地质灾害防治系统
A. 地质灾害防治的两个基本途径
(一)对地质环境系统的外部输入加以控制
外部环境影响因素种类、个数的改变、作用强度的变化、作用强度速率的变化及影响因素排序的变化都有可能导致地质环境系统失稳。构成这些变化的具体形式是多种多样的,有些是可控的,有些在目前难以实现人为控制。其中有些自然的作用如大气降水的强度目前人们还难以控制,但人们通过某些工程措施却可以改变一些尺度较小的地质体接受降水输入的方式,从而达到改变输入的目的。至于那些人为活动构成的输入完全可以纳入人为控制体系之中,通过改变作用方式和强度,使之不成为地质环境系统失稳的条件。
在地质灾害防治工作中,现有的许多工程技术都起到改变输入的作用。例如滑坡防治中,坡面防渗、后缘引排水、植被铺设等可起着防止大气降水入渗或减弱强度的作用。又如泥石流的防治,常采用的治水工程即在上游建造水库、蓄水池以减缓洪水的水量与水能,以及治泥工程即拦蓄泥沙,沟头种树、种草,稳固坡积体以减小松散岩土物质产生量和聚集速度。
这种防治途径对渐进性地质环境问题也同样适用,为防治地面沉降采取的减少抽水量,将集中抽水改为分散抽水,减轻建筑物荷载,以及地下水污染防治中消除污染源都是基于改变输入这一道理。
(二)人为改造地质环境系统的局部结构
地质体是自然演化的产物,目前科技发展水平还没有使人类具备重构和完全控制地质环境系统的能力。有些地质灾害如火山、地震等内动力地质作用引发的现象和过程,人力是无法阻止的,但对于大多数地质灾害和渐进式地质环境问题,人们都有能力对地质体施加“干扰”,使某些方面和某些地点的响应发生改变,达到防止或减轻危害的目的。这里所讲的“干扰”主要是指运用工程手段改变地质环境系统的局部结构,包括改变局部的硬结构和诸如地下水渗流场、应力场等软结构。例如滑坡防治工作中,削坡、阶地化、清除滑坡体就属于改造坡体形态结构的办法;锚索、抗滑桩、灌浆、电化学加固等措施则是改造斜坡体内部硬结构的手段,它们都会影响斜坡体内部的应力分布,减小滑动力,提高抗滑力。在泥石流防治中,构筑拦坎、挡墙、拦挡坝和拦泥库、停淤场,其实质是通过改造泥石流沟的天然形式和泥石流的动力学特征,即改变软硬结构。
在渐进式地质环境问题的防治工作中,也遵循这一途径。例如通过抽排水改变地下水渗流场这一软结构,使地下水位下降,防治土壤盐渍化;修建反应性渗透墙拦截地下水中污染物,防治地下水污染;帷幕灌浆或修建地下隔水墙,阻断海水入侵通道,防止海水入侵等。
总之,防治地质环境问题的具体工程手段十分丰富,不同工程有不同的适应对象和条件,侧重点也各不相同。但是,无论哪种方法都脱离不了上述两个基本出发点。把握好这两点,不仅有助于深入认识现有各种技术手段的作用和功能,运用得更恰当、合理,做到因地制宜,因事而异,避免固有程式的模仿及技术手段的机械套用,而且,也使我们在引进国内外新技术或借鉴移植其他学科技术过程中,真正做到先消化、再推广,先继承、再创新。
B. 全国地质灾害防治信息系统建设的总体框架
11.4.1 系统的组成
地质灾害防治工作是一个复杂的系统工程,因此地质灾害防治信息系统的建设必须贯穿整个地质灾害防治工作的全过程,信息系统的建设支持地质灾害调查、地质灾害治理、地质灾害监测预警等地质灾害防治工作,形成一个从监测数据采集、信息高效传输到提供社会化信息服务的规范化工作流程,实现对地质灾害的有效监控、预警和防治,并为各级政府及有关部门制定减灾防灾预案和为突发性地质灾害防治决策提供支撑。
地质灾害防治信息系统由数据综合一体化管理系统、地质灾害数据采集系统、地质灾害防治决策支持系统、地质灾害防治管理信息系统和地质灾害数据传输系统5个子系统组成(图11.1)。
图11.1 地质灾害防治信息系统的组成图
1)数据综合一体化管理系统:是地质灾害防治信息系统的核心,为整个系统中的其他子系统提供一体化综合数据支持。
2)地质灾害数据采集系统:该系统是实现野外地质灾害调查与监测信息化的重要手段。它可以方便地协助地质人员完成野外数据采集、室内数据处理、成果管理和输出。该系统的有效应用将提高地质灾害调查与监测工作的效率和精度,并为整个系统提供持续、有效的动态数据和基础调查数据。该系统主要由地质灾害调查信息系统和地质灾害监测信息系统两个次一级子系统组成。
3)地质灾害防治决策支持系统:主要由地质灾害评价系统及地质灾害预警预报系统两个次一级子系统组成,该系统是地质灾害防治信息系统的主要应用系统。
4)地质灾害防治管理信息系统:主要由地质灾害防治规划信息管理系统、地质灾害防治实施计划管理信息系统和地质灾害防治工程管理信息系统组成,主要提供对防治规划、实施计划及防治工程的动态跟踪管理,为各级地质灾害管理部门提供地质灾害防治基础信息、决策信息和防治工程信息。
5)地质灾害数据传输系统:该系统主要为整个地质灾害防治信息系统提供快速数据传输和数据共享交换功能,主要包括地质灾害调查和监测数据的传输、应急调查数据的传输,以及地质灾害预警预报信息的发布。该系统是其他子系统数据传输的重要基础支持系统。
11.4.2 系统的总体框架
地质灾害防治信息系统由上述5个子系统组成,各子系统都要按照总体目标的要求,完成各自不同的系统功能。但是,各子系统并不是独立存在的,而是在完整的领域数据模型、统一的信息技术平台、统一的协同工作机制下,实施完成各自的目标,因而各子系统之间是相互协调、相互支持的。
在所有的子系统中,数据综合一体化管理系统是所有地质灾害防治信息数据的综合汇总系统和交换平台,因而是其他功能系统的核心,也是其他功能系统的基础。数据采集系统是保证信息系统数据源,保证系统中数据的完整性、实效性的重要系统。系统的数据主要来源于专业监测、群测群防监测、区域地质灾害调查、突发地质灾害应急调查和遥感调查监测。防治决策支持系统、预警预报系统、电子会商系统、规划管理信息系统等,是为地质灾害防治工作提供的有效、快捷、实用的辅助工具系统。
地质灾害防治信息系统建设的总体框架如图11.2所示。
图11.3 地质灾害防治信息系统的分级体系图
地质灾害防治信息系统的建立,主要以大型地理信息系统(GIS)为基础平台,按照多层体系结构,建立决策支持系统及预警预报系统,各级系统由具有不同功能的应用服务器组成,它可以调用多个应用服务器提供的功能,而这些应用服务器可以是针对某个专题的专用服务器,也可以是针对多应用目标的集成服务器;应用服务器与不同的专题数据库服务器相连接,根据要求获取、更新专题数据库中的数据,并实现相应的功能。
C. 地质灾害防治措施与监控
一、地质灾害防治措施
(一)避让措施
就目前人们认识自然与改造自然的能力而言,对于某些地质灾害的产生(如新构造运动、地震、岩崩等)是无力抗拒的,对这类能量巨大的恶性地质灾害通常只能是避让,即对已有建筑物、居民及交通线路予以拆迁和绕道,在国民经济宏观规划布局时尽量予以回避,以减少不必要的损失。
(二)生物防治措施
生物防治措施主要指植树造林、种草护坡及合理的耕作,通过这种种植结构的调整和森林覆盖率的提高,可以减少雨水入渗、保持水土,使坡面得以保护,免遭侵蚀,从而达到稳固坡体的目的,是一种既经济又有成效的治理措施,可以达到防治地质灾害和提高经济效益的双重目的。但其发挥效益需较长时间,可作为改善、保护自然环境和抑制地质灾害发生的长期措施。
(三)工程措施
在预防无效或不能避让的情况下,对已有险情的地质灾害体,宜采用工程措施防止灾害的发生或扩展。
1.地质灾害防治工程可行性论证
重大地质灾害的治理,首先是对地质灾害体的综合勘查研究,在此基础上,对灾害治理的必要性、技术可行性、风险性及灾度预测等进行综合分析,便于地质灾害防治工程立项,同时也为工程治理提供技术资料。
1)灾害治理的必要性分析:根据灾害所处位置、灾害程度、灾害的经济损失预测与受威胁人数多少,论证灾害治理的必要性。
2)灾害治理的经济合理性分析:对比分析地质灾害体经济损失概算和治理工程投资估算,确定灾害治理的经济合理性,一般治理费用应小于总经济损失概算的50%为宜。
3)灾害治理的技术可行性分析:对灾害治理的多项防治方案进行对比、分析和试验,选用经济上合理、技术上可行,又能达到治理目标的设计方案。这是一项十分重要、必不可少的工作,决不能图省事忽略技术可行性分析,而为灾害的治理留下隐患。
4)灾害治理的风险性分析:任何技术和社会问题的整治都存在不同程度的风险。尤其是地质灾害的治理,由于其客观存在的地质环境处于不断的变化之中。目前对地质灾害的治理尚处于探索阶段,而每一处地质灾害区(点)的条件各异,因此灾害治理存在一定的风险性。
2.地质灾害工程治理
地质灾害治理的基本原则是要针对致灾主控因素施治,治理措施需强调环境适应性,治理方案要考虑全局,满足切实有效、技术可行、经济合理、施工简便的要求。目前,对地质灾害的治理通常采用的方法有:削(削坡、清方、减载)、排(截、排水沟、地面防渗)、护(护墙、护坡、抛石反压)、挡(挡土墙、抗滑桩、锚杆、锚索)、灌浆及限制工程经济活动(如矿山停采)。这些工程治理方法可酌情一种或多种同时使用,只要应用得当,即可取得良好的治理效果。地质灾害主要防治措施见表2-4-46:
表2-4-46 地质灾害主要防治措施
二、地质灾害群策群防体系的建设
地质灾害防治工作应突出“以人为本,以防为主,防治结合”的方针,群策群防体系即是靠当地各级政府和广大人民群众建立完善的群策群防地质灾害的防灾预警系统。一方面,当地有关职能部门要加强地质灾害防治的管理和地质灾害知识有关法制、法规的宣传和教育,合理控制和规范人类工程活动,采取综合措施防止地质环境的恶化和破坏,最大限度地减少和避免各类地质灾害的产生;另一方面,对一般性地质灾害危险点,应落实监测责任人,并由专业人员布设监测点,传授地质灾害监测预报知识;对重大地质灾害隐患点,则要编制地质灾害防灾预案,形成一个相对完善的群策群防、防灾预警网络。
三、突发性地质灾害应急预案
2006年3月,深圳市政府出台了《深圳市突发性地质灾害应急预案》,由市政府统一领导,市国土资源和房产管理局负责,各区国土资源主管部门和交通、水务、建设、气象、民政、公安、医疗等相关部门加紧组成应急系统,成立应急分队。每年汛前对应急预案中的地质灾害隐患点进行险情巡查,汛中加强监查,汛后进行复查;发现险情或接到险情报告要在最短的时间赶到现场,进行险情鉴定,提出应急处理对策、措施;发生地质灾害后,市、区政府要立即启动并组织实施相应的突发性地质灾害应急预案,有关部门和单位按应急预案中确定的职责分工做好应急工作。
四、地质灾害监测与气象联合预报机制
市国土资源主管部门负责地质灾害防治的监督和管理工作,每年汛前,会同交通、水利、建设等部门,依据地质灾害防治规划,制定年度地质灾害防治方案,报本级人民政府批准后公布。每年讯前,均组织有关部门对各自管辖范围内所有地质灾害隐患点进行现场踏勘检查,划定地质灾害危险区,设置明显的警示标志。对那些危险性大、危害严重的灾害体的现状和发展趋势作出分析评价,落实地质灾害的监测、预防责任人,专人专职,定时全天候监测,随时汇报,发现问题及时发出临灾警告,并指明灾害发生时所采取的对策、撤离转移路线和安置地点等。根据已有地质灾害数据,结合气象台(站)的气象资料,在对降水量预报的同时,对由降水诱发的地质灾害易发等级作出科学预报,实现突发性地质灾害发生概率的预报预警。
D. 地质灾害防治的基本原则
1.正确认识地质灾害的原则
正确认识地质灾害的性质、类型、范围、规模、机理、运动特征、稳定性和正确预测其发展趋势是防治工作的基础。只要认真细致地勘查,地质灾害是可以认识清楚的,也是可以预防和治理的。反之,忽视或削弱了对地质灾害的地质勘查,预防和治理的失误就在所难免。
2.预防为主的原则
地质灾害危害严重,治理费用高,因此在工程建设选址时应充分重视地质勘查,尽量避开大型地质灾害地段以及工程建设后可能产生地质灾害的地段。但是,有些工程建设,如公路、铁路建设,考虑到技术和经济上的合理性,要避开所有的地质灾害或可能产生地质灾害的地段是不可能的。此时,可以在详细的地质勘查基础上,尽量少破坏其稳定性,必要时采取一定的预防加固措施,提高其稳定程度。
3.一次性根治的原则
对于一些规模较大、危害较严重的地质灾害,应做到一次性根治,不留后患。所采取的治理措施尽量严格,即使将来出现不利因素,也能保持其稳定。在这个问题上,以往曾出现不少失误的案例,或者因为对其性质认识不准,或者因为经济条件限制,经2~3次治理的地质灾害仍然不稳定,仍在继续发展,也导致治理工程不断遭受破坏,结果是多次治理费用总和远大于一次性根治的投资,而且多次治理的间接损失更大。
4.全面规划、分期治理的原则
对于规模巨大、地质条件复杂的地质灾害,短期内不易查明其性质,治理费用特别大,且短期内不可能产生灾害的,可以进行全面规划、分期治理。随着勘查工作的深入,逐步设计和治理。原则上是先做应急工程,防止其进一步发展,再做永久性工程。应急工程和永久性工程应互相衔接、互为补充,形成统一的整体。
5.综合治理的原则
地质灾害常常是在多种因素共同作用下发生的,而且不同的地质灾害,主要影响因素和诱发因素可能有一定的差异,有时主要因素存在一定的不确定性,或者随时间的推移和外界条件的改变,主要因素可能发生变化。因此,在治理地质灾害时,应针对主要因素,采取主要工程措施以消除或控制其影响,并辅以其他措施进行综合治理,以限制其他因素的作用。地质灾害的治理有时还应考虑环境保护和绿化、美化等因素。
6.治早治小的原则
地质灾害的发生与发展是一个由小到大逐渐变化的过程,治早的原则就是要把它消灭在初始阶段或萌芽状态。如滑坡处在蠕变阶段时,虽然其后缘拉张裂缝已贯通或有错落,但整个滑动面尚未贯通,抗滑段还有较大的抗力,滑带土强度也未达到残余强度,整体稳定系数仍然大于1,若在此阶段治理滑坡,则可以充分利用土体自身强度,治理工程的工作量小,节约投资。
有些地质灾害(如滑坡)具有牵引扩大的性质,若能稳定前一级灾体,则后一级就不能再发展、扩大。因为前一级灾体范围小、治理投资也少,否则等到地质灾害扩大后再治理,难度和工程量均大大增加,这就是治小的原则。
7.技术可行、经济合理的原则
地质灾害治理工程要求在能达到预防和治理目的的前提下,尽量节约投资。对于任何地质灾害,可用于预防和治理的方案有多种,因此,在方案比选时,对于技术可行的方案,要考虑其经济合理性。如滑坡,当有条件在滑坡体上减重、下部压脚时,应优先采用,因为这是比较经济有效的。当无减重、压脚条件时,只能采用支挡工程,但其费用高,这时应对其中的多方案进行比选,包括支挡工程的位置、排数、结构类型等。对一般中小型滑坡可用抗滑挡墙或结合支撑盲沟,对大型滑坡则一般采用抗滑桩和预应力锚索抗滑桩。
8.动态设计、动态施工的原则
地质灾害是较复杂的地质现象,尤其是复杂的大型地质灾害,由于各方面条件的限制,有时仅仅通过勘查很难摸清其真实情况,而通过施工开挖,可能会发现与此前所掌握的资料有一定偏差的情况,则应根据实际情况调整或变更设计,这就是动态设计。比如在滑坡治理中,抗滑挡墙和抗滑桩的施工,当第一批基坑开挖所揭露的滑动面上的滑动擦痕方向与桩、墙的方向出入较大时,就应调整设计的受力方向或后几批桩的方向,施工也应作相应的变化。截水隧洞的施工应先开挖检查井,以便依据实际的滑面位置和地下水分布,调整洞的埋深和纵向坡度,以达到最佳排水效果。有时动态施工还需根据滑坡的动态,调整施工顺序和方法,如雨季滑动较剧烈时,抗滑工程基坑应少开挖,而在旱季滑坡相对稳定时可多开挖一些。
9.地质灾害防治工作需要专业队伍与当地群众相结合、技术业务与行政措施并重的原则
地质灾害防治是技术性很强的工作,防治工程必须完成很多具体技术工作才能获得预期效果,预防、躲避、撤离等非工程措施的采取,也都要在通过科学调查、研究,形成正确的预防办法、准确地判断险情及合理地划分危险区的基础上进行。所以必须有足够数量和水平的专业队伍从事技术业务工作。另一方面,地质灾害发生的初步征兆或发展变化常被当地群众首先目睹,受灾对象也多为当地群众。在地质灾害多发区,广大群众对灾害险情常有很高的警觉,有的群众还有一定的防治经验。所以,也可以依靠和发动群众,经常注意发现、上报地质灾害险情。同时,地质灾害的预防和治理措施,特别是区域性防治工作,很多也要通过群众贯彻实施。只有让有关群众掌握相应的灾害防治知识并积极参与,才能保证防治工作的顺利完成。此外,从事地质灾害防治管理工作的地方基层干部、有关领导,一定要对有关的地质灾害防治工作有比较深刻的认识,才能保证组织管理工作的正确、有力,减少决策失误。
地质灾害防治工作很多属于公益性质,常涉及各方面的利害关系,需要有相应的政策、法规去加以协调;依赖群众去实施的地质灾害防治措施,也需要有相应的政策、法规去推动、管理;地质灾害防治工作的管理要依靠各级政府,并涉及很多有关行业,需要明确各自的职责关系和工作制度。因此,必须建立、健全地质灾害防治工作的管理体系和规章制度,并制定、完善有关的政策、法规,以便通过行政手段进行动员,保证防治工作的顺利实施。
E. 全国地质灾害防治信息系统建设的主要任务
11.5.1 数据综合一体化管理系统的建设
(1)总体框架
数据综合一体化管理系统总体框架是:依托地质灾害调查、地质灾害监测等工作体系和分布式网络体系,各项数据资源按照统一的标准和一体化结构进行综合,在不同应用功能的管理系统的相互协调下为地质灾害防治提供有效的数据和综合数据的管理能力。在数据库基础之上,以地质实体为目标,以统一标准的数据模型或数据组织方式连接各种信息,形成一个在空间和时间上连续分布的综合信息框架,即尽可能地包含所有信息,包括潜在有用信息,又能方便快速选取。同时,充分考虑“分层”在空间数据组织中的作用,通过开展面向对象的整体数据模型研究,建立面向空间拓扑关系的数据组织方式,建立直接面向空间实体及其空间关系和语义关系的数据模型;建立基于空间实体的空间索引机制;突破传统的地图组织模式,以独立、完整,具有地质意义的实体及空间关系为基本单位进行数据的组织和表达;提供与其他系统的数据交换能力。总体框架如图11.4所示。
图11.11 地质灾害防治信息快速传输网络结构图
地质灾害防治信息传输网络以多级分布数据控制体系为原形,是以地理分布为基准,以工作和专业职能为依托,形成分级管理体系。各级系统采用数据库支持下的应用结构,各系统按照不同的软、硬件层次级别进行组合,由高速网络系统进行连接,形成层次结构,各级系统按照统一标准存储和管理数据。信息源所产生的数据先在基层系统按照统一的数据指标体系和标准加工整理,根据需求传递给上一层,保证数据快速采集和不断更新,以便不同的应用系统存储和应用。
系统网络环境采用成熟和稳定的技术,公用网络和专用网络相结合,在充分保证网络带宽和网络安全的条件下,建设低成本、易维护、稳定可靠的计算机网络系统。根据信息存储、管理和应用的需求,对各级网络系统配备不同的设备,以满足信息网运转的基本要求。国家级网络中心与省级系统的连接采用专线和公网两种方式进行,专线连接主要以HDSL宽带连接,公网方式则根据当地条件以HDSL或静态IP地址的ADSL或宽带形式为主。最低保证带宽要求为2M。通过公网连接的中心考虑数据加密机制和防火墙技术,确保数据传输和网络安全。数据中继站的连接可根据情况以公网和数据保密为基础,采用卫星通讯、GPRS、ADSL或宽带等多种形式。监测采集设备入网以GSM、CDMA网或拨号等进行实时数据传输。
地质灾害防治信息网络中心的主要功能:
1)存储和管理全国基础性、战略性地质环境基础信息;
2)为国家和政府其他部门提供数据交换平台;
3)通过数据专线连接至国土资源部和中国地质调查局网络中心;
4)连接至各省,成为地质环境信息综合管理平台;
5)提供地质灾害防治综合评价及预警预报平台;
6)提供地质环境综合信息发布平台。
省级数据交换中心的主要功能:
1)负责存储和管理本省范围内的地质环境信息;
2)汇总本省范围内地质环境信息;
3)上交国家级及区域性、战略性地质环境调查数据和地质灾害监测数据;
4)提供专项信息、综合信息发布平台及应用服务节点。
省级数据交换中心的主要功能是依存于现行的动态监测体系,负责采集、整编地质环境基础数据和调查监测数据,负责按照统一的标准汇交数据。
11.5.8 地质灾害防治工作信息化标准的研究和制定
加强地质灾害防治标准的研制、贯彻与应用,保证地质灾害防治信息系统建设的协调性发展。标准化作为一种有效和必要的现代化管理手段,在保证协调发展,增强科技实力,实现科技成果向生产力转化等方面的作用越来越显著。随着信息时代的到来和发展,其对标准化的依赖程度将越来越大。目前,许多国家不仅十分重视开发利用各种信息和技术资源,同时对标准化的研究和制定也极为重视。
地质灾害防治标准化制定的原则是,根据国家信息化发展的要求,围绕国土资源信息化发展的总体目标,遵循国土资源信息化指导方针,充分吸收国内外先进经验,在已有国家标准和行业标准的基础上,建立能够使地质灾害防治工作实现信息化的有效的、操作性强的各项标准,为实现地质灾害防治信息系统建设提供强有力的技术支撑。
值得指出的是,在制定地质灾害防治工作信息化相关标准的过程中,特别要注意与国土资源部和中国地质调查局相关规程、规范保持一致。对涉及已有标准的交叉数据,应严格按有关规定无条件地引用相关标准,以保证国家标准的严肃性和一致性。在所涉及的相关专业数据尚无标准或标准中不存在相关内容的,建议应采用下述原则:
1)对无标准专业的相关数据,按标准编制原则制定临时标准;
2)对有标准而无相关内容的数据,按其给定的扩充原则进行扩充,并通知有关标准化管理部门给予确认。
地质灾害防治标准化的制定,应以《国土资源信息化标准指标体系》、《国土资源信息标准参考模型》、《国土资源信息核心元数据标准》、《国土资源信息高层分类编码及数据文件命名规则》等标准作为指导标准,重点研究和制定以下标准:
1)“地质灾害领域数据模型”;
2)“地质灾害实体定义规则”;
3)“地质灾害防治图式、图例表达规则”;
4)“地质灾害评价、预警分析指标体系”;
5)“地质灾害防治规划数据格式标准”;
6)“地质灾害防治数据存储、管理规则”;
7)“地质灾害防治数据质量控制标准”;
8)“地质灾害监测仪器设备数据交换标准”;
9)“地质灾害群测群防监测信息采集标准”;
10)各类指导地质灾害防治相关数据库建设的数据格式及工作指南。
F. 全国地质灾害防治信息系统建设的目标和原则
11.3.1 目标
(1)总体目标
在地质灾害防治工作中全面开展信息系统建设。通过建立支持地质灾害防治的完整数据体系,形成一体化综合数据中心,提供数据快速响应和多目标应用系统,建立支持地质灾害防治工作全过程的综合一体化动态评价及预警平台,促进地质灾害调查评价、规划、管理、防治的科学化与现代化,为全社会提供方便快捷的信息服务,充分发挥地质灾害防治在国家社会经济发展中的基础性、公益性和战略性作用,使地质灾害防治工作更好地适应我国可持续发展的需要。
(2)近期(2010年)目标
1)完成中小比例尺基础数据库建设,实现所有地质灾害动态数据的快速更新,数字化信息的积累取得显著进展,形成支持地质灾害防治的基础数据体系和动态数据更新体系。
2)基本建成地质灾害区域评价及预警预报的决策支持系统,最大限度地保证地质灾害防治决策和预警信息的准确、高速传输。
3)建立以遥感和地理信息系统技术为基础的地质灾害调查及监测数据采集系统,在地质灾害多发区及重点地区,实现地质灾害监测和调查数据的快速更新。
4)在地质灾害防治工作中推广应用信息技术,在地质灾害调查和监测工作中基本实现野外调查数字化采集和自动监测,对重点地质灾害的监测信息实现自动传输。
5)实现地质灾害防治管理的信息化,促进地质灾害防治管理水平的提高。
6)建成以网络技术为基础的国家、省及重点地质灾害防治区的三级数据传输系统,支持地质灾害调查数据共享和动态数据的快速传输。
7)在国土资源信息化标准体系的基础上,基本完成地质灾害防治信息化标准建设,形成较为完整的标准体系,全面支持地质灾害防治数据的综合管理、信息共享和多目标应用服务。
8)在地质灾害调查队伍中广泛普及信息技术知识,培养出一批既懂信息技术,又有地质灾害防治专业知识的复合型人才,初步建成高素质的信息化建设队伍。
(3)远期(2020年)目标
在已有信息化建设的基础上,通过不断完善和提高信息化在地质灾害防治工作中的能力,全面建成支持地质灾害防治的综合数据中心;建立支持地质灾害防治数据采集和维护的数据传输系统;建立以地质灾害防治为最终目标的信息服务和应用系统;建立支持数据传输、信息交换和共享的网络支撑体系;建立地质灾害防治信息化标准支撑体系。通过实现地质灾害防治工作全过程信息化,促使信息技术的创新能力明显提高,完成各级地质灾害防治信息系统建设,建成结构完整、技术先进、高速、大容量的信息交换网络;建立数据良性更新机制;完善地质灾害防治管理信息系统并实现系统的整体集成,形成具有区域评价、预警预报等多种分析预测决策支持功能的信息综合服务体系。
11.3.2 系统建设原则
根据国家社会经济发展的需求和地质灾害防治的目标和任务,遵循国家及国土资源信息化规划的总方针、总任务,确定地质灾害防治信息系统建设的总体原则是:
1)统筹部署、统一规划、分级分步实施,系统的建设应在国土资源信息化建设、地质环境信息化建设的总体规划指导下进行,要与地质环境信息化建设相协调,从全局的观点来设计和规划系统建设,保证整个系统运行的协调性;
2)充分考虑地质灾害防治现状与特点,在注重应用技术和系统的实用性、易用性的前提下,尽可能跟上信息技术的发展,采用先进的信息技术手段,保证系统的先进性、可持续性;
3)系统建设要依托地质灾害防治工作体系,要服从地质灾害防治工作的业务流程,要为地质灾害防治工作提供有效的服务和技术支持。
G. 地质灾害防治原则
延安市宝塔区地质环境保护与地质灾害防治应坚持以下八项原则。
一、与可持续发展相结合的原则
宝塔区正处于历史时期以来经济最为快速发展的时期,经济发展应当和保护与防治协调发展,切不可重发展、轻保护或不保护,甚至认为要发展就不能保护,将两者对立起来。发展经济是社会发展的必然选择,地质环境又是发展经济重要的自然条件,因此,保护地质环境也就是从根本上促进经济发展,两者是一致的、统一的。
地质环境是人类永久生存所需的基本环境,一旦受到破坏将对人类的生存产生深远影响,且难以恢复。应从经济社会可持续发展战略高度出发,有的经济活动所带来的环境破坏在当代显现的不是那么突出,可能表现出一时的或者是明显的经济效益,但为将来以及后世子孙的生存环境埋下了极大的隐患。这是应当引起人们特别注意之处。保护地质环境,不仅是当前的需要,更是经济可持续发展的需要。
二、与新农村建设相结合的原则
建设社会主义新农村,是党中央在新的历史条件下着眼于全面落实科学发展观、加快推进社会主义现代化做出的一项重大战略决策。在地质灾害防治各项工作中,要结合新农村建设的实际需要,特别是在基础设施建设、村镇和农宅建设方面做好地质灾害防治工作,确保新农村建设的顺利实施。
三、与环境保护和灾害防治相结合的原则
黄土高原区域自然环境条件差,水土流失严重,黄土滑坡崩塌等地质灾害多发,长期以来都是国家重点开展区域环境地质保护的地区。开展地质灾害防治要与区域地质环境保护密切结合,以地质环境保护为基础,大力推广和维护已经初见成效的退耕还林工作,进一步加强植被和绿化建设,有效地减轻和遏制水土流失,减弱和消除地质灾害形成因素。通过做好区域环境保护工作,从根本上减少和防止地质灾害的形成,达到防治的目的。
四、保护优先、防治结合的原则
在保护与防治中,要加强地质环境保护意识,当发展经济建设与地质环境保护出现矛盾时,首先,要考虑的是地质环境保护。应坚持避免对地质环境的破坏,实在难以避免时应将破坏降低至最低,甚至另寻他策。不能以牺牲地质环境为代价去换取一时的经济效益。
此外,从地质灾害防治意义上讲,要以防为主,以治为辅,防治结合。一旦形成地质灾害隐患,治理起来非常被动;而保护地质环境,则是变被动为主动,防患于未然。建立一支懂技术有装备的地质灾害监测队伍,落实区、乡(镇)、村和户群众性监测网,走群测群防,群专结合的路子。实行汛期地质灾害防治特殊工作制度,把握重点、险点,千方百计减少地质灾害造成的人员伤亡和财产损失。对必须采取工程措施的要及时排危排险,消除地质灾害的威胁。要改变只重救灾,不重防灾的局面,变事后救灾为事前防灾,掌握地质灾害防治工作的主动权。
五、与常规水土保持相结合的原则
滑坡崩塌等地质现象是水土流失的主要形式,预防滑坡崩塌等地质现象的发生,是地质灾害防治的重要内容。因此,地质环境保护与地质灾害防治,同水土保持有着密切的联系。水土保持工作做得好,地质环境就得到了有效的保护,有利于减少滑坡崩塌等地质灾害的发生,并充分发挥出防治工程的效益。
六、工程措施与生物措施相结合的原则
工程措施与生物措施是地质环境保护的两个方面,应将两者很好地结合起来,不可重此薄彼。工程措施如淤地坝侧重于治理沟道,稳定沟床,保护坡脚,从而达到预防滑坡崩塌的目的。生物措施如植树造林主要是保护坡面,拦截地表水,减少新的沟谷衍生,减轻洪水对谷坡的危害。两者相结合,既保护沟道又维护坡面,从而达到对整个沟谷及斜坡的保护,有效地预防地质灾害的发生。
七、统筹兼顾、突出重点的原则
地质灾害防治是一个系统工程,要做到统筹兼顾、突出重点。针对不同地质环境条件下地质灾害的危险程度和危害性大小,根据财力物力,分轻重缓急,统筹安排。首先是对于人民生命具有重大威胁性的地质灾害先行考虑重点安排,予以防治,确保没有人员的伤亡;其次是威胁到国家重点工程、事关人民群众安危和生活的重要基础设施,要重点考虑。
八、保证安全下的经济合理原则
根据风险评估结果,结合投资大小,比较搬迁和防治的经济效益、社会效益和环境效益,以较小的代价将地质灾害损失降到最低。保证安全是前提,经济合理是目标。只有保证安全,才能实现经济合理,这样的经济合理才具有实际意义。
九、宣传教育与法制管理相结合的原则
保护与防治需要动员全社会的力量,全员参加,共同努力,才能收到明显的效果。不仅是主管和专业部门的事,更是全民的责任和义务。因此,需要开展广泛的社会宣传教育,提高全员保护与防治意识和变成大家的自觉行动。此外,还必须制定和完善相关法律法规,将地质环境保护纳入法制化轨道,对于破坏地质环境的行为予以坚决打击,从而有力制止违法犯罪行为。
H. 地质灾害防治措施
对出现地质灾害前兆、可能造成人员伤亡或者重大财产损失的区域和地段,县级人民政府应当及时划定为地质灾害危险区,予以公告,并在地质灾害危险区的边界设置明显警示标志。 在地质灾害危险区内,禁止爆破、削坡、进行工程建设以及从事其他可能引发地质灾害的活动。 县级以上人民政府应当组织有关部门及时采取工程治理或者搬迁避让措施,保证地质灾害危险区内居民的生命和财产安全。
在地质灾害易发区内进行工程建设应当在可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估,并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分;可行性研究报告未包含地质灾害危险性评估结果的,不得批准其可行性研究报告。 编制地质灾害易发区内的城市总体规划、村庄和集镇规划时,应当对规划区进行地质灾害危险性评估。
《地质灾害防治条例》主要确立了如下三项原则: 一是"预防为主、避让与治理相结合,全面规划、突出重点"的原则; 二是"自然因素造成的地质灾害,由各级人民政府负责治理;人为因素引发的地质灾害,谁引发、谁治理"的原则; 三是地质灾害防治的"统一管理,分工协作"的原则;国务院国土资源主管部门负责全国地质灾害防治的组织、协调、指导和监管工作。国务院其他有关部门按照各自的职责负责有关的地质灾害防治工作
一是地质灾害调查制度。由国务院国土资源主管部门会同国务院建设、水利、铁路、交通等部门结合地质环境状况组织开展全国的地质灾害调查。县级以上地方人民政府国土资源主管部门会同同级建设、水利、铁路、交通等部门结合地质环境状况组织开展本主管区域的地质灾害调查,在调查的基础上编制相应的地质灾害防治规划。 二是地质灾害预报制度。预报内容主要包括地质灾害可能发生的时间、地点、成灾范围和影响程度等。地质灾害预报由县级以上人民政府国土资源主管部门会同气象主管机构发布。任何单位和个人不得擅自向社会发布地质灾害预报。 三是地质灾害易发区工程建设地质灾害危险性评估制度。在地质灾害易发区内进行工程建设应当在建设项目可行性研究阶段进行地质灾害危险性评估,并将评估结果作为可行性研究报告的组成部分;可行性研究报告未包含地质灾害危险性评估结果的,不得批准其可行性研究报告。 四是对从事地质灾害危险性评估的单位实行资质管理制度。从事地质灾害危险性评估的单位,必须经省级以上人民政府国土资源主管部门对其资质条件进行审查合格,并取得相应等级的资质证书后,方可在资质等级许可的范围内从事地质灾害危险性评估业务。 五是与建设工程配套实施的地质灾害治理工程的"三同时"制度。即经评估认为可能引发地质灾害或者可能遭受地质灾害危害的建设工程,应当配套建设地质灾害治理工程。地质灾害治理工程的设计、施工和验收应当与主体工程的设计、施工、验收同时进行。配套的地质灾害治理工程未经验收或者经验收不合格的,主体工程不得投入生产或者使用。
五项防灾措施
《地质灾害防治条例》还就地质灾害防治管理规定了各级人民政府必须采取的五项防灾措施: 一是,国家建立地质灾害监测网络和预警信息系统。 二是,县级以上地方人民政府要制定年度地质灾害防治方案并公布实施。 三是,县级以上人民政府要制定和公布突发性地质灾害的应急预案。 四是,县级以上人民政府可以根据地质灾害抢险救灾工作的需要成立地质灾害抢险救灾指挥机构,在本级人民政府的领导下,统一指挥和组织地质灾害的抢险救灾工作。 五是,地质灾害易发区的县、乡、村应当加强地质灾害的群测群防工作。
I. 地质灾害防治措施
崩塌灾害防治的工程措施:
1、拦挡:对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等,遮挡建筑物有明洞、棚洞等。
2、支撑与坡面防护:支撑是指对悬于上方、可能拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固,以达到治理危岩的目的。对危险块体连片分布,并存在软弱夹层或软弱结构面的危岩区,首先清除部分松动块体,修建条石护壁支撑墙保护斜坡坡面。
3、锚固:板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落,利用预应力锚杆(索)可对其进行加固处理,防止崩塌的发生。锚固措施可使临空面附近的岩体裂缝宽度减小,提高岩体的完整性。
4、灌浆加固:固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。一般先进行锚固,再逐段灌浆加固。
5、疏干岸坡与排水防渗:通过修建地表排水系统,将降雨产生的径流拦截汇集,利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水,可利用排水孔将地下水排出,从而减小孔隙水压力、减低地下水对滑坡岩土体的软化作用。
滑坡灾害防治的工程措施
1、排除地表水和地下水:滑坡滑动多与地表水或地下水活动有关。因此在滑坡防治中往往要设法排除地表水和地下水,避免地表水渗入滑体,减少地表水对滑坡岩土体的冲蚀和地下水对滑体的浮托,提高滑带土的抗剪强度和滑坡的整体稳定性。
2、减重与加载:通过削方减载或填方加载方式来改变滑体的力学平衡条件,也可以达到治理滑坡的目的。但这种措施只有在滑坡的抗滑地段加载,主滑地段或牵引地段减重才有效果。
泥石流灾害防治的工程措施
1、跨越工程:在泥石流沟上方修筑桥梁、涵洞跨越避险工程,使泥石流有排泄通道,又能保证道路的畅通。
2、穿越工程:在泥石流下方修筑隧道、明硐和渡槽的穿越工程,使泥石流从上方排泄,下方交通不受影响。这是通过泥石流地区的又一种主要工程形式,对于隧道、明洞和渡槽设计的选择,总的原则是因地制宜。
3、防护工程:对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及重要工程设施修筑护坡、挡墙、顺坝和丁坝等防护工程,从而抵御泥石流的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。
4、排导工程:修筑导流堤、急流槽、束流堤等排导工程,改善泥石流流势、增大桥梁等建筑物的排泄能力。
5、拦挡工程:修筑拦砂坝、固床坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等拦挡工程,控制泥石流的固体物质和雨洪径流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋等危害。
(9)地质灾害防治系统扩展阅读:
诱发地质灾害的因素主要有:
1、采掘矿产资源不规范,预留矿柱少,造成采空坍塌,山体开裂,继而发生滑坡。
2、开挖边坡:指修建公路、依山建房等建设中,形成人工高陡边坡,造成滑坡。
3、山区水库与渠道渗漏,增加了浸润和软化作用导致滑坡泥石流发生。
4、其它破坏土质环境的活动如采石放炮,堆填加载、乱砍乱伐,也是导致发生地质灾害的致灾作用。
J. 国土资源部地质灾害防治与地质环境保护重点实验室
(一)实验室简介
国土资源部地质灾害防治与地质环境保护重点实验室,目前是我国地质灾害防治领域唯一的国家重点实验室。现任学术委员会主任为中国工程院王思敬院士,实验室主任为黄润秋教授。实验室立足于为我国地质灾害防治和地质环境保护提供全面系统的理论和技术支持,服务于国家重大工程建设和防灾减灾实践,围绕我国尤其是西部地区地质灾害防治与地质环境保护提供实际需求服务。
(二)2013年度重要科研成果
1.黏度时变性灌浆材料扩散与固结研究
针对复杂地层岩土体,存在裂缝开度大、封堵困难、浆液凝结时间长、循环冻融寿命低、材料损耗严重等突出问题,成都理工大学裴向军教授带领团队启动了“黏度时变性灌浆材料扩散与固结研究”项目。通过系统研究,在水泥-化学浆液的溶剂化膜理论方面具有突出创新,所研制的具有自主知识产权的注浆扩散测试装置和开发的SJP系列黏度时变灌浆材料,解决了速凝灌浆材料早期强度高、后期强度低这一国际性难题,并在黏度时变性灌浆材料组成、性能参数及浆液扩散测试方法等方面具有新颖性,取得了十分显著的社会、经济效益。项目成果荣获2013年中国发明专利金奖、四川省科技进步一等奖,主要完成人包括裴向军、黄润秋、李正兵、裴钻、罗建林、袁进科、杨富平、张晓超、焦瑞峰、董秀军等(图32)。
图32 相关项目获奖情况
2.自主研发了浆液扩散测试装置,解决了浆液流速、压力与流量的测试难题以及对浆液扩散的影响
试验流体生成装置产生灌注浆液,按设计的灌浆压力、灌浆量向浆液扩散测试装置提供实验流体(图33)。
图33 浆液生成装置
3.研制了SJP型黏度时变性灌浆系列材料,它们分别适用于陡倾宽缝岩体、架空松散地层、盐渍化土、冻土等复杂地层
开发研制的SJP型系列水泥基黏度时变性灌浆材料,以水灰比0.6的水泥浆液为原浆,掺入具有独立知识产权的高分子材料。可泵期调控5~90min,为常规水泥浆终凝时间缩短了1/5~1/10。3天期强度高出普通水泥浆2.5~4倍,后期强度较普通水泥浆高出20%~30%(图34)。
本项成果已经推广应用于水利水电、矿山、铁道、公路及汶川地震灾区恢复重建等数十项重大工程,如雅砻江锦屏一级水电站危岩体及边坡坝基加固工程(2007~2012年)、大渡河长河坝水电站岩体锚索和固结灌浆加固工程、遂-资-眉高速公路路桥(涵)过渡段加固治理工程、新疆天山公路、甘孜得荣红岩子高边坡应急治理工程、九龙斜卡水电站坝基防渗灌浆工程、“九寨•云顶”项目建筑地基加固处理工程、凉山白水河滑坡治理工程、云南昆明舒铂广场基础工程(2013年)。通过科学控制水泥浆液扩散范围,减少复杂岩体灌浆用水泥量高达30%~90%,成果在企业的应用累计新增产值达14.7亿元,产生利润1.12亿元。研究成果有效控制浆液的使用和排放,达到环境和生态保护的目的。
图34 SJP型液浆材料实验数据