地質災害監測與防治優勢劣勢
『壹』 地質災害防治工作現狀及存在的主要問題
一、今年災情及我部防範工作情況
今年,我國氣候極端異常,部分地區前旱後雨,瞬時暴雨,持續強降雨,導致崩塌、滑坡、泥石流等地質災害多發頻發群發。1至6月,全國發生19522起,造成464人死亡和失蹤,直接經濟損失18.61億元,分別比去年同期增長932.3%、177.8%和190%。
國務院領導高度重視地質災害防範工作,今年上半年作出60多次重要批示,為我們工作指明了方向。我部堅決貫徹落實國務院領導批示精神,年初開始早研判、早部署、早檢查、早落實,採取多種手段嚴防嚴控。一是精心部署,先後8次召開全國和重要地區的汛期防範工作會議,多次發文和聯合相關部門發文,進行再動員、再部署、再落實。二是檢查督促,近百次派出由部領導和司局領導帶隊、相關部門參加的工作組檢查指導。三是強化應急,派出88名專家長期駐守18個重點省(區、市),指導排查、監測預警和群測群防等。多次啟動應急響應,在玉樹地震和關嶺滑坡等災害發生後,第一時間組織開展隱患排查,協助和指導防範次生災害。四是重點防範,把地震災區和三峽庫區作為重中之重,派出150名專家協助四川、青海、重慶、湖北四省(市)開展排查和巡查,並在全國范圍內部署開展人口密集地區、交通幹道和重要工程周邊災害點再排查。五是聯控聯防,加強與氣象、水利、鐵路、交通運輸、教育等部門的協作配合,發揮部門優勢,落實防災責任,提升防控能力。
通過以上工作,今年上半年地質災害防範取得了顯著成效。轉移受威脅群眾20多萬,成功避讓477起,避免人員傷亡14839人。僅6月一個月,全國共成功預報320起,避免人員傷亡11014人,避免直接經濟損失1.38億元,為歷年來單月最多。與2009年1至6月相比,今年同期地質災害發生數量增長了近10倍,而造成的人員死亡失蹤人數同比大幅減少。
重點地區防範工作取得了很大的成效,成功預報和避免多起重大地質災害。三峽庫區已連續7年未因地質災害導致人員傷亡。汶川地震災區2年多來,雖然地質災害多發頻發,但災民安置點未因地質災害導致人員傷亡,實現了主汛期地質災害無重大群死群傷的目標。玉樹地震災區隱患排查迅速完成,重要隱患均被嚴密監控或應急排危除險。
二、以往地質災害防治工作主要成效和存在問題
1998年政府機構改革,地質環境隊伍(工程地質隊、水文地質隊)作為地勘隊伍的組成部分連同地勘費一並下放地方。地質災害作為地質環境工作的一部分,是在機構改革之後的10年來逐步成為一項重要職能,越來越受到重視,三定規定我部的職能是組織、協調、指導、監督。近年來,地質災害防治工作經歷了調查、普查、工程治理從無到有的過程,初步形成了以地質災害調查為基礎,以三峽庫區、地震災區為重點的,少數隱患點實施專業隊伍監測,絕大多數採取群測群防監測,逐步開始重大隱患點工程治理的格局。
1、在山區縣地質災害調查基礎上形成了群測群防體系
從2003年至2008年,在地質災害易發區部署完成了1640個縣的地質災害調查與區劃工作,基於此項成果初步建立了以群測群防為主的地質災害監測網路體系。現在全國24萬處隱患點均已納入群測群防體系,有10萬群測群防員。實踐證明群測群防是我國地質災害防治工作的一大創舉,是在現行條件下最為有效的監測體系,創造了無數的奇跡,挽救了大量生命,取得了巨大成功。
1640個縣的調查評價程度很低,每個縣只安排20萬元經費,只能做一些地表肉眼觀察工作,基本查清了房前屋後小開小裂小縫,但對較遠距離的、具有隱蔽性的、比較復雜的地質災害隱患還沒有查清楚。群測群防體系不健全,主要依靠兼職,缺少必要的經濟待遇和設施配備。原因是地質災害多數分布在山區,大多數都是貧困縣,縣鄉政府在財政上都比較困難。
2、組建了部級和省級及三峽庫區地質災害監測機構
目前全國已形成了由1個國家級地質環境監測院、32個省級監測總站、233個市級監測分站和166個縣級監測站組成的全國地質環境監測體系。初步建立了三峽庫區滑坡崩塌專業監測網。在典型地區開展了突發性地質災害專業監測示範工作。
問題是全國地質災害行政管理人員太少,越到基層越少,絕大多數縣一個專職人員也沒有。香港的土木工程拓展署的土力工程處有700多人從事地質災害管理,我們全國都算上專職管理人員也不到他們的一半。市、縣級地質環境(地質災害)監測機構建立的還很不普遍,絕大多數市、縣沒有地質災害監測機構,現有的機構也還存在著人員少,技術人員更少的問題。經費普遍沒有保障,少數機構的經費納入財政預算,多數是自收自支,與其公益性服務機構性質很不相宜。
3、法規規章逐步完善,管理工作逐步加強
國務院於2003年頒布了《地質災害防治條例》。全國已有29個省(區、市)頒布了相關的地方性法規或規章。國務院先後發布《國家突發地質災害應急預案》和《全國地質災害防治「十一五」規劃》。各省(區、市)和大部分地質災害易發區的市、縣均發布實施了突發地質災害應急預案和地質災害防治規劃。2009年我部印發了《國土資源部突發地質災害應急響應工作方案》,建立了較為完善的地質災害應急響應機制。建立了部省兩級應急專家隊伍。2009年,在全國開展以縣(區、市)為對象的群測群防 「十有縣」 (有組織、有規劃、有經費、有預案、有制度、有宣傳、有預報、有監測、有手段、有警示)建設,已建成321個。在全國推進地質災害防治行政管理、事業支撐、應急處置、專家咨詢、中介服務「五條線」建設,努力提高地質災害防治能力和水平。2007年以來,在全國先後開展「農村地質災害防治知識萬村培訓行動」和「縣、鄉、村幹部國土資源法律知識宣傳教育培訓」,培訓基層幹部、監測人員和群眾、學生300多萬人。2010年,正在在全國開展針對基層國土所和群測群防員的地質災害防治評估、巡查、宣傳、預案和人員「五到位」宣傳培訓活動,培訓10萬人。
4、各相關部門的工作配合逐步加強
從2003年起,我部與氣象局合作開展地質災害氣象預警預報,截至2009年,國家、30個省(區、市)、223個市、1035個縣開展了這項工作。今年我部與氣象局又共同研究進一步提高預警預報的精度,聯合發文要求所有市、縣都要開展這項工作。我部與建設、交通、鐵道等部門聯控聯防,相關部門對建設工程區、交通幹道等的地質災害防治工作逐步加強。今年我部與交通部、鐵道部聯合發文,就汛期地質災害防治共同部署, 2次邀請10多個部委聯合召開視頻會議,共同開展汛期檢查,取得較好效果。
三、今後地質災害防治工作需要加強的工作和需要解決的問題
地質災害防治已經是中央領導高度重視、社會各界普遍關注、人民群眾充滿期盼的大事。我們一方面堅決貫徹落實國務院領導批示指示精神,加強應急響應和應急處置。一方面積極探索深化改革完善地質災害防災減災體系。
1、進一步開展地質災害調查、普查、排查等基礎工作
為建立完善的地質災害防災減災體系,必須加大基礎工作力度。全國應開展全面的地質災害調查,重點地區(300萬平方公里)詳查工作應加快進度,地震災區、三峽庫區等應做到普查,排查工作應納入基礎工作由專業隊伍承擔,並每隔一年排查一次,人員集中區附近2000米范圍要提高工作程度,部署一批必要的工程勘查。
2、建立市、縣地質災害(地質環境)監測機構
建立市、縣地質災害(地質環境)監測機構是必要的,地下水、地面沉降、地面塌陷、礦山地質環境、地質災害等都需要監測,各地的監測機構可以根據不同地區特點有所側重。監測機構承接地質災害調查、普查、排查等基礎工作成果,可以根據成果、根據群測群防員分布,劃定每個群測群防員的監測區域、監測隱患點、巡查路線等,使地調成果發揮作用。
3、以村支部書記、村長、村民小組長為主加強群測群防員隊伍
實踐證明村支部書記、村長和村民小組長擔當群測群防員是最合適人選,他們了解當地情況、熟悉村民、富有責任心。他們當群測群防員遇有災情險情最方便報告鄉鎮政府,立即就能使基層政府直接組織搶險救災。應該給這支群測群防員隊伍統一的經濟待遇,應由中央財政承擔他們的補助經費,這樣就能把群測群防的水平提高到現階段最高水平。
4、國家級和市、縣級地災防治指揮協調能力建設是當前應該加強的兩個重要環節
地質災害現在已經成為非常重要的自然災害,今年暴雨導致人員傷亡90%屬於地質災害。建議在國家層面成立國家地質災害防治指揮部,我部作為辦公室單位,組建地質災害防治應急中心。
地質災害防治關鍵在基層,而我們基層最為薄弱。要加強市、縣防災減災體系建設,形成中央出資由專業的地勘單位進行地質災害調查,成果由市、縣兩級地質災害(地質環境)監測機構承接,群測群防員使用,發現災情險情報告市縣、鄉政府應急處置的防災體系。
5、進一步加大重大地質災害治理資金投入
《地質災害防治條例》規定由中央和省級政府負責特大和重大地質災害治理,現在用於面上的治理資金中央每年出資僅9個億,與各地需求相比杯水車薪。如能增加到每年40個億治理進度會大大加快。三峽庫區、地震災區之所以防災工作做得好,與國家投入力度大是直接相關的。現在有些省級政府也出一些資金,但不普遍,也沒有形成制度。各省都應該每年有專項納入財政預算。市、縣兩級的地質災害(地質環境)監測機構的工作經費也應納入地方財政預算。
『貳』 地質災害防治措施與監控
一、地質災害防治措施
(一)避讓措施
就目前人們認識自然與改造自然的能力而言,對於某些地質災害的產生(如新構造運動、地震、岩崩等)是無力抗拒的,對這類能量巨大的惡性地質災害通常只能是避讓,即對已有建築物、居民及交通線路予以拆遷和繞道,在國民經濟宏觀規劃布局時盡量予以迴避,以減少不必要的損失。
(二)生物防治措施
生物防治措施主要指植樹造林、種草護坡及合理的耕作,通過這種種植結構的調整和森林覆蓋率的提高,可以減少雨水入滲、保持水土,使坡面得以保護,免遭侵蝕,從而達到穩固坡體的目的,是一種既經濟又有成效的治理措施,可以達到防治地質災害和提高經濟效益的雙重目的。但其發揮效益需較長時間,可作為改善、保護自然環境和抑制地質災害發生的長期措施。
(三)工程措施
在預防無效或不能避讓的情況下,對已有險情的地質災害體,宜採用工程措施防止災害的發生或擴展。
1.地質災害防治工程可行性論證
重大地質災害的治理,首先是對地質災害體的綜合勘查研究,在此基礎上,對災害治理的必要性、技術可行性、風險性及災度預測等進行綜合分析,便於地質災害防治工程立項,同時也為工程治理提供技術資料。
1)災害治理的必要性分析:根據災害所處位置、災害程度、災害的經濟損失預測與受威脅人數多少,論證災害治理的必要性。
2)災害治理的經濟合理性分析:對比分析地質災害體經濟損失概算和治理工程投資估算,確定災害治理的經濟合理性,一般治理費用應小於總經濟損失概算的50%為宜。
3)災害治理的技術可行性分析:對災害治理的多項防治方案進行對比、分析和試驗,選用經濟上合理、技術上可行,又能達到治理目標的設計方案。這是一項十分重要、必不可少的工作,決不能圖省事忽略技術可行性分析,而為災害的治理留下隱患。
4)災害治理的風險性分析:任何技術和社會問題的整治都存在不同程度的風險。尤其是地質災害的治理,由於其客觀存在的地質環境處於不斷的變化之中。目前對地質災害的治理尚處於探索階段,而每一處地質災害區(點)的條件各異,因此災害治理存在一定的風險性。
2.地質災害工程治理
地質災害治理的基本原則是要針對致災主控因素施治,治理措施需強調環境適應性,治理方案要考慮全局,滿足切實有效、技術可行、經濟合理、施工簡便的要求。目前,對地質災害的治理通常採用的方法有:削(削坡、清方、減載)、排(截、排水溝、地面防滲)、護(護牆、護坡、拋石反壓)、擋(擋土牆、抗滑樁、錨桿、錨索)、灌漿及限制工程經濟活動(如礦山停采)。這些工程治理方法可酌情一種或多種同時使用,只要應用得當,即可取得良好的治理效果。地質災害主要防治措施見表2-4-46:
表2-4-46 地質災害主要防治措施
二、地質災害群策群防體系的建設
地質災害防治工作應突出「以人為本,以防為主,防治結合」的方針,群策群防體系即是靠當地各級政府和廣大人民群眾建立完善的群策群防地質災害的防災預警系統。一方面,當地有關職能部門要加強地質災害防治的管理和地質災害知識有關法制、法規的宣傳和教育,合理控制和規范人類工程活動,採取綜合措施防止地質環境的惡化和破壞,最大限度地減少和避免各類地質災害的產生;另一方面,對一般性地質災害危險點,應落實監測責任人,並由專業人員布設監測點,傳授地質災害監測預報知識;對重大地質災害隱患點,則要編制地質災害防災預案,形成一個相對完善的群策群防、防災預警網路。
三、突發性地質災害應急預案
2006年3月,深圳市政府出台了《深圳市突發性地質災害應急預案》,由市政府統一領導,市國土資源和房產管理局負責,各區國土資源主管部門和交通、水務、建設、氣象、民政、公安、醫療等相關部門加緊組成應急系統,成立應急分隊。每年汛前對應急預案中的地質災害隱患點進行險情巡查,汛中加強監查,汛後進行復查;發現險情或接到險情報告要在最短的時間趕到現場,進行險情鑒定,提出應急處理對策、措施;發生地質災害後,市、區政府要立即啟動並組織實施相應的突發性地質災害應急預案,有關部門和單位按應急預案中確定的職責分工做好應急工作。
四、地質災害監測與氣象聯合預報機制
市國土資源主管部門負責地質災害防治的監督和管理工作,每年汛前,會同交通、水利、建設等部門,依據地質災害防治規劃,制定年度地質災害防治方案,報本級人民政府批准後公布。每年訊前,均組織有關部門對各自管轄范圍內所有地質災害隱患點進行現場踏勘檢查,劃定地質災害危險區,設置明顯的警示標志。對那些危險性大、危害嚴重的災害體的現狀和發展趨勢作出分析評價,落實地質災害的監測、預防責任人,專人專職,定時全天候監測,隨時匯報,發現問題及時發出臨災警告,並指明災害發生時所採取的對策、撤離轉移路線和安置地點等。根據已有地質災害數據,結合氣象台(站)的氣象資料,在對降水量預報的同時,對由降水誘發的地質災害易發等級作出科學預報,實現突發性地質災害發生概率的預報預警。
『叄』 地質災害監測有哪些注意事項
《地質災害防治條例》主要確立了如下三項原則:
一是預防為主、避版讓與治理相結合,全權面規劃、突出重點的原則;
二是自然因素造成的地質災害,由各級人民政府負責治理;人為因素引發的地質災害,誰引發、誰治理的原則;
三是地質災害防治的「統一管理,分工協作」的原則;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、指導和監管工作。國務院其他有關部門按照各自職責負責有關的地質災害防治工作。
隨著地質災害信息化建設,地質災害監測及預警體系(威海晶合)也逐漸建立起來。國務院在關於加強地質災害防治工作的決定中,提出「到2020年要全面建成地質災害調查評價體系、監測預警體系、防治體系和應急體系」的地質災害防治目標。
『肆』 地質災害防治措施與防治原則
一、地質災害防治途徑與基本方法
如前所述,地質災害的形成必須具備災害體和受災體。這兩方面條件決定了成災程度。因此,防治地質災害的基本途徑主要有兩方面:第一,限制災害源,消除或消弱災害體活動能量,解除或緩解災害活動威脅;第二,對受災體採取防避保護措施,使其免受災害破壞,或增強受災體對災害的抵禦能力。
防治地質災害的具體方法主要包括:
保護和治理區域地質自然環境,消弱災害活動的基礎條件。其基本措施是根據區域條件,科學地進行資源開發和工程建設活動,特別注意合理利用土地資源、水資源、生物資源,避免過度開發。在廣大山區應廣泛植樹造林,治山治水,宜農則農,宜牧則牧,宜林則林,涵養水土,防治水土流失。在城鎮和沿海地區,尤其注意合理開發利用地下水資源,量入為出,保持地下水動態平衡,防止地下水環境惡化,預防地面沉陷和海水入侵等活動。
加強地質災害勘查。弄清地質災害的分布情況與形成條件。合理制定城鎮規劃,選擇工程建設場地,盡可能避開地質災害危害區;對於必須在地質災害危險區實施的工程建設,制定防災規劃,實施預防措施。
對重要受災體實施專門性防治工程。為了保護城鎮、企業和鐵路、公路、橋梁、房屋等工程建設安全,應專門實施不同的防護工程、加固工程等。對不同防災工程措施不一,將在下面進行專門論述。
加強災害監測,有效地進行災害預測預報。應根據需要及時疏散人口、財產、或採取其它措施,最大限度地減少災害損失。
二、地質災害防治措施
雖然各種地質災害的防治途徑基本相同,但具體措施不一。所以,無論是哪種地質災害,都必須首先進行深入細致的勘查工作,以查清災害體范圍、性質、活動條件和受災體類型、分布情況等。在勘查的基礎上選擇防治措施,並合理地設計工程規模,取得充分的減災效果。
(一)崩塌(危岩)災害防治措施
1.清除危岩
對規模小、危險程度高的危岩體可採用靜態爆破或手工方法予以清除,消滅隱患。
2.部分削坡
對於規模較大的危岩體,難以全部清除其隱患。但可以在危岩體上部清除部分岩土體,降低臨空面的高度,減小斜坡坡度和上部荷載,提高斜坡穩定性,從而降低危岩的危險程度或減少其它防治工程的工程量。
3.排水防滲
在危岩體及其周圍地帶,應修建地面排水系統和堵塞裂隙孔洞,以防治過量地表水進入危岩斜坡,從而提高危岩穩定程度,減少崩塌機會。
4.加固斜坡、改善危岩岩土結構,提高斜坡穩定程度
所採取的措施,其具體內容有:①灌漿加固,以增強岩體完整性,提高岩體強度。②採用支撐墩、支撐柱、支撐牆等支撐措施保護斜坡,防止坍落。③採用預應力錨桿或錨索等錨固措施加固危岩體,防止崩落。④軟基加固,即在危岩或陡崖底部發育有泥岩等軟弱岩層時,採用噴漿護壁等方法保護軟基,防止強烈的風化作用和水體浸泡。如在軟基發育部位已形成風化凹腔,應根據規模、形態,採用嵌補、支撐、噴漿護壁等方法保護加固;如凹腔內積水,應進行疏干,並採取措施防止繼續浸水。
5.攔截
對於在雨季才發生活動的墜石、剝落或小型崩塌活動,可在岩石崩落滾動途中修建落石平台、落石槽、擋石牆等,以攔截落石,防止破壞建築設施。
6.遮擋
為了防止小型崩塌對鐵路等工程設施的破壞,可修建明硐、棚硐等對工程設施進行保護。
7.加強監測預報
(1)危岩體形變監測主要手段包括:通過地面觀察、形變測量、地傾斜測量、綜合自動監測等方法從外部監測危岩體位移、裂縫變形、地面傾斜等現象;採用鑽孔傾斜測量、電測、聲發射監測、地應力測量等方法從內部監測危岩體深部變形位移及應力變化情況。
(2)激發崩塌活動要素監測主要包括雨量監測、水文動態監測、地下水動態監測、地溫場監測、地震監測等。
(3)綜合分析與預測預報基本方法是分析斜坡穩定程度,建立危岩變形數值模型,確定崩塌活動的臨界值。在條件允許時,應建立預警系統,進行有效的災害預報。
8.躲避搬遷對於威脅嚴重,防治困難的建築設施,應選址搬遷,避免受害。
(二)滑坡災害防治措施
1.消除或減輕地表水、地下水對滑坡的誘發作用
(1)修建排水溝,攔截地表水,減少進入滑坡體的地表水量,並及時將滑坡體發育范圍內的地表水排走,減輕地表水對斜坡的破壞。
(2)修建截水盲溝和支撐盲溝、開挖滲井或截水盲洞、敷設排水滲管、實施排水鑽孔等,以攔截疏導地下水,減輕地下水對斜坡的破壞。
2.改善斜坡狀況,增加滑坡平衡穩定條件
(1)在滑坡體上部削坡減重,在坡腳加填,改變斜坡外形,降低斜坡重心,提高滑坡穩定程度。
(2)修建抗滑垛、抗滑柱、抗滑牆、抗滑洞等支擋工程,阻止滑坡體滑動,提高斜坡穩定程度。
(3)實施錨固工程,「加固」滑坡,提高斜坡穩定程度。
(4)採用焙燒法、電滲排水法、灌漿法等物理方法或化學方法,改善滑坡體岩土性質,提高軟弱岩土層強度,提高斜坡穩定程度。
3.加強監測預報
(1)滑坡體形變監測通過地面觀察、形變測量、地傾斜測量、綜合自動監測等方法監測裂縫變形、滑坡體水平位移、垂直形變以及滑坡體上樹木、房屋等工程設施形變等情況。採用傾斜儀測量、短基線測量、地應力測量等監測滑坡體內部形變位移情況。
(2)激發滑坡活動的外界要素監測主要包括降水監測、水文動態監測、地下水動態監測、地震監測等。
(3)綜合分析與預測預報方法與崩塌預測預報基本相同。
4.躲避搬遷
對於威脅嚴重,防治困難的工程建築,應選址搬遷,避免災害破壞。
(三)泥石流災害防治措施
1.實施生物措施,保護水土,消弱泥石流活動的基本條件
基本方法是保護森林植被。禁止濫砍亂伐,合理耕牧,並且有計劃地植樹種草,以提高森林覆蓋率和植被覆蓋率,抑制水土流失,減緩泥石流活動。
2.實施工程措施,限制泥石流活動,保護耕地與工程設施
(1)攔擋工程修建谷坊、攔砂壩、格柵壩等,蓄水攔砂,減小泥石流流速、容重、規模,抬高局部溝段侵蝕基準,護床固坡,降低泥石流沖刷破壞能力,減輕溝床侵蝕。
(2)排導工程修建導流堤、急流槽、束流堤等,引水輸砂,規范泥石流路徑,防止漫流,降低泥石流流速,削弱泥石流沖擊破壞能力。
(3)停淤工程根據泥石流發育地區地形條件,修建停淤場,將泥石流引入預定場所減速停淤,防止漫流。
(4)溝道整治工程採用固床砂壩、水泥砂漿砌石、石籠等方法保護泥石流溝坡,防止岸坡坍塌、滑移;在溝底進行鋪砌或修建肋板穩固溝底,減少溝底沖刷。
(5)防護工程與錯避工程對泥石流地區的鐵路、公路、橋梁、隧道、房屋等工程設施,進行防護或錯避,抵禦或避開泥石流的危害。防護工程包括修建護坡、擋牆、順壩、丁壩等。錯避工程主要包括跨越式錯避、穿過式錯避等。跨越式錯避是指修建橋梁,使工程設施凌架於泥石流溝上空,免受泥石流破壞。穿過式錯避則是將工程設施置於泥石流溝地下,避開泥石流破壞。
3.監測預報
除利用遙感技術,結合氣象資料分析,進行區域泥石流活動中長期預報外,主要是利用降雨預測進行泥石流活動的短期預報和臨災警報。此外,還可利用泥石流遙測地聲警報器、泥石流超聲波泥位警報器、地震式泥石流警報器等儀器直接監測泥石流活動,並進行短期預報和臨災警報。
4.躲避搬遷
對於威脅嚴重,難以防護的工程建築,應選址搬遷,避免災害破壞。
(四)岩溶塌陷災害防治措施
1.控水措施
(1)地表水防水措施在塌陷區周圍修建排水溝,防止地表水進入塌陷區,減少向地下的滲入量。在地勢低窪、洪水嚴重的防治區圍堤築壩,防止洪水入侵灌入塌陷洞或岩溶孔洞。對塌陷區內嚴重淤塞的河道進行清理疏通,加速泄流,減少對岩溶水的滲漏補給。對嚴重漏水的河溪、庫塘,鋪底防漏或人工改道,減少地表水倒灌。對嚴重灌水的塌陷洞隙採用粘土或水泥灌注填實,減少地表水入滲倒灌。採用混凝土、氯丁橡膠、玻璃纖維塗料等封閉地面,增強地表土層強度,防止地表水沖刷入滲。
(2)地下水控水措施根據水資源條件規劃地下水開采層位、開采強度、開采時間,合理開采地下水。必要時進行人工回灌,控制地下水動態,限制地下水位的頻繁升降,並使動水位最低水位不低於基岩面,保持岩溶水承壓狀態。在地下水主要逕流帶修建堵水帷幕,減少區域地下水補給,促使外圍地下水位升高,防止塌陷向外圍地帶擴展。在礦區井下修建防水閘門,建立有效的排水系統,對水量較大的突水點進行注漿封閉,控制礦井突水、突泥,避免礦區地下水大排大放,防止地下水位和岩溶水壓力的大起大落,控制地面塌陷活動。
2.加固措施
(1)挖填當孔洞規模和埋藏深度較小時,可清除岩溶上部覆蓋層中的軟弱土層和洞穴中的軟弱充填物,回填碎石或混凝土,改善建築場地條件,提高地基強度。
(2)強夯在土體厚度較小,地形平坦情況下,採用強夯砸實覆蓋層,破壞土洞,提高土層強度。
(3)灌注填充在溶洞埋藏較深時,通過鑽孔灌注水泥砂漿,填充岩溶孔洞,提高強度。
(4)鑽孔充氣鑽孔深入到基岩面下溶蝕裂隙或溶洞的適當深度,破壞真空腔的岩溶封閉條件,減少發生塌陷的機會。
(5)採用錨固柱、柵欄柱,支撐建築物,防止洞穴坍塌。
(6)跨蓋採用梁式基礎、拱形結構,或以剛性大的平板基礎跨越、敷蓋溶洞,避免塌陷危害。
3.監測預測
目前對岩溶塌陷還沒有建立有效的預報方法,只能根據專門地質調查,查明岩溶分布情況和岩溶塌陷的活動規律,結合淺層地質雷達探測和地下水動態監測、水文動態監測、氣象預報等方法,進行一般性預測。
(五)地裂縫災害防治措施
1.控制人為因素對地裂縫活動的強化作用
主要是合理開采地下水,限制地下水位大幅度下降,從而控制地面沉降活動,防止地面沉降對地裂縫的促進活動。其次是在礦區井下開采時,根據實際情況,控制開采范圍,增多、增大預留保安柱,防止礦井坍塌誘發地裂縫。
2.建築設施避災、防災措施
(1)查明地裂縫發育帶及潛在危害區,據以作好城鎮發展規劃和場地工程地質勘查,合理規劃工程建築物布局,使工程設施盡可能避開地裂縫危險帶,特別是嚴格限制永久性建築設施橫跨地裂縫,一般避讓寬度不少於4~10m。
(2)對於已建在地裂縫危害帶內的工程設施,應根據具體情況採取加固措施進行加固。對於必須建在地裂縫危害帶內的新的工程設施,應實施設防措施。如跨越地裂縫的地下管道工程,可採用外廊道隔離、內懸支座或內支座式管道活動軟接頭連結措施預防地裂縫的破壞。對於已受地裂縫嚴重破壞的工程設施,進行局部拆除或全部拆除,防止對整體建築或相鄰建築造成更大規模破壞。
3.監測預測措施
通過地面勘查、地形變測量、斷層位移測量以及音頻大地電場測量、高分辨縱波反射測量等方法監測地裂縫活動發展情況,預測預報地裂縫發展方向、速率及可能危害范圍。
(六)地面沉降災害防治措施
1.控制人為活動對地面沉降的促進作用
(1)根據水資源條件,限制地下水開采量,防止地下水水位大幅度持續下降,控制地下水降落漏斗規模。
(2)根據地下水資源的分布情況,合理選擇開采區,調整開采層和開采時間,避免開采地區、層位、時間過分集中。
(3)人工回灌地下水,補充地下水水量,提高地下水水位。
2.防護措施
地面沉降除有時會引起工程建築不均勻沉降外,主要是因沉降區地面標高降低,導致積洪滯澇,海水擴侵等次生災害。次生災害可造成十分嚴重的破壞損失。針對這些次生災害,採取的主要防護措施是修建或加高、加固防洪堤、防潮堤、防洪閘、防潮閘以及疏導河道,興建排洪排澇工程等。
3.監測預測
基本方法是設置分層標、基岩標、孔隙水壓力標、水準點、水動態監測網、水文觀測點、海平面觀測點等。定期進行水準測量;進行地下水開采量、地下水位、地下水壓力、地下水水質監測及回灌監測;進行河流水位、流量監測;進行潮汐及海平面變化監測等。根據地面沉降活動條件和發展趨勢,預測地面沉降速度、幅度、范圍及可能危害。
(七)海水入侵災害防治措施
1.控制人為活動對海水入侵活動的促進作用
(1)限制地下水開采量,防止地下水水位持續下降。使地下水位保持在海平面或地下鹹水水位以上,並具有一定的水頭壓力。使其能維持濱海地區地下水與海水動力平衡,扼制海水入侵。
(2)利用回灌井、回灌廊道等實行人工回灌,補充地下水,提高濱海地區地下水水位。
(3)在發生海水入侵或容易誘發海水入侵的濱海地帶,禁止挖砂,保護海岸,防治海岸侵蝕,削弱海水沿河上溯活動。規范曬鹽、海產養殖,防止人為將大量海水抽引到陸地,減少海水補給源。
2.限制海水入侵的工程措施
(1)修建防潮閘,抑制海水沿河上溯活動。
(2)建造隔水牆或防滲圍幕,阻斷海水入侵通道,扼止海水擴侵。
3.監測預測
主要監測手段是建立地下水動態監測網,進行水位、水化學監測,必要時輔以海水水文動態監測。根據海水入侵活動機制和歷史海水入侵規律,預測海水入侵速率、規模、危害范圍。
(八)膨脹土脹縮災害防治措施
主要包括避災措施和防災、治災措施。
在進行城鎮規劃和建築工程選址時,要進行充分的地質勘查,查明工程地質條件,弄清膨脹土的分布范圍、發育厚度、埋藏深度以及膨脹土的物理力學性質;在此基礎上合理規劃建築布局,使容易受害的建築工程盡可能避開膨脹土發育區。在膨脹土分布面積比較大,難以選擇非膨脹土工程場地時,盡可能選擇地形簡單、膨脹土脹縮性相對較弱、厚度較小而且地下水水位變化較小、容易排水,而且沒有淺層滑坡和地裂縫的地段進行工程建築,最大限度地減少膨脹土的危害。
在膨脹土發育區進行工程建築時,應避免大挖大填,加寬建築物四周散水,設置圈樑,敷設砂墊。鐵路、公路施工避免深長路塹,多填少挖,路堤底部墊砂,路塹設置擋土牆,邊坡植草鋪砂。水利工程要快速施工,合理堆放棄土;必要時設置抗滑樁、擋土牆;渠道要合理選擇渠坡坡角;穿過壠崗時使用涵管、隧洞。工程設施附近要修建排水設施,避免降雨、地表水、城鎮廢水等大量滲入地下。同時要合理開采地下水,保持地下水位相對穩定,避免地下水位大幅度地頻繁升降,防止膨脹土反復脹縮。
對於已受膨脹土破壞的工程設施則視具體情況,採用加固、拆除重建等措施進行治理。
綜合上述8種地質災害的防治措施,基本可分為4個方面,即:削弱災害活動強度措施;受災體防護措施;監測預報措施;避災措施。不同災害的具體方法不同(表8-1)。
三、地質災害防治基本原則
地質災害防治的根本目標是取得最充分的減災效果。然而要實現這個目的,必須遵照下列原則科學地規劃、設計、實施防治工程。
(一)預防為主的原則
地質災害雖然是一種不可避免和無法准確預測的自然現象。隨著人類科學技術水平及社會生產力水平的不斷發展,人類對地質災害的認識水平逐漸提高,因此,在災害面前擁有了越來越大的自主能力。這主要表現在兩個方面:第一,在一定程度上可以減少災害發生機會,削弱災害活動強度;特別是對於那些主要因人為活動控制的地質災害,可以通過調整人類活動基本扼制災害的發展,防止或減少災害的破壞損失。例如,可以通過人工改變斜坡形態、負荷,減少地表水入滲,加固斜坡等方法增強斜坡穩定程度,減少發生崩塌、滑坡發生的可能;可以通過限制地下水開采量,調整地下水開采層等方法,控制地下水水位,預防和限制地面沉降、海水入侵的發生與發展。第二,有效地進行災害預測預報,及時避災。在地面塌陷、地裂縫和膨脹土發育地區,盡可能使工程設施避開高危險區。對於崩塌、滑坡、泥石流等突發性災害可進行綜合監測,根據災害發生的危險程度,及時疏散人口、財產,減少災害損失。實踐證明,適時採取預防措施是防止災害破壞,減少災害損失的最有效途徑。
(二)防災減災的相對性、持續性原則
盡管人類對地質災害的防治手段越來越豐富,防治技術越來越高超,但要想制止地質災害的發生,或者是完全預測預報地質災害,徹底防治地質災害是不可能的;無論是現在,還是將來,對地質災害的防治效果永遠也不會達到百分之百。因此,任何時候人類所進行的防治工作都是相對的。基於這種現實,地質災害的防治是一項長期的、艱巨的任務。為了促進社會經濟的健康發展,地質災害防治要長期持續地進行下去,在不同社會經濟發展階段,力求取得與之相應的減災效果。
表8-1地質災害主要防治措施
(三)全面規劃與重點防治相結合的原則
地質災害防治除了具有長期性特點外,還具有廣泛性特點。因此,要取得充分的減災效果,首先要做好防治規劃,根據不同地區地質災害發育情況和不同時期社會經濟發展需要,提出地質災害防治目標、防治對策與措施,從總體上指導地質災害防治工作。
由於我國是一個發展中國家,目前科學技術水平和社會財力還都不高,因此,不可能對所有地質災害進行全方位的徹底防治。在這種情況下,只能在全國和地區災害防治規劃指導下,一方面加強區域環境保護與治理,改善地質自然環境,削除或削弱地質災害活動的背景條件;另一方面選擇受地質災害威脅強烈,破壞損失嚴重的城鎮、交通干線、重要企業等實施重點防治,使有限的資金發揮最大的減災效果,真正做到「好鋼用在刀刃上」。
(四)防治地質災害與其它社會經濟活動相結合的原則
實踐證明,地質災害防治工作常常並不是孤立進行的,它與其它社會經濟活動具有不同程度的聯系。因此,把防治地質災害措施與其它環境治理結合起來,並且把地質災害防治納入國家和地區社會經濟規劃,可以取得充分的效果。
首先,從宏觀上看,地質災害防治與土地資源開發、水資源開發、礦產資源開發、植被資源開發以及城鎮建設、交通建設等具有直接關系。因此,地質災害防治應該與這些活動有機地結合起來:一方面在這些活動中積極主動地進行相應地質災害的防治工作;另一方面地質災害的有效防治將促進這些活動的正常進行,二者取得相互促進的效果。另外,地質災害防治不僅是中央政府的責任,而且是一種廣泛的社會行為。因此,隨著國家改革開放的深入和市場經濟的發展,地方政府、企業以及個人在發展經濟活動中,為了免受災害損失,取得效益和利潤,就應該將所涉及的地質災害防治工作納入經濟活動之中,在市場經濟利益驅使下開展防治工作。
(五)防治工程最優化原則
地質災害防治工程一般需要比較巨大的投入。它所防治的對象是復雜的自然現象,所以地質災害防治工程既是復雜的技術工作,又是復雜的經濟工作。無論是哪個部門實施哪種防治工程都需要本著最優化原則審慎對待。最優化原則的核心就是實現科學性、可操作性與最小風險、最大效益的有機結合。
1.科學性
其科學性主要體現在:防治工程類型選擇要有充分依據,符合地質災害的減災特點或受災體的防護需要;防治工程設計要有針對性,符合國家有關標准和規范要求。
2.可操作性
其可操作性主要體現在:在目前技術水平條件下能順利實施;在人力、物力、財力方面有充分保障;現場環境沒有嚴重障礙。
3.最小風險
地質災害防治工程是在對災害評價基礎上實施的。由於對災害破壞損失認識的不徹底性,所以防治工程具有一定的風險。其主要表現在:防治工程不完全符合地質災害成災特點和受災體防護需要;設防標准不完全符合災害活動概率和成災規模,因而導致防治工程部分失效、完全失效或者超標准運行;防治工程不符合施工標准,達不到預期功能或達不到使用年限。基於這種性質,在設計、實施防治工程時,要力求將風險程度降到最低程度。
4.最大效益
其主要表現是以盡可能少的人力、物力、財力和時間投入,取得最大、最長效的經濟效益和社會效益、環境效益。
『伍』 地質災害監測方法技術現狀與發展趨勢
【摘要】20世紀末期以來,監測理論和技術方法有長足發展,常規技術方法趨於成熟,設備精度、設備性能已具較高水平,並開發了部分高精度(微米級位移識別率)、自計、遙測、自動傳輸的監測設施。未來,將充分綜合運用光學、電學、信息學、計算機和通信等技術(諸如光纖技術—BOTDR、時域反射技術—TDR、激光掃描技術、核磁共振技術、NUMIS、GPS技術、合成孔徑干涉雷達技術—InSAR及互聯網通訊技術等),進一步開發經濟適用、有效可行的地質災害監測新技術,提高精度、准確性和及時性,最大程度地減小地質災害造成的損失。
【關鍵詞】地質災害監測技術方法新技術優化集成
20世紀80年代以來,我國地質災害時空分布特點呈現新的變化。隨著人類工程活動越來越強,人為地質災害日趨嚴重,規模、數量和分布范圍呈增加趨勢;人口密集、經濟發達地區地質災害造成的損失越來越大。崩塌、滑坡和泥石流等突發性地質災害發生頻度和造成的損失不斷加大,地面沉降、海水入侵等緩慢性地質災害的范圍逐漸增加。據相關統計資料顯示,1995~2002年,地質災害共造成9000多人失蹤或死亡,突發性地質災害共造成直接經濟損失524億元,緩慢性地質災害造成直接經濟損失590億元,間接經濟損失2700億元。地質災害已經成為嚴重製約我國經濟發展的重要因素之一。
為了摸清我國地質災害的分布情況,我國系統地開展了地質災害調查工作,先後出台了《地質災害防治管理辦法》和《地質災害防治條例》,明確指出:防治地質災害,實行「以人為本,防治結合,統籌規劃,突出重點,分期實施,逐步到位」的方針。並於2003年4月啟動了全國性地質氣象預報。對已經查明的地質災害體,特別是對生產建設、人民生命財產安全構成嚴重威脅的地質災害,若能運用適當、有效、經濟可行的監測措施,作出科學的監測預報,則可最大程度地減小災害損失。
滑坡監測在不同條件、不同時期其作用不同,總的來說有以下幾個方面:
(1)通過綜合分析多種監測方法的監測數據,確定地質災害穩定狀態及發展趨勢,及時作出預測,防止或減輕災害損失。
(2)研究導致災害體變形破壞的主導因素、作用機理,為防治工程設計提供依據。
(3)在防治工程施工過程中,監測、分析災害體變形發展趨勢及工程施工的擾動,保障施工安全。
(4)施工結束後,進行工程效果監測。
(5)綜合利用長觀監測資料,分析災害體變形破壞機制和規律,檢驗在防治工程設計中所採用的理論模型及岩土體性質指標值的准確性,對已有的監測預報理論及模型進行驗證改進,改善、提高監測預測預報技術方法。
1地質災害監測技術綜述
地質災害監測的主要任務為監測地質災害時空域演變信息(包括形變、地球物理場、化學場)、誘發因素等,最大程度獲取連續的空間變形數據,應用於地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。
地質災害監測是集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預測預報技術為一體的綜合技術。地質災害的形成機理是開展地質災害監測工作的基礎;監測儀器是開展工作的手段;更為重要的是只有充分利用時空技術,才能有效發揮地質監測的作用;預測預報是開展地質災害監測的最終目的。
崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害,具有爆發周期短、威脅性及破壞性顯著、成因復雜等特點,因此,當前地質災害的監測技術方法的研究和應用多是圍繞突發性地質災害進行的。1.1監測方法
監測方法按監測參數的類型分為四大類:即變形、物理與化學場、地下水和誘發因素監測(見表1)。
表1主要地質災害監測方法一覽表
1.1.1 變形監測
主要包括以測量位移形變信息為主的監測方法,如地表相對位移監測、地表絕對位移監測(大地測量、GPS測量等)、深部位移監測。該類技術目前較為成熟,精度較高,常作為常規監測技術用於地質災害監測。由於獲得的是災害體位移形變的直觀信息,特別是位移形變信息,往往成為預測預報的主要依據之一。
1.1.2物理與化學場監測
監測災害體物理場、化學場等場變化信息的監測技術方法主要有應力監測、地聲監測、放射性元素(氡氣、汞氣)測量、地球化學方法以及地脈動測量等。目前多用於監測滑坡等地質災害體所含放射性元素(鈾、鐳)衰變產物(如氡氣)濃度、化學元素及其物理場的變化。地質災害體的物理、化學場發生變化,往往同災害體的變形破壞聯系密切,相對於位移變形,具有超前性。
1.1.3地下水監測
地下水監測主要是以監測地質災害地下水活動、富含特徵、水質特徵為主的監測方法。如地下水位(或地下水壓力)監測、孔隙水壓力監測和地下水水質監測等。大部分地質災害的形成、發展均與災害體內部或周圍的地下水活動關系密切,同時在災害生成的過程中,地下水的本身特徵也相應發生變化。
1.1.4誘發因素監測
誘發因素類主要包括以監測地質災害誘發因素為主的監測技術方法,如氣象監測、地下水動態監測、地震監測、人類工程活動等。降水、地下水活動是地質災害的主要誘發因素;降雨量的大小、時空分布特徵是評價區域性地質災害(特別是崩、滑、流三大地質災害的判別)的主要判別指標之一;人類工程活動是現代地質災害的主要誘發因素之一,因此地質災害誘發因素監測是地質災害監測技術的重要組成部分。
1.2監測儀器
1.2.1按從監測儀器同災害體的相對空間關系分為接觸類和非接觸類
(1)接觸類:是指必須安裝於災害體現場或進行現場施測的監測儀器系列。如滑坡地表或深部位移監測、物理和化學場監測等。該類儀器所獲得的信息多為災害體細部信息,信息量豐富。
(2)非接觸類:是指於現場安裝簡易標志或直接於災害體外圍施測的監測儀器系列。該類監測方法多以獲得災害體地表的絕對變形信息為主,易採用網式施測;特別是突發性地質災害的臨災前後,具有安全、快捷等特點。如激光微位移監測、測量機器人、遙感雷達監測等。
1.2.2按監測組織方式分為簡易監測、儀表監測、控制網監測、自動遙測
(1)簡易監測:採用簡易的量測工具(皮尺、鋼尺、卡尺)對災害體地表的裂縫等部位進行監測。
(2)儀表監測:採用機測或電測儀表(安裝、埋設感測器)對滑坡進行地表及深部的位移、應力、地聲、水位、水壓、含水量等信息監測。
(3)控制網監測:在滑坡變形破壞區及周邊穩定地帶,布設大地測量或GPS衛星定位測量控制點網,進行滑坡絕對位移三維監測。
(4)自動遙測:利用有線和無線傳輸技術,對儀表監測所得信息進行遠距離遙控自動採集、傳輸,可實現全天候不間斷監測。
2地質災害監測方法技術現狀
地質災害監測技術是集多門技術學科為一體的綜合技術應用,主要發展於20世紀末期。伴隨著電子技術、計算機技術、信息技術和空間技術發展,國內外地質災害調查與監測方法和相關理論得到長足發展,主要表現在:
(1)常規監測方法技術趨於成熟,設備精度、設備性能都具有很高水平。目前地質災害的位移監測方法均可以進行毫米級監測,高精度位移監測方法可以識別0.1mm的位移變形。
(2)監測方法多樣化、三維立體化。由於採用了多種有效方法結合對比校核以及從空中、地面到災害體深部的立體化監測網路,使得綜合判別能力加強,促進了地質災害評價、預測能力的提高。
(3)其他領域的先進技術逐漸向地質災害監測領域進行滲透。隨著高新技術的發展和應用的深入,衛星遙感、航空遙感等空間技術的精度逐漸提高,一些高精度物探(如電法、核磁共振等技術)的發展,使得地質災害的勘查技術與監測技術趨於融合,通過技術上的處理、提升,該類技術逐漸適用於區域性的地質災害和單體災害的監測工作。
「八五」以來,我國在地質災害監測技術研究方面取得了豐碩的成果,並積累了豐富的經驗,使我國的地質災害監測預警水平得到很大程度的提高;但是還存在一定的局限性,主要表現在:
(1)地質災害監測技術、儀器設施多種多樣,應用重復性高,受適用程度、精度、設施集成化程度、自動化程度和造價等因素的制約,常造成設備資源浪費,效果不明顯。
(2)所取得的研究成果多側重於某一工程或某一應用角度,在地質災害成災機理、誘發因素研究的基礎上,對各種監測技術方法優化集成的研究程度較低。
(3)監測儀器設施的研究開發、數據分析理論同相關地質災害目標參數定性、定量關系的研究程度不足,造成監測數據的解釋、分析出現較大的誤差。
因此,要提高地質災害預警技術水平,必須在地質災害研究同開發監測技術方法相結合的基礎上,進行地質災害監測優化集成方案的研究。
3地質災害監測技術方法發展趨勢
3.1高精度、自動化、實時化的發展趨勢
光學、電學、信息學及計算機技術和通信技術的發展,給地質災害監測儀器的研究開發帶來勃勃生機;能夠監測的信息種類和監測手段將越來越豐富,同時某些監測方法的監測精度、採集信息的直觀性和操作簡便性有所提高;充分利用現代通訊技術提高遠距離監測數據信息傳輸的速度、准確性、安全性和自動化程度;同時提高科技含量,降低成本,為地質災害的經濟型監測打下基礎。
監測預測預報信息的公眾化和政府化。隨著互聯網技術的發展普及,以及國家政府的地質災害管理職能的加強,災害信息將通過互聯網進行實時發布,公眾可通過互聯網了解地質災害信息,學習地質災害的防災減災知識;各級政府職能部門可通過所發布信息,了解災情的發展,及時做出決策。
3.2新技術方法的開發與應用
3.2.1調查與監測技術方法的融合
隨著計算機的高速發展,地球物理勘探方法的數據採集、信號處理和資料處理能力大幅度提高,可以實現高解析度、高采樣技術的應用;地球物理技術將向二維、三維採集系統發展;通過加大測試頻次,實現時間序列的地質災害監測。
3.2.2 智能感測器的發展
集多種功能於一體、低造價的地質災害監測智能感測技術的研究與開發,將逐漸改變傳統的點線式空間布設模式;由於可以採用網式布設模式,且每個單元均可以採集多種信息,最終可以實現近似連續的三維地質災害信息採集。
3.3新技術新方法
3.3.1光纖技術(BOTDR)
光導纖維監測技術又稱布里淵散射光時域光纖監測技術(BOTDR),是國際上20世紀70年代後期才迅速發展起來的一種現代化監測技術,在航空、航天領域中已顯示了其有效性。在土木、交通、地質工程及地質災害防治等領域的應用才剛剛開始,並受到各發達國家研究機構的普遍重視,發展前景十分廣闊。
通過合理的光纖敷設,可以監測整個災害體(特別是滑坡)的應變信息。
3.3.2時間域反射技術(TDR)
時間域反射測試技術(Time Domain Reflectometry)是一種電子測量技術。許多年來,一直被用於各種物體形態特徵的測量和空間定位。早在20世紀30年代,美國的研究人員開始運用時間域反射測試技術檢測通訊電纜的通斷情況。在80年代初期,國外的研究人員將時間域反射測試技術用於監測地下煤層和岩層的變形位移等。90年代中期,美國的研究人員將時間域反射測試技術開始用於滑坡等地質災害變形監測的研究,針對岩石和土體滑坡曾經做過許多的試驗研究,國內研究人員已經開始該方法的研究工作,並已經在三峽庫區投入試驗應用階段,同時開展了與之相關的定量數據分析理論研究。
所埋設電纜即是感測器,又可傳輸測試信號;該方法相對於深部位移鑽孔傾斜儀監測具有安裝簡單、使用安全和經濟實用等特點。
3.3.3激光掃描技術
該技術在歐美等發達國家應用較早,我國近期開始逐漸引進。主要是用於建築工程變形監測以及實景再現,隨著掃描距離的加大,逐漸向地質災害調查和監測方向發展。
該技術通過激光束掃描目標體表面,獲得含有三維空間坐標信息的點雲數據,精度較高。應用於地質災害監測,可以進行災害體測圖工作,其點雲數據可以作為地質災害建模、地質災害監測的基礎數據。
3.3.4核磁共振技術(NUMIS)
核磁共振技術是國際上較為先進的一種用來直接找水的地球物理新方法。它應用核磁感應系統,通過從小到大地改變激發電流脈沖的幅值和持續時間,探測由淺到深的含水層的賦存狀態。我國於近期開始引進和研究,目前已經在三峽庫區的部分滑坡體進行了應用試驗,效果較好。
應用於地質災害監測,可以確定地下是否存在地下水、含水層位置以及每一含水層的含水量和平均孔隙度,進而可以獲知如滑坡面的位置、深度、分布范圍等信息,從而對滑坡體進行穩定性評價,並對滑坡體的治理提出科學依據。
3.3.5合成孔徑干涉雷達技術(InSAR)
運用合成孔徑雷達干涉及其差分技術(InSAR及D-InSAR)進行地面微位移監測,是20世紀90年代逐漸發展起來的新方法。該技術主要用於地形測量(建立數字化高程)、地面形變監測(如地震形變、地面沉降、活動構造、滑坡和冰川運動監測)及火山活動等方面。
同傳統地質災害監測方法相比,具有如下特點:
(1)覆蓋范圍大;
(2)不需要建立監測網;
(3)空間解析度高,可以獲得某一地區連續的地表形變信息;
(4)可以監測或識別出潛在或未知的地面形變信息;
(5)全天候,不受雲層及晝夜影響。
但由於系統本身因素以及地面植被、濕度及大氣條件變化的影響,精度及其適用性還不能滿足高精度地質災害監測。
為了克服該技術在地面形變監測方面的不足,並提高其精度,國內外技術人員先後引入了永久散射點(PS)的技術和GPS定位技術,使InSAR技術在城市及岩石出露較好地區地面形變監測精度大大提高,在一定的條件下精度可達到毫米級。永久散射(PS)技術通過選取一定時期內表現出穩定干涉行為的孤立點,克服了許多妨礙傳統雷達干涉技術的解析度、空間及時間上基線限制等問題。
隨著衛星雷達系統資源的改進和發展,以及相應數據處理軟體的提高,該技術在地質災害監測領域的應用將趨於成熟。
3.4地質災害監測技術的優化集成
3.4.1問題的提出
(1)監測方法的適應性。對於各種監測方法所使用的監測儀器設施,均有各自的應用方向和使用技術要求;針對不同地質災害災種、類型,其使用技術要求(包括測點布設模式、安裝使用技術要求等)不同。
(2)地質災害不同的發展階段。對於崩塌、滑坡等突發性地質災害,不同發展階段所適用的監測方法和儀器設施各異,監測數據採集周期頻度不同。
(3)監測參數與監測部位。實踐證明,一方面,不同的監測參數(地表位移、深部位移、應力、地下水動態、地聲等)在不同類型的災害體監測中具有不同程度的表現優勢;另一方面,同一災害體不同部位的監測參數隨時間變化趨勢特點並不相同,即存在反映災害體關鍵部位特徵的監測點,又存在僅反映局部單元(不具有明顯的代表性,甚至是孤立的)特徵的監測點。因此,監測要素(監測參數、監測部位)的優化選擇,是整個監測設計工作的基礎。
(4)自動化程度。決定於設備的集成度、控制模式、數據標准化程度和信息發布方式。
(5)經濟效益。決定於地質災害的規模、危害程度、監測技術組合、設備選型等因素。
3.4.2設計原則
地質災害監測技術優化集成方案遵循以下原則:
(1)監測技術優化原則:針對某一類型地質災害,確定優勢監測要素,進行監測內容、監測方法優化組合,使監測工作高效、實用。
(2)經濟最優原則:首先,不過於追求高、精、尖的監測技術,而應選擇發展最為成熟、應用程度較高的監測技術;其次,對於危害程度較大的大型地質災害體,可選擇專業化程度較高的監測技術方法,由專業人員進行操作、維護,對於危害程度低,規模小的災害體,可選擇操作簡單、結果直觀的宏觀監測技術,由群測群防級人員進行操作。
3.4.3最終目標
根據不同種類地質災害和不同類型地質災害的物質組成、動力成因類型、變形破壞特徵、外形特徵、發育階段等因素,研究適用於不同類型地質災害的監測要素(監測參數、監測點位的集合)、監測方法、監測點網的時空布置模式、監測技術要求,建立典型地質災害監測的優化集成方案。
『陸』 其他地質災害的監測與防治
(1)海水入侵的調查
地球物理方法在海水入侵的調查中主要用於查明以下問題:
①圈定海水入侵空間分布界線;②圈定海水入侵通道;③觀測鹹淡水界面運移規律;④入侵區域地下水中Cl-濃度的變化趨勢。
國內常用於海水入侵調查的地球物理方法有電測井、井液電阻率、無線電波透視、地層電性特徵分析等。調查時應結合具體情況選用,以提高應用效果為原則。地層電性特徵分析適用於大范圍而鑽孔密度比較小的地區。不同海水入侵ρV值變化情況見表11.5。
表11.5不同海水入侵值ρV變化情況
進行資料解釋時,在第四紀地層厚度大、沉積分布比較均勻的地區,測出的曲線比較圓滑,使用量板法解釋比較好;在第四紀地層比較薄、岩性變化比較大,特別是在基岩地區測出的曲線一般拐折多變,用拐點切線法或簡易拐點切線法解釋比較好。
(2)土地鹽鹼化災害的調查
在農田灌溉當中,如果排水不暢,就會引起次生鹽鹼化。航空紅外攝影、航空和地面電法是探測次生鹽鹼化的有效方法。例如,在蘇聯中亞的「飢餓」草原,主灌渠兩側由於地下水面的上升發生次生鹽鹼化,其視電阻率較低(6~10Ω·m),但在淡水從渠中漏失的地段也出現局部的脫鹽帶,其電阻率明顯升高(15~30Ω·m)。在澳大利亞廣大地區,尤其是西澳,由於農田開墾和灌溉,地下水面上升,使土壤深層的鹽到達地表,導致鹽鹼化。為了解鹽鹼化的分布和區域水文地質條件,開展了航空磁測和電磁測量。其中航磁資料用來了解地質構造,航電資料主要了解鹽的分布。研究發現,土壤含鹽度與室內、野外測定的電導率之間呈正相關關系。
我國原長春地質學院等單位也曾研究用電(磁)法和農業化學樣品分析相結合的辦法進行區域性鹽鹼化調查。他們提出,表層電阻率受土壤含水量和溫度的影響很大,必須進行改正。研究結果表明,在溫度不變的條件下,土壤含水量從10%變到25%時,視電阻率大約變化50%;在含水量不變的條件下,溫度每變化1℃,土壤視電阻率約變化2%。根據大量試驗的結果,可求出不同含水量和溫度的視電阻率改正公式。通過測量和改正獲得表層視電阻率後,可將其換算為土壤含鹽量、陰離子濃度和pH值,這要求在測區內一些具有代表性的地段上測量土壤視電阻率並進行農業化學樣品分析,用數理統計方法求出土壤視電阻率與上述三者的關系式,然後將這些關系推廣到全測區。
『柒』 地質災害防治措施的建議
地質災害防治,應貫徹「以防為主,防治結合」的方針,以達到保護地質環境,避免或減少地質災害損失為目的。下面依據不同地質災害類型提出相應的防治措施。
1.崩塌、滑坡地質災害的防治措施
擬建成品油管道線路工程,一般採取避讓措施,管道遠離或者繞避崩塌、滑坡地質災害,難以繞避應在施工前進削坡減載。在峽谷地段建議採取漿砌塊石護坡,防止崩塌對管道工程的破壞,也可採用隧道方式避讓。
2.地面塌陷和地裂縫地質災害的防治措施
擬建成品油管線工程河南段,途經觀音堂、 義馬、 新安、 平頂山等煤田較多。據野外調查訪問,採煤等采礦活動還在繼續進行,各地采空塌陷區還沒有穩定,管道線在礦區和塌陷區經過,可能遭受地面塌陷地質災害,其危險性大,因此,建議在該段採取改線避讓措施。其避讓措施有:管線繞過采空區,進入到煤層以外。無法繞避地段,應針對該工程路線的地質環境條件復雜的情況,建議建立管線地質災害監測網路體系,指派專人或委託專業隊伍對管道路段地質災害進行監測,發現問題及時呈報主管部門,以便及時採取措施。
3.泥石流和洪水沖蝕地質災害的防治措施
工程建設施工過程中要盡量減少對周圍地質環境條件的破壞,破壞植被要盡快恢復,損毀的耕地盡快恢復耕種。洪水沖蝕災害在暴雨大洪水是不可避免的,管線根據地形地質條件,可採用跨越或深埋穿越措施以防洪水沖蝕對管道的破壞。
4.特殊土地面變形防治措施
由於成品油管線經過黃土丘陵區時,擬建工程可能遭受黃土濕陷、潛蝕災害。對自重濕陷黃土,應採取換土或強夯法處理;對非重濕陷黃土,應採取沖擊、碾壓夯實的方法處理,在工程建設時及建成後,採取必要的排水設施,以確保工程建設不發生黃土濕陷、潛蝕災害。
膨脹土和膨潤土的防治措施:管周圍應有良好的排水條件,附近5m以內不宜灌溉。防治措施主要為在管道兩側修建鋼筋水泥防護牆,增加結構鋼度,增設沉降縫等。
5.成品油管線經過采礦、採石場地段的防治措施成品油管線在信陽以南K290+3.5km~K290+5.4km段管線附近有大小數百個采礦場,成片分布,而且在本段有膨潤土礦,由於采礦范圍較大,無法避讓,只能從礦區通過,因此,首先要對礦區進行勘查,管道應盡可能在無礦段通過,或在礦體埋深較大的地段通過,並要禁止確管道經過地段的采礦。在確山縣常興鎮南(K230-6.0km~K230-7.1km),管線緊鄰採石場,因此建議管線改線向西移 200~300m,避開採石場的影響。另外在澧河、淮河和浉河采砂活動比較強烈,管道應採用避讓,繞過采砂河段,並對管道經過的河進行管理,防止在管道經過地段采砂。
圖7-8 河南段地質災害危險性分區圖
6.地面沉降防治措施
擬建管線在許昌市地段處於地面沉降范圍內,對該段管線和分輸站可能產生不利影響。目前累積沉降量級較小,為控制其發展,應控制開采深層孔隙承壓水量,並加強監測。
表7-7 河南段管線工程地質災害危險性綜合評估一覽表
續表
續表
續表
『捌』 地質災害監測能起到預防作用嗎
國務院在關於加強地質災害防治工作的決定中,提出「到2020年要全面建成地質災害調回查評價體系、答監測預警體系、防治體系和應急體系」的地質災害防治目標。地質災害監測(威海晶合)可以起到預防作用。採用互聯網、物聯網、微震聲發射等技術手段可以在線實時不間斷監測地震、位移等地質災害,並在出現故障和事故時自動報警。有效預防滑坡、泥石流等事故。
『玖』 為什麼要進行地質災害監測
地質災害是當前世界最嚴重的自然災害之一。每年因為地質災害造成的人員傷亡和財產損失都是所有災害中最嚴重的。進行地質災害監測,預先進行人群疏散,是減少人員傷亡和財產損失的唯一有效方法。
『拾』 山體滑坡監測哪些方面以及各種監測方法,優缺點和難題
1 概述
滑坡是山區基本建設工程中最常遇到的一種災害。邊坡的變形破壞與其所造成的不良地質環境可對人類工程活動帶來嚴重的危害,造成生態環境的失調和破壞,並可能帶來更大范圍和更深遠的負面影響。本文通過對滑坡的機理及監測技術的比較分析,旨在尋找一種有效的滑坡治理方法。
2 山體滑坡機理
滑坡形成機理和誘發機理的研究一直是世界上公認的難題,21世紀初美國地質調查局的滑坡災害減災戰略規劃,將滑坡過程和誘發機理研究列為首要的任務,這不僅因為滑坡、泥石流形成機理和誘發機理研究是至今沒有突破的難題,更重要的是它成為制約地質災害預測預警和防災、減災研究的瓶頸問題。因此,長期以來,國內外許多地學專家、學者都將其作為攻克目標,潛心研究,取得了一些探索性的成果。
此外,還有學者提出滑坡產生於特定的工程地質與水文環境,是在以重力為主的自然營力作用下或在人類工程活動影響下發生發展的斜坡變形運動,是依附於其內在軟弱結構面(帶)的地表斜坡岩土體,在一定的地質力學機制下,失去原有平衡條件而產生以水平位移為主的順坡移動現象。也有學者認為滑坡形成的原因是多方面的,有其內在因素和外在影響。具體包括以下幾方面:1)滑坡區域岩石的岩性、結構及構造(岩石破碎,風化強烈,岩性軟弱)是古滑坡復活的內部原因;2)地下水的作用;3)人類工程活動。
縱觀各種不同的機理研究,工程滑坡的形成機理可概括為以下幾方面:
——滑體的力學性質。岩體力學性質主要取決於岩體的地質特徵及其所賦存的地質環境。研究結果表明,岩體力學參數主要與岩體結構特徵、尺寸效應、賦存的應力條件、所處的應變狀態以及賦存的滲流特徵密切相關,岩體的力學性能對山體滑坡有著決定性的影響。
——工程和水文地質條件。如潛在的古滑坡、地下水等也會造成滑坡的發生。
——外界誘發因素。大氣降雨、地表水和人類的各種工程活動等稱滑坡的外界誘發因素。
3 監測技術
監測滑坡是為了具體了解和掌握滑坡演變過程,為滑坡的正確評價、預測、預報及治理工程提供可靠的資料和科學依據,同時,監測結果也是檢驗滑坡分析評價及治理工程效果的尺度。通過監測滑坡的變形特徵與規律,預測、預報滑坡的邊界條件、規模、滑動方向、破壞方式、大體時間及其危害性,並及時採取措施盡量或減輕災害損失。
自20世紀60年代以來,以美國為代表開展了地質災害監測預報技術的一系列研究。通過對滑坡、泥石流等10種自然災害的研究,使減災工作提高到前所未有的程度。美國、西歐等國採用遙感、GPS衛星定位及氣象雷達及微震技術等監測手段對其地質災害進行監測,以實現地質災害的長期、中期和短期的預報。通過自動記錄、儲存、計算機處理和信息遠傳輸,實現滑坡、泥石流等地質災害的實時監測及預報。
3.1 滑坡監測原理和方法
在理論分析和實驗室研究工作中,國內外已應用了多種方法,如三重蠕變曲線地圖形分析方法、半對數曲線法和變形速度倒數法進行滑坡時間預測,測量地表破壞聲響反射方法檢測地表、地下水運動,這些方法都是離線式和非實時性的。在實地檢測工作中,國內外滑坡災害的監測主要採用了5種類型的監測技術與方法,即:宏觀地質觀測法、簡易觀測法、設站觀測法、儀表觀測法及自動遙測法。
3.2 滑坡監測技術的新進展
上述滑坡監測方法和儀器在實際應用中已十分成熟,但普遍存在的問題是數據的採集需要人工定期到現場進行,使得滑坡監測缺乏實時性。隨著三維激光掃描技術、GPS一機多天線系統、INSAR(合成孔徑雷達干涉測量)以及多感測器的集成等高新技術在滑坡監測與預測、預報領域的應用,將進一步提高滑坡災害變形監測預報的精度。
滑坡的失穩破壞,都有一個從漸變到突變的發展過程,一般單憑人們的直覺是難以發現的,必須依靠精密的監測儀器和適宜的技術方法進行周密監測。藉助監測來了解滑坡的實際狀況及其穩定性,既為工程安全提供了科學依據,又對修改設計、指導施工提供了可靠資料,能幫助人類規避風險,將滑坡災害損失降低到最小程度。滑坡監測技術的迅速發展,必將促進監測范圍不斷擴大、自動化系統、數據處理和資料分析系統、監測預報系統等技術方法日趨完善。
《礦業工程》2011,9(3)