獎，不復墾受罰。
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邢永強，郭新華.2006.土地荒漠化的現狀及對策.河南國土資源，46（6）：26.
張芹.2001.區域環境影響評價與可持續發展.青島建築工程學院學報，22（3）：43～46.
Discussion on Relationship and Protection between Geological Environment and Environmental Geology，Ecological Environment
Xing Yong-qiangZhang ZhangZhang Hong-boYang Hao-yu
（Scientific Academy of Land and Resources of Henan，Zhengzhou 450016）
Abstract：The article introces some conceptions and connotations on geological environment，environmental geology and ecological environment，analyzes their similarities and differences，and then gives some evaluation and explanation on the relationship between geological dis asters and geological environment，finally advance a scientific theory that geological environment should be used continuously，and at the same time offers key measures to protect geological environment today.
Key words：geological environment；environmental geology；ecological environment；geological disasters；protection measures
Ⅷ 請高手推薦地質災害防治方面的書籍，謝謝。
一 地質環境評價與地質災害管理(黃潤秋 許向寧)
二 地質災害防治條例實施手冊
三 地質勘察與內地質災害監容測評估防治技術實用手冊
四 地質災害災情評估理論
五 地質災害災情評估理論與實踐
六 邊坡與滑坡工程治理
七 地質災害預報預警與應急指揮及綜合防治實務全書
八 地面沉降、地裂縫、地面塌陷地質災害危險性評估
希望能夠幫到你
Ⅸ 地震與火山災害
地震特別是強震會對一定范圍內的地質環境造成強烈沖擊，造成災區范圍內地表開裂、山體鬆弛、斜坡失穩、碎屑堆積[40]。震後，在內外地質營力共同作用下，災區地質環境變遷加快，並伴隨著大量的崩塌、滑坡和泥石流地質災害，對災區災後重建構成了極大的威脅。黃潤秋通過對汶川地震災區地震前後地質災害發生規律進行研究，發現地質災害的數量較震前有顯著增加，地質災害數量正常年是震前的4～5倍；震後災區地質災害主要以群發性泥石流為主，崩滑地質災害次之；震後災區地質災害高發期預計將持續約20～25a，持續方式可能以暴雨峰年（4～5a）為周期的震盪方式衰減，並最終恢復到震前水平（圖1–14）[41]。
國際地震中心對全球歷史與現代發生的地震數據進行了收集與整理。從地震時間序列來看，地震發生沒有明顯的規律，全球平均每年發生5.5級以上地震335次，其中6.25級以上地震71次，7.5級以上地震不足4次（圖1–15）。從地震死亡人數來看，死亡人數與強震的發生密切相關，每次死亡人數的大幅度增加都是強烈地震發生的結果，地震造成的年死亡人數隨時間沒有明顯的趨勢。但是，地震造成的經濟損失隨時間快速增加，特別是20世紀90年代以來增加顯著，由20世紀80年代的62億美元/a增至近10年的460億美元/a，增加了7倍多（圖1–16）。這是由於隨著全球經濟特別是新興市場國家經濟的持續發展，以建築、道路、水庫、光纜等形式存在的社會財富存量快速增加，地震災害發生後造成的社會財富存量損失亦隨之快速增長。因此，聯合國呼籲採取更協調一致和更全面的戰略，降低自然災害風險，提高經濟社會抗災能力[42]。
圖1-14 汶川地震災區2000年以來地質災害數量變化及預測
（據文獻［41］）
圖1-15 1960～2009年全球5.5級以上地震頻次變化
（數據來源：全球地震模型行動計劃(GEM)和國際地震中心，2013）
圖1-16 1940～2012年全球地震死亡人數與經濟損失變化
（數據來源：聯合國國際減災戰略機構（UN/ISDR）EM-DAT資料庫，2013）
火山爆發是比強震活動更稀少的事件，全球分布主要集中於東南亞、中美洲、中非等少數幾個地區。火山災害產生的火山灰、熔岩流、火山碎屑流、火山泥石流等極大地改變了災區地質環境，對周邊居民構成了重大威脅。聯合國國際減災戰略機構（UN/ISDR）統計，1940～2012年，全球共發生226次火山爆發，導致3.7萬人死亡，造成直接經濟損失約30.2億美元。
Ⅹ 地質信息系統技術
一、內容概述
地質信息系統（GIS），產生於 世紀60 年代。它隨著人們對自然資源和環境的規劃管理工作的需要以及計算機制圖技術的應用而誕生，是一種對大批量空間數據採集、存儲、管理、檢索、處理和綜合分析並以多種形式輸出結果的計算機系統。1965 年，W.L.Garrison首先提出了「地質信息系統」這一術語，開創了這一新技術的發展史。此後，美國、加拿大、英國、澳大利亞等國均投入了大量人力、物力和財力，並逐步確立了他們在這一領域里的國際領先地位（黃潤秋，2001）。
二、應用范圍及應用實例
1.GIS技術在地質災害信息系統中的應用
隨著人口的急劇增長，經濟的迅速發展和自然資源的大量消耗，不僅生態環境惡化，而且導致自然災害（包括地質災害）頻繁發生。美國、印度等國是世界上地質災害較為嚴重的國家，地質災害具有類型多、分布廣和成災強度高的特點。這些地質災害大部分發生在承災能力較低的地區，給當地的經濟和社會穩定構成了嚴重的威脅。地質災害是地質環境質量低劣的表現，它的頻發不僅反映了自然地質環境的脆弱性，而且反映了人類工程經濟活動與地質環境間矛盾的激化。要使人類工程經濟活動與地質環境之間保持較為協調的關系，就必須對地質環境進行評價，以了解不同經濟發展過程中區域地質環境的基本態勢和變化趨勢，為環境管理和城市規劃等提供依據，但傳統技術手段已不能完全應付迅速反應的地質災害。地質信息系統作為當前高科技發展的產物，集圖形、圖像與屬性數據管理、處理、分析、輸入輸出等功能為一體，應是當前地質環境評價與地質災害預測的強有力工具（趙金平等，2004）。
GIS 技術的產生是計算機技術和信息化發展的共同產物。是管理和研究空間數據的技術系統。可以迅速地獲取滿足應用需要的信息，能以地圖、圖形或數據的形式表示處理的結果（曹修定等，2007）。國外尤其是發達國家在GIS應用與地質災害研究方面已做了很多工作。從20世紀60年代至今，GIS技術的應用也從數據管理、多源數據集數字化輸入和繪圖輸出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS結合災害評價模型的擴展分析，到GIS與決策支持系統（DSS）的集成，到網路GIS，逐步發展深入應用（黃潤秋，2001）。
印度Roorkee大學地球科學系的R.P.Gupta和B.C.Joshi（1990）用GIS方法對喜馬拉雅山麓的Ramganga Catchment地區進行滑坡災害危險性分帶。該項研究基於多源數據集，如航空像片、MSS磁帶數據、MSS圖像、假彩色合成圖像及各種野外數據，包括地質、構造、地形、土地利用及滑坡分布。以上數據需要進行數字、圖像等處理，然後解譯繪制出專題平面圖，包括地質圖（岩性與構造）、滑坡分布圖、土地利用圖等。這些圖件經數字化及有關數據都存儲在GIS系統中，找出與滑坡災害評價相關的因素，如滑坡活動與岩性的關系，滑坡活動與土地利用的關系，不同斜坡類型的滑坡分布情況，滑坡分布與主要斷裂帶的距離關系。經過統計及經驗分析，引入一個滑坡危險系數（LNRF）。LNRF值越大，表示該地滑坡災害發生的危險性越高。並且對LNRF的3個危險級別分別賦予0、1、2三個權重。考慮到滑坡的發生是多個因素綜合作用的結果，故調用GIS的疊加分類模型，將各因素的權重疊加，得到綜合圖件，圖上反映的是每個地區的權重總和。根據給定標准，即可在這張圖上勾繪出滑坡災害危險性分區圖。
荷蘭ITC的C.J.Van Westen和哥倫比亞IGAC的J.B.Alzate Bonilla（1990）基於GIS對山區地質災害進行分析。他們在數據採集、整理方面做了大量工作，建立了一套完整的資料庫。在此基礎上，開發出了分析評價模型，如斜坡穩定性分析模型，其主要功能是計算斜坡穩定的安全系數。另外，兩位學者還利用GIS所生成的數字高程模型（DEM），開發出了一部山區落石滾落速率計算模型，並據此繪出了研究區內落石速率分區圖（黃潤秋，2001）。
美國科羅拉多州立大學Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl（1994）在哥倫比亞的麥德林地區，用GIS進行地質災害和風險評估（姜作勤，2008）。利用GIS對麥德林地區地質災害進行了分析和研究，重點考慮了基岩和地表地質條件、構造地質條件、氣候、地形、地貌單元及其形成作用、土地利用和水文條件等因素。根據各因素的組成成分和災害之間的對應關系，把每一種因素細分為不同范疇等級，藉助於GIS軟體（GRASS）的空間信息存儲、緩沖區分析、DEM模型及疊加分析等功能，對有關滑坡、洪水和河岸侵蝕等災害傾向地區進行了災害分析，並對某一具體事件各構成因素的脆弱性進行評價。
同樣是美國科羅拉多州立大學Mario Mejia-Navarro博士後等人（1996）將GIS技術與決策支持系統（DSS）結合，利用GIS（主要是地質資源分析系統GRASS軟體）及工程數學模型建立了自然災害及風險評估的決策支持系統並應用在科羅拉多州的Glenwood Springs地區（姜作勤等，2001）。應用GIS建立指標資料庫，並建立基於GIS的多個控制變數的權重關系式。對泥石流、洪水、地面沉降、由風引起的火災等災種進行了災害敏感性分析、脆弱性分析及風險評估，輔助政府部門做出決策。
美國地質調查局（USGS）已把加強城市地質災害研究列為21世紀初的重要工作，藉助GIS編制美國主要城市地區多種災害的數字化圖件，這種做法與西歐國家的城市地質工作的總趨勢一致。其中，美國科羅拉多州格倫伍德斯普林市的城市地質災害評價項目最具代表性。由於該市位於山區河谷地區，崩滑流地質災害制約著城市的發展，為此，城市規劃部門委託科羅拉多州立大學，開展了GIS地質災害易損性和風險評價編圖研究，最終按14種土地利用適宜性等級，對評價區進行了土地利用區劃，圈出了未來城市發展的適宜地段和高風險區，在此基礎上建立了城市整體化決策支持系統。
綜上所述，可以看出，國外尤其是發達國家將 GIS 應用於地質災害研究起步較早（表1），研究程度已遠遠超過我們，此方面的應用也隨著GIS技術的自身發展而深入（黃潤秋，2001）。
2.GIS在地質礦產勘查中的應用
地質信息系統與現代地球及其相關科學日益增長的需求相適應，以處理地球上任何具有空間方位的海量信息為特徵，具定量、定時、定位等優點，近10年來已在地質礦產勘查中得到廣泛應用。一個區域各種地質資料（圖形、圖像、文字、邏輯、數值）的GIS分析實際上代表該區域現階段較為客觀的總認識。目前，野外收集資料、數據建庫、GIS分析等尚存在規范化、標准化等問題，GIS本身解決諸多專業性較強地質問題的能力亦不足。但GIS的進一步發展與完善必將使地質礦產勘查進入一個數字化的新時期（周軍等，2002）。
GIS因解決地質問題而產生，其雛形可以追溯到20 世紀60 年代。加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先於1963年提出地質信息系統這一術語，建成世界上第一個GIS即加拿大GIS（CGIS）一並應用於資源管理與規劃。1970～1976年間美國聯邦地質調查局建成50多個信息系統並進行綜合地質研究，德國在1986 年建成DASCH系統，瑞典、日本等國也陸續建有自己的GIS。GIS的發展與計算機科學的高速發展並行，主要發生在過去的20年中，而近10年來發展更快（周軍等，2002）。
表1 國外GIS在地質環境與地質災害研究中的應用
GIS因解決地質問題而產生，其雛形可以追溯到20 世紀60 年代。加拿大測量學家R.F.Tomlinson首先於1963年提出地質信息系統這一術語，建成世界上第一個GIS即加拿大GIS（CGIS）一並應用於資源管理與規劃。1970～1976年間美國聯邦地質調查局建成50多個信息系統並進行綜合地質研究，德國在1986 年建成DASCH系統，瑞典、日本等國也陸續建有自己的GIS。GIS的發展與計算機科學的高速發展並行，主要發生在過去的20年中，而近10年來發展更快（周軍等，2002）。
ArcInfo與ArcView GIS是當前最流行的兩個軟體包，為美國ESRI（Environmental Systems Research Institute，Inc.）的重要產品，被許多國家官方確定為國土資源、地質、環境等管理、研究的主要地質信息系統。ESRI始建於1969年，由Jack Dansermond和Laura Dangermond用自己平時積蓄的1100美元起步，經過20世紀70年代的艱苦奮斗，1981年推出新型ArcInfo，1986年微機版的PC ArcInfo投入市場，1991 年又一力作ArcView GIS問世。1981年ESRI在其Redlands總部召開首次用戶會議，僅18人到場，而1998年的用戶大會有來自90個國家的8000多位代表。
ESRI的發展史反映了GIS從無到有、從弱到強、迅速成長壯大的發展歷程，也從一個側面顯示出GIS巨大的市場潛力和難以估量的應用價值。
據悉，1995年市場上有報價的GIS 軟體已達上千種，但主要佔據市場的不過10 余種。除上述提到的ArcInfo與ArcView GIS外，國外的GIS代表作還有MapInfo、ErMapper、Idrisi Endas、Erdas、Genamap、Spans、Tigris等。
GIS已在地質礦產勘查中得到廣泛應用，並取得許多矚目成果。美國、加拿大、澳大利亞早在1985～1989年就將其應用於地質礦產調查和填圖。目前，澳大利亞開始利用筆記本電腦以數字形式採集野外地質數據，建立有關資料庫，藉助ArcInfo與ArcViewGIS編制第二代地質圖件。
三、資料來源
曹修定，阮俊等.2007.GIS技術在地質災害信息系統中的應用.中國地質災害與防治學報，18（3）：112～115
黃潤秋.2001.面向21世紀地質環境管理及地質災害評價的信息技術.國土資源科技管理，18：30～34
姜作勤.2008.國內外區域地質調查全過程信息化的現狀與特點.地質通報，27（7）：956～964
姜作勤，張明華.2001.野外地質數據採集信息化所涉及的主要技術及其進展.中國地質，28（2）：36～42
趙金平，焦述強.2004.基於GIS的地質環境評價在國外的研究現狀.南通工學院學報（自然科學版），3（2）：46～50
周軍，梁雲.2002.地理信息系統及其在地質礦產勘查中的應用.西安工程學院學報，24（2）：47～50