地质灾害监测与防治优势劣势
『壹』 地质灾害防治工作现状及存在的主要问题
一、今年灾情及我部防范工作情况
今年,我国气候极端异常,部分地区前旱后雨,瞬时暴雨,持续强降雨,导致崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害多发频发群发。1至6月,全国发生19522起,造成464人死亡和失踪,直接经济损失18.61亿元,分别比去年同期增长932.3%、177.8%和190%。
国务院领导高度重视地质灾害防范工作,今年上半年作出60多次重要批示,为我们工作指明了方向。我部坚决贯彻落实国务院领导批示精神,年初开始早研判、早部署、早检查、早落实,采取多种手段严防严控。一是精心部署,先后8次召开全国和重要地区的汛期防范工作会议,多次发文和联合相关部门发文,进行再动员、再部署、再落实。二是检查督促,近百次派出由部领导和司局领导带队、相关部门参加的工作组检查指导。三是强化应急,派出88名专家长期驻守18个重点省(区、市),指导排查、监测预警和群测群防等。多次启动应急响应,在玉树地震和关岭滑坡等灾害发生后,第一时间组织开展隐患排查,协助和指导防范次生灾害。四是重点防范,把地震灾区和三峡库区作为重中之重,派出150名专家协助四川、青海、重庆、湖北四省(市)开展排查和巡查,并在全国范围内部署开展人口密集地区、交通干道和重要工程周边灾害点再排查。五是联控联防,加强与气象、水利、铁路、交通运输、教育等部门的协作配合,发挥部门优势,落实防灾责任,提升防控能力。
通过以上工作,今年上半年地质灾害防范取得了显著成效。转移受威胁群众20多万,成功避让477起,避免人员伤亡14839人。仅6月一个月,全国共成功预报320起,避免人员伤亡11014人,避免直接经济损失1.38亿元,为历年来单月最多。与2009年1至6月相比,今年同期地质灾害发生数量增长了近10倍,而造成的人员死亡失踪人数同比大幅减少。
重点地区防范工作取得了很大的成效,成功预报和避免多起重大地质灾害。三峡库区已连续7年未因地质灾害导致人员伤亡。汶川地震灾区2年多来,虽然地质灾害多发频发,但灾民安置点未因地质灾害导致人员伤亡,实现了主汛期地质灾害无重大群死群伤的目标。玉树地震灾区隐患排查迅速完成,重要隐患均被严密监控或应急排危除险。
二、以往地质灾害防治工作主要成效和存在问题
1998年政府机构改革,地质环境队伍(工程地质队、水文地质队)作为地勘队伍的组成部分连同地勘费一并下放地方。地质灾害作为地质环境工作的一部分,是在机构改革之后的10年来逐步成为一项重要职能,越来越受到重视,三定规定我部的职能是组织、协调、指导、监督。近年来,地质灾害防治工作经历了调查、普查、工程治理从无到有的过程,初步形成了以地质灾害调查为基础,以三峡库区、地震灾区为重点的,少数隐患点实施专业队伍监测,绝大多数采取群测群防监测,逐步开始重大隐患点工程治理的格局。
1、在山区县地质灾害调查基础上形成了群测群防体系
从2003年至2008年,在地质灾害易发区部署完成了1640个县的地质灾害调查与区划工作,基于此项成果初步建立了以群测群防为主的地质灾害监测网络体系。现在全国24万处隐患点均已纳入群测群防体系,有10万群测群防员。实践证明群测群防是我国地质灾害防治工作的一大创举,是在现行条件下最为有效的监测体系,创造了无数的奇迹,挽救了大量生命,取得了巨大成功。
1640个县的调查评价程度很低,每个县只安排20万元经费,只能做一些地表肉眼观察工作,基本查清了房前屋后小开小裂小缝,但对较远距离的、具有隐蔽性的、比较复杂的地质灾害隐患还没有查清楚。群测群防体系不健全,主要依靠兼职,缺少必要的经济待遇和设施配备。原因是地质灾害多数分布在山区,大多数都是贫困县,县乡政府在财政上都比较困难。
2、组建了部级和省级及三峡库区地质灾害监测机构
目前全国已形成了由1个国家级地质环境监测院、32个省级监测总站、233个市级监测分站和166个县级监测站组成的全国地质环境监测体系。初步建立了三峡库区滑坡崩塌专业监测网。在典型地区开展了突发性地质灾害专业监测示范工作。
问题是全国地质灾害行政管理人员太少,越到基层越少,绝大多数县一个专职人员也没有。香港的土木工程拓展署的土力工程处有700多人从事地质灾害管理,我们全国都算上专职管理人员也不到他们的一半。市、县级地质环境(地质灾害)监测机构建立的还很不普遍,绝大多数市、县没有地质灾害监测机构,现有的机构也还存在着人员少,技术人员更少的问题。经费普遍没有保障,少数机构的经费纳入财政预算,多数是自收自支,与其公益性服务机构性质很不相宜。
3、法规规章逐步完善,管理工作逐步加强
国务院于2003年颁布了《地质灾害防治条例》。全国已有29个省(区、市)颁布了相关的地方性法规或规章。国务院先后发布《国家突发地质灾害应急预案》和《全国地质灾害防治“十一五”规划》。各省(区、市)和大部分地质灾害易发区的市、县均发布实施了突发地质灾害应急预案和地质灾害防治规划。2009年我部印发了《国土资源部突发地质灾害应急响应工作方案》,建立了较为完善的地质灾害应急响应机制。建立了部省两级应急专家队伍。2009年,在全国开展以县(区、市)为对象的群测群防 “十有县” (有组织、有规划、有经费、有预案、有制度、有宣传、有预报、有监测、有手段、有警示)建设,已建成321个。在全国推进地质灾害防治行政管理、事业支撑、应急处置、专家咨询、中介服务“五条线”建设,努力提高地质灾害防治能力和水平。2007年以来,在全国先后开展“农村地质灾害防治知识万村培训行动”和“县、乡、村干部国土资源法律知识宣传教育培训”,培训基层干部、监测人员和群众、学生300多万人。2010年,正在在全国开展针对基层国土所和群测群防员的地质灾害防治评估、巡查、宣传、预案和人员“五到位”宣传培训活动,培训10万人。
4、各相关部门的工作配合逐步加强
从2003年起,我部与气象局合作开展地质灾害气象预警预报,截至2009年,国家、30个省(区、市)、223个市、1035个县开展了这项工作。今年我部与气象局又共同研究进一步提高预警预报的精度,联合发文要求所有市、县都要开展这项工作。我部与建设、交通、铁道等部门联控联防,相关部门对建设工程区、交通干道等的地质灾害防治工作逐步加强。今年我部与交通部、铁道部联合发文,就汛期地质灾害防治共同部署, 2次邀请10多个部委联合召开视频会议,共同开展汛期检查,取得较好效果。
三、今后地质灾害防治工作需要加强的工作和需要解决的问题
地质灾害防治已经是中央领导高度重视、社会各界普遍关注、人民群众充满期盼的大事。我们一方面坚决贯彻落实国务院领导批示指示精神,加强应急响应和应急处置。一方面积极探索深化改革完善地质灾害防灾减灾体系。
1、进一步开展地质灾害调查、普查、排查等基础工作
为建立完善的地质灾害防灾减灾体系,必须加大基础工作力度。全国应开展全面的地质灾害调查,重点地区(300万平方公里)详查工作应加快进度,地震灾区、三峡库区等应做到普查,排查工作应纳入基础工作由专业队伍承担,并每隔一年排查一次,人员集中区附近2000米范围要提高工作程度,部署一批必要的工程勘查。
2、建立市、县地质灾害(地质环境)监测机构
建立市、县地质灾害(地质环境)监测机构是必要的,地下水、地面沉降、地面塌陷、矿山地质环境、地质灾害等都需要监测,各地的监测机构可以根据不同地区特点有所侧重。监测机构承接地质灾害调查、普查、排查等基础工作成果,可以根据成果、根据群测群防员分布,划定每个群测群防员的监测区域、监测隐患点、巡查路线等,使地调成果发挥作用。
3、以村支部书记、村长、村民小组长为主加强群测群防员队伍
实践证明村支部书记、村长和村民小组长担当群测群防员是最合适人选,他们了解当地情况、熟悉村民、富有责任心。他们当群测群防员遇有灾情险情最方便报告乡镇政府,立即就能使基层政府直接组织抢险救灾。应该给这支群测群防员队伍统一的经济待遇,应由中央财政承担他们的补助经费,这样就能把群测群防的水平提高到现阶段最高水平。
4、国家级和市、县级地灾防治指挥协调能力建设是当前应该加强的两个重要环节
地质灾害现在已经成为非常重要的自然灾害,今年暴雨导致人员伤亡90%属于地质灾害。建议在国家层面成立国家地质灾害防治指挥部,我部作为办公室单位,组建地质灾害防治应急中心。
地质灾害防治关键在基层,而我们基层最为薄弱。要加强市、县防灾减灾体系建设,形成中央出资由专业的地勘单位进行地质灾害调查,成果由市、县两级地质灾害(地质环境)监测机构承接,群测群防员使用,发现灾情险情报告市县、乡政府应急处置的防灾体系。
5、进一步加大重大地质灾害治理资金投入
《地质灾害防治条例》规定由中央和省级政府负责特大和重大地质灾害治理,现在用于面上的治理资金中央每年出资仅9个亿,与各地需求相比杯水车薪。如能增加到每年40个亿治理进度会大大加快。三峡库区、地震灾区之所以防灾工作做得好,与国家投入力度大是直接相关的。现在有些省级政府也出一些资金,但不普遍,也没有形成制度。各省都应该每年有专项纳入财政预算。市、县两级的地质灾害(地质环境)监测机构的工作经费也应纳入地方财政预算。
『贰』 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。
『叁』 地质灾害监测有哪些注意事项
《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、避版让与治理相结合,全权面规划、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职责负责有关的地质灾害防治工作。
随着地质灾害信息化建设,地质灾害监测及预警体系(威海晶合)也逐渐建立起来。国务院在关于加强地质灾害防治工作的决定中,提出“到2020年要全面建成地质灾害调查评价体系、监测预警体系、防治体系和应急体系”的地质灾害防治目标。
『肆』 地质灾害防治措施与防治原则
一、地质灾害防治途径与基本方法
如前所述,地质灾害的形成必须具备灾害体和受灾体。这两方面条件决定了成灾程度。因此,防治地质灾害的基本途径主要有两方面:第一,限制灾害源,消除或消弱灾害体活动能量,解除或缓解灾害活动威胁;第二,对受灾体采取防避保护措施,使其免受灾害破坏,或增强受灾体对灾害的抵御能力。
防治地质灾害的具体方法主要包括:
保护和治理区域地质自然环境,消弱灾害活动的基础条件。其基本措施是根据区域条件,科学地进行资源开发和工程建设活动,特别注意合理利用土地资源、水资源、生物资源,避免过度开发。在广大山区应广泛植树造林,治山治水,宜农则农,宜牧则牧,宜林则林,涵养水土,防治水土流失。在城镇和沿海地区,尤其注意合理开发利用地下水资源,量入为出,保持地下水动态平衡,防止地下水环境恶化,预防地面沉陷和海水入侵等活动。
加强地质灾害勘查。弄清地质灾害的分布情况与形成条件。合理制定城镇规划,选择工程建设场地,尽可能避开地质灾害危害区;对于必须在地质灾害危险区实施的工程建设,制定防灾规划,实施预防措施。
对重要受灾体实施专门性防治工程。为了保护城镇、企业和铁路、公路、桥梁、房屋等工程建设安全,应专门实施不同的防护工程、加固工程等。对不同防灾工程措施不一,将在下面进行专门论述。
加强灾害监测,有效地进行灾害预测预报。应根据需要及时疏散人口、财产、或采取其它措施,最大限度地减少灾害损失。
二、地质灾害防治措施
虽然各种地质灾害的防治途径基本相同,但具体措施不一。所以,无论是哪种地质灾害,都必须首先进行深入细致的勘查工作,以查清灾害体范围、性质、活动条件和受灾体类型、分布情况等。在勘查的基础上选择防治措施,并合理地设计工程规模,取得充分的减灾效果。
(一)崩塌(危岩)灾害防治措施
1.清除危岩
对规模小、危险程度高的危岩体可采用静态爆破或手工方法予以清除,消灭隐患。
2.部分削坡
对于规模较大的危岩体,难以全部清除其隐患。但可以在危岩体上部清除部分岩土体,降低临空面的高度,减小斜坡坡度和上部荷载,提高斜坡稳定性,从而降低危岩的危险程度或减少其它防治工程的工程量。
3.排水防渗
在危岩体及其周围地带,应修建地面排水系统和堵塞裂隙孔洞,以防治过量地表水进入危岩斜坡,从而提高危岩稳定程度,减少崩塌机会。
4.加固斜坡、改善危岩岩土结构,提高斜坡稳定程度
所采取的措施,其具体内容有:①灌浆加固,以增强岩体完整性,提高岩体强度。②采用支撑墩、支撑柱、支撑墙等支撑措施保护斜坡,防止坍落。③采用预应力锚杆或锚索等锚固措施加固危岩体,防止崩落。④软基加固,即在危岩或陡崖底部发育有泥岩等软弱岩层时,采用喷浆护壁等方法保护软基,防止强烈的风化作用和水体浸泡。如在软基发育部位已形成风化凹腔,应根据规模、形态,采用嵌补、支撑、喷浆护壁等方法保护加固;如凹腔内积水,应进行疏干,并采取措施防止继续浸水。
5.拦截
对于在雨季才发生活动的坠石、剥落或小型崩塌活动,可在岩石崩落滚动途中修建落石平台、落石槽、挡石墙等,以拦截落石,防止破坏建筑设施。
6.遮挡
为了防止小型崩塌对铁路等工程设施的破坏,可修建明硐、棚硐等对工程设施进行保护。
7.加强监测预报
(1)危岩体形变监测主要手段包括:通过地面观察、形变测量、地倾斜测量、综合自动监测等方法从外部监测危岩体位移、裂缝变形、地面倾斜等现象;采用钻孔倾斜测量、电测、声发射监测、地应力测量等方法从内部监测危岩体深部变形位移及应力变化情况。
(2)激发崩塌活动要素监测主要包括雨量监测、水文动态监测、地下水动态监测、地温场监测、地震监测等。
(3)综合分析与预测预报基本方法是分析斜坡稳定程度,建立危岩变形数值模型,确定崩塌活动的临界值。在条件允许时,应建立预警系统,进行有效的灾害预报。
8.躲避搬迁对于威胁严重,防治困难的建筑设施,应选址搬迁,避免受害。
(二)滑坡灾害防治措施
1.消除或减轻地表水、地下水对滑坡的诱发作用
(1)修建排水沟,拦截地表水,减少进入滑坡体的地表水量,并及时将滑坡体发育范围内的地表水排走,减轻地表水对斜坡的破坏。
(2)修建截水盲沟和支撑盲沟、开挖渗井或截水盲洞、敷设排水渗管、实施排水钻孔等,以拦截疏导地下水,减轻地下水对斜坡的破坏。
2.改善斜坡状况,增加滑坡平衡稳定条件
(1)在滑坡体上部削坡减重,在坡脚加填,改变斜坡外形,降低斜坡重心,提高滑坡稳定程度。
(2)修建抗滑垛、抗滑柱、抗滑墙、抗滑洞等支挡工程,阻止滑坡体滑动,提高斜坡稳定程度。
(3)实施锚固工程,“加固”滑坡,提高斜坡稳定程度。
(4)采用焙烧法、电渗排水法、灌浆法等物理方法或化学方法,改善滑坡体岩土性质,提高软弱岩土层强度,提高斜坡稳定程度。
3.加强监测预报
(1)滑坡体形变监测通过地面观察、形变测量、地倾斜测量、综合自动监测等方法监测裂缝变形、滑坡体水平位移、垂直形变以及滑坡体上树木、房屋等工程设施形变等情况。采用倾斜仪测量、短基线测量、地应力测量等监测滑坡体内部形变位移情况。
(2)激发滑坡活动的外界要素监测主要包括降水监测、水文动态监测、地下水动态监测、地震监测等。
(3)综合分析与预测预报方法与崩塌预测预报基本相同。
4.躲避搬迁
对于威胁严重,防治困难的工程建筑,应选址搬迁,避免灾害破坏。
(三)泥石流灾害防治措施
1.实施生物措施,保护水土,消弱泥石流活动的基本条件
基本方法是保护森林植被。禁止滥砍乱伐,合理耕牧,并且有计划地植树种草,以提高森林覆盖率和植被覆盖率,抑制水土流失,减缓泥石流活动。
2.实施工程措施,限制泥石流活动,保护耕地与工程设施
(1)拦挡工程修建谷坊、拦砂坝、格栅坝等,蓄水拦砂,减小泥石流流速、容重、规模,抬高局部沟段侵蚀基准,护床固坡,降低泥石流冲刷破坏能力,减轻沟床侵蚀。
(2)排导工程修建导流堤、急流槽、束流堤等,引水输砂,规范泥石流路径,防止漫流,降低泥石流流速,削弱泥石流冲击破坏能力。
(3)停淤工程根据泥石流发育地区地形条件,修建停淤场,将泥石流引入预定场所减速停淤,防止漫流。
(4)沟道整治工程采用固床砂坝、水泥砂浆砌石、石笼等方法保护泥石流沟坡,防止岸坡坍塌、滑移;在沟底进行铺砌或修建肋板稳固沟底,减少沟底冲刷。
(5)防护工程与错避工程对泥石流地区的铁路、公路、桥梁、隧道、房屋等工程设施,进行防护或错避,抵御或避开泥石流的危害。防护工程包括修建护坡、挡墙、顺坝、丁坝等。错避工程主要包括跨越式错避、穿过式错避等。跨越式错避是指修建桥梁,使工程设施凌架于泥石流沟上空,免受泥石流破坏。穿过式错避则是将工程设施置于泥石流沟地下,避开泥石流破坏。
3.监测预报
除利用遥感技术,结合气象资料分析,进行区域泥石流活动中长期预报外,主要是利用降雨预测进行泥石流活动的短期预报和临灾警报。此外,还可利用泥石流遥测地声警报器、泥石流超声波泥位警报器、地震式泥石流警报器等仪器直接监测泥石流活动,并进行短期预报和临灾警报。
4.躲避搬迁
对于威胁严重,难以防护的工程建筑,应选址搬迁,避免灾害破坏。
(四)岩溶塌陷灾害防治措施
1.控水措施
(1)地表水防水措施在塌陷区周围修建排水沟,防止地表水进入塌陷区,减少向地下的渗入量。在地势低洼、洪水严重的防治区围堤筑坝,防止洪水入侵灌入塌陷洞或岩溶孔洞。对塌陷区内严重淤塞的河道进行清理疏通,加速泄流,减少对岩溶水的渗漏补给。对严重漏水的河溪、库塘,铺底防漏或人工改道,减少地表水倒灌。对严重灌水的塌陷洞隙采用粘土或水泥灌注填实,减少地表水入渗倒灌。采用混凝土、氯丁橡胶、玻璃纤维涂料等封闭地面,增强地表土层强度,防止地表水冲刷入渗。
(2)地下水控水措施根据水资源条件规划地下水开采层位、开采强度、开采时间,合理开采地下水。必要时进行人工回灌,控制地下水动态,限制地下水位的频繁升降,并使动水位最低水位不低于基岩面,保持岩溶水承压状态。在地下水主要迳流带修建堵水帷幕,减少区域地下水补给,促使外围地下水位升高,防止塌陷向外围地带扩展。在矿区井下修建防水闸门,建立有效的排水系统,对水量较大的突水点进行注浆封闭,控制矿井突水、突泥,避免矿区地下水大排大放,防止地下水位和岩溶水压力的大起大落,控制地面塌陷活动。
2.加固措施
(1)挖填当孔洞规模和埋藏深度较小时,可清除岩溶上部覆盖层中的软弱土层和洞穴中的软弱充填物,回填碎石或混凝土,改善建筑场地条件,提高地基强度。
(2)强夯在土体厚度较小,地形平坦情况下,采用强夯砸实覆盖层,破坏土洞,提高土层强度。
(3)灌注填充在溶洞埋藏较深时,通过钻孔灌注水泥砂浆,填充岩溶孔洞,提高强度。
(4)钻孔充气钻孔深入到基岩面下溶蚀裂隙或溶洞的适当深度,破坏真空腔的岩溶封闭条件,减少发生塌陷的机会。
(5)采用锚固柱、栅栏柱,支撑建筑物,防止洞穴坍塌。
(6)跨盖采用梁式基础、拱形结构,或以刚性大的平板基础跨越、敷盖溶洞,避免塌陷危害。
3.监测预测
目前对岩溶塌陷还没有建立有效的预报方法,只能根据专门地质调查,查明岩溶分布情况和岩溶塌陷的活动规律,结合浅层地质雷达探测和地下水动态监测、水文动态监测、气象预报等方法,进行一般性预测。
(五)地裂缝灾害防治措施
1.控制人为因素对地裂缝活动的强化作用
主要是合理开采地下水,限制地下水位大幅度下降,从而控制地面沉降活动,防止地面沉降对地裂缝的促进活动。其次是在矿区井下开采时,根据实际情况,控制开采范围,增多、增大预留保安柱,防止矿井坍塌诱发地裂缝。
2.建筑设施避灾、防灾措施
(1)查明地裂缝发育带及潜在危害区,据以作好城镇发展规划和场地工程地质勘查,合理规划工程建筑物布局,使工程设施尽可能避开地裂缝危险带,特别是严格限制永久性建筑设施横跨地裂缝,一般避让宽度不少于4~10m。
(2)对于已建在地裂缝危害带内的工程设施,应根据具体情况采取加固措施进行加固。对于必须建在地裂缝危害带内的新的工程设施,应实施设防措施。如跨越地裂缝的地下管道工程,可采用外廊道隔离、内悬支座或内支座式管道活动软接头连结措施预防地裂缝的破坏。对于已受地裂缝严重破坏的工程设施,进行局部拆除或全部拆除,防止对整体建筑或相邻建筑造成更大规模破坏。
3.监测预测措施
通过地面勘查、地形变测量、断层位移测量以及音频大地电场测量、高分辨纵波反射测量等方法监测地裂缝活动发展情况,预测预报地裂缝发展方向、速率及可能危害范围。
(六)地面沉降灾害防治措施
1.控制人为活动对地面沉降的促进作用
(1)根据水资源条件,限制地下水开采量,防止地下水水位大幅度持续下降,控制地下水降落漏斗规模。
(2)根据地下水资源的分布情况,合理选择开采区,调整开采层和开采时间,避免开采地区、层位、时间过分集中。
(3)人工回灌地下水,补充地下水水量,提高地下水水位。
2.防护措施
地面沉降除有时会引起工程建筑不均匀沉降外,主要是因沉降区地面标高降低,导致积洪滞涝,海水扩侵等次生灾害。次生灾害可造成十分严重的破坏损失。针对这些次生灾害,采取的主要防护措施是修建或加高、加固防洪堤、防潮堤、防洪闸、防潮闸以及疏导河道,兴建排洪排涝工程等。
3.监测预测
基本方法是设置分层标、基岩标、孔隙水压力标、水准点、水动态监测网、水文观测点、海平面观测点等。定期进行水准测量;进行地下水开采量、地下水位、地下水压力、地下水水质监测及回灌监测;进行河流水位、流量监测;进行潮汐及海平面变化监测等。根据地面沉降活动条件和发展趋势,预测地面沉降速度、幅度、范围及可能危害。
(七)海水入侵灾害防治措施
1.控制人为活动对海水入侵活动的促进作用
(1)限制地下水开采量,防止地下水水位持续下降。使地下水位保持在海平面或地下咸水水位以上,并具有一定的水头压力。使其能维持滨海地区地下水与海水动力平衡,扼制海水入侵。
(2)利用回灌井、回灌廊道等实行人工回灌,补充地下水,提高滨海地区地下水水位。
(3)在发生海水入侵或容易诱发海水入侵的滨海地带,禁止挖砂,保护海岸,防治海岸侵蚀,削弱海水沿河上溯活动。规范晒盐、海产养殖,防止人为将大量海水抽引到陆地,减少海水补给源。
2.限制海水入侵的工程措施
(1)修建防潮闸,抑制海水沿河上溯活动。
(2)建造隔水墙或防渗围幕,阻断海水入侵通道,扼止海水扩侵。
3.监测预测
主要监测手段是建立地下水动态监测网,进行水位、水化学监测,必要时辅以海水水文动态监测。根据海水入侵活动机制和历史海水入侵规律,预测海水入侵速率、规模、危害范围。
(八)膨胀土胀缩灾害防治措施
主要包括避灾措施和防灾、治灾措施。
在进行城镇规划和建筑工程选址时,要进行充分的地质勘查,查明工程地质条件,弄清膨胀土的分布范围、发育厚度、埋藏深度以及膨胀土的物理力学性质;在此基础上合理规划建筑布局,使容易受害的建筑工程尽可能避开膨胀土发育区。在膨胀土分布面积比较大,难以选择非膨胀土工程场地时,尽可能选择地形简单、膨胀土胀缩性相对较弱、厚度较小而且地下水水位变化较小、容易排水,而且没有浅层滑坡和地裂缝的地段进行工程建筑,最大限度地减少膨胀土的危害。
在膨胀土发育区进行工程建筑时,应避免大挖大填,加宽建筑物四周散水,设置圈梁,敷设砂垫。铁路、公路施工避免深长路堑,多填少挖,路堤底部垫砂,路堑设置挡土墙,边坡植草铺砂。水利工程要快速施工,合理堆放弃土;必要时设置抗滑桩、挡土墙;渠道要合理选择渠坡坡角;穿过垅岗时使用涵管、隧洞。工程设施附近要修建排水设施,避免降雨、地表水、城镇废水等大量渗入地下。同时要合理开采地下水,保持地下水位相对稳定,避免地下水位大幅度地频繁升降,防止膨胀土反复胀缩。
对于已受膨胀土破坏的工程设施则视具体情况,采用加固、拆除重建等措施进行治理。
综合上述8种地质灾害的防治措施,基本可分为4个方面,即:削弱灾害活动强度措施;受灾体防护措施;监测预报措施;避灾措施。不同灾害的具体方法不同(表8-1)。
三、地质灾害防治基本原则
地质灾害防治的根本目标是取得最充分的减灾效果。然而要实现这个目的,必须遵照下列原则科学地规划、设计、实施防治工程。
(一)预防为主的原则
地质灾害虽然是一种不可避免和无法准确预测的自然现象。随着人类科学技术水平及社会生产力水平的不断发展,人类对地质灾害的认识水平逐渐提高,因此,在灾害面前拥有了越来越大的自主能力。这主要表现在两个方面:第一,在一定程度上可以减少灾害发生机会,削弱灾害活动强度;特别是对于那些主要因人为活动控制的地质灾害,可以通过调整人类活动基本扼制灾害的发展,防止或减少灾害的破坏损失。例如,可以通过人工改变斜坡形态、负荷,减少地表水入渗,加固斜坡等方法增强斜坡稳定程度,减少发生崩塌、滑坡发生的可能;可以通过限制地下水开采量,调整地下水开采层等方法,控制地下水水位,预防和限制地面沉降、海水入侵的发生与发展。第二,有效地进行灾害预测预报,及时避灾。在地面塌陷、地裂缝和膨胀土发育地区,尽可能使工程设施避开高危险区。对于崩塌、滑坡、泥石流等突发性灾害可进行综合监测,根据灾害发生的危险程度,及时疏散人口、财产,减少灾害损失。实践证明,适时采取预防措施是防止灾害破坏,减少灾害损失的最有效途径。
(二)防灾减灾的相对性、持续性原则
尽管人类对地质灾害的防治手段越来越丰富,防治技术越来越高超,但要想制止地质灾害的发生,或者是完全预测预报地质灾害,彻底防治地质灾害是不可能的;无论是现在,还是将来,对地质灾害的防治效果永远也不会达到百分之百。因此,任何时候人类所进行的防治工作都是相对的。基于这种现实,地质灾害的防治是一项长期的、艰巨的任务。为了促进社会经济的健康发展,地质灾害防治要长期持续地进行下去,在不同社会经济发展阶段,力求取得与之相应的减灾效果。
表8-1地质灾害主要防治措施
(三)全面规划与重点防治相结合的原则
地质灾害防治除了具有长期性特点外,还具有广泛性特点。因此,要取得充分的减灾效果,首先要做好防治规划,根据不同地区地质灾害发育情况和不同时期社会经济发展需要,提出地质灾害防治目标、防治对策与措施,从总体上指导地质灾害防治工作。
由于我国是一个发展中国家,目前科学技术水平和社会财力还都不高,因此,不可能对所有地质灾害进行全方位的彻底防治。在这种情况下,只能在全国和地区灾害防治规划指导下,一方面加强区域环境保护与治理,改善地质自然环境,削除或削弱地质灾害活动的背景条件;另一方面选择受地质灾害威胁强烈,破坏损失严重的城镇、交通干线、重要企业等实施重点防治,使有限的资金发挥最大的减灾效果,真正做到“好钢用在刀刃上”。
(四)防治地质灾害与其它社会经济活动相结合的原则
实践证明,地质灾害防治工作常常并不是孤立进行的,它与其它社会经济活动具有不同程度的联系。因此,把防治地质灾害措施与其它环境治理结合起来,并且把地质灾害防治纳入国家和地区社会经济规划,可以取得充分的效果。
首先,从宏观上看,地质灾害防治与土地资源开发、水资源开发、矿产资源开发、植被资源开发以及城镇建设、交通建设等具有直接关系。因此,地质灾害防治应该与这些活动有机地结合起来:一方面在这些活动中积极主动地进行相应地质灾害的防治工作;另一方面地质灾害的有效防治将促进这些活动的正常进行,二者取得相互促进的效果。另外,地质灾害防治不仅是中央政府的责任,而且是一种广泛的社会行为。因此,随着国家改革开放的深入和市场经济的发展,地方政府、企业以及个人在发展经济活动中,为了免受灾害损失,取得效益和利润,就应该将所涉及的地质灾害防治工作纳入经济活动之中,在市场经济利益驱使下开展防治工作。
(五)防治工程最优化原则
地质灾害防治工程一般需要比较巨大的投入。它所防治的对象是复杂的自然现象,所以地质灾害防治工程既是复杂的技术工作,又是复杂的经济工作。无论是哪个部门实施哪种防治工程都需要本着最优化原则审慎对待。最优化原则的核心就是实现科学性、可操作性与最小风险、最大效益的有机结合。
1.科学性
其科学性主要体现在:防治工程类型选择要有充分依据,符合地质灾害的减灾特点或受灾体的防护需要;防治工程设计要有针对性,符合国家有关标准和规范要求。
2.可操作性
其可操作性主要体现在:在目前技术水平条件下能顺利实施;在人力、物力、财力方面有充分保障;现场环境没有严重障碍。
3.最小风险
地质灾害防治工程是在对灾害评价基础上实施的。由于对灾害破坏损失认识的不彻底性,所以防治工程具有一定的风险。其主要表现在:防治工程不完全符合地质灾害成灾特点和受灾体防护需要;设防标准不完全符合灾害活动概率和成灾规模,因而导致防治工程部分失效、完全失效或者超标准运行;防治工程不符合施工标准,达不到预期功能或达不到使用年限。基于这种性质,在设计、实施防治工程时,要力求将风险程度降到最低程度。
4.最大效益
其主要表现是以尽可能少的人力、物力、财力和时间投入,取得最大、最长效的经济效益和社会效益、环境效益。
『伍』 地质灾害监测方法技术现状与发展趋势
【摘要】20世纪末期以来,监测理论和技术方法有长足发展,常规技术方法趋于成熟,设备精度、设备性能已具较高水平,并开发了部分高精度(微米级位移识别率)、自计、遥测、自动传输的监测设施。未来,将充分综合运用光学、电学、信息学、计算机和通信等技术(诸如光纤技术—BOTDR、时域反射技术—TDR、激光扫描技术、核磁共振技术、NUMIS、GPS技术、合成孔径干涉雷达技术—InSAR及互联网通讯技术等),进一步开发经济适用、有效可行的地质灾害监测新技术,提高精度、准确性和及时性,最大程度地减小地质灾害造成的损失。
【关键词】地质灾害监测技术方法新技术优化集成
20世纪80年代以来,我国地质灾害时空分布特点呈现新的变化。随着人类工程活动越来越强,人为地质灾害日趋严重,规模、数量和分布范围呈增加趋势;人口密集、经济发达地区地质灾害造成的损失越来越大。崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害发生频度和造成的损失不断加大,地面沉降、海水入侵等缓慢性地质灾害的范围逐渐增加。据相关统计资料显示,1995~2002年,地质灾害共造成9000多人失踪或死亡,突发性地质灾害共造成直接经济损失524亿元,缓慢性地质灾害造成直接经济损失590亿元,间接经济损失2700亿元。地质灾害已经成为严重制约我国经济发展的重要因素之一。
为了摸清我国地质灾害的分布情况,我国系统地开展了地质灾害调查工作,先后出台了《地质灾害防治管理办法》和《地质灾害防治条例》,明确指出:防治地质灾害,实行“以人为本,防治结合,统筹规划,突出重点,分期实施,逐步到位”的方针。并于2003年4月启动了全国性地质气象预报。对已经查明的地质灾害体,特别是对生产建设、人民生命财产安全构成严重威胁的地质灾害,若能运用适当、有效、经济可行的监测措施,作出科学的监测预报,则可最大程度地减小灾害损失。
滑坡监测在不同条件、不同时期其作用不同,总的来说有以下几个方面:
(1)通过综合分析多种监测方法的监测数据,确定地质灾害稳定状态及发展趋势,及时作出预测,防止或减轻灾害损失。
(2)研究导致灾害体变形破坏的主导因素、作用机理,为防治工程设计提供依据。
(3)在防治工程施工过程中,监测、分析灾害体变形发展趋势及工程施工的扰动,保障施工安全。
(4)施工结束后,进行工程效果监测。
(5)综合利用长观监测资料,分析灾害体变形破坏机制和规律,检验在防治工程设计中所采用的理论模型及岩土体性质指标值的准确性,对已有的监测预报理论及模型进行验证改进,改善、提高监测预测预报技术方法。
1地质灾害监测技术综述
地质灾害监测的主要任务为监测地质灾害时空域演变信息(包括形变、地球物理场、化学场)、诱发因素等,最大程度获取连续的空间变形数据,应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。
地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。地质灾害的形成机理是开展地质灾害监测工作的基础;监测仪器是开展工作的手段;更为重要的是只有充分利用时空技术,才能有效发挥地质监测的作用;预测预报是开展地质灾害监测的最终目的。
崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害,具有爆发周期短、威胁性及破坏性显著、成因复杂等特点,因此,当前地质灾害的监测技术方法的研究和应用多是围绕突发性地质灾害进行的。1.1监测方法
监测方法按监测参数的类型分为四大类:即变形、物理与化学场、地下水和诱发因素监测(见表1)。
表1主要地质灾害监测方法一览表
1.1.1 变形监测
主要包括以测量位移形变信息为主的监测方法,如地表相对位移监测、地表绝对位移监测(大地测量、GPS测量等)、深部位移监测。该类技术目前较为成熟,精度较高,常作为常规监测技术用于地质灾害监测。由于获得的是灾害体位移形变的直观信息,特别是位移形变信息,往往成为预测预报的主要依据之一。
1.1.2物理与化学场监测
监测灾害体物理场、化学场等场变化信息的监测技术方法主要有应力监测、地声监测、放射性元素(氡气、汞气)测量、地球化学方法以及地脉动测量等。目前多用于监测滑坡等地质灾害体所含放射性元素(铀、镭)衰变产物(如氡气)浓度、化学元素及其物理场的变化。地质灾害体的物理、化学场发生变化,往往同灾害体的变形破坏联系密切,相对于位移变形,具有超前性。
1.1.3地下水监测
地下水监测主要是以监测地质灾害地下水活动、富含特征、水质特征为主的监测方法。如地下水位(或地下水压力)监测、孔隙水压力监测和地下水水质监测等。大部分地质灾害的形成、发展均与灾害体内部或周围的地下水活动关系密切,同时在灾害生成的过程中,地下水的本身特征也相应发生变化。
1.1.4诱发因素监测
诱发因素类主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法,如气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素;降雨量的大小、时空分布特征是评价区域性地质灾害(特别是崩、滑、流三大地质灾害的判别)的主要判别指标之一;人类工程活动是现代地质灾害的主要诱发因素之一,因此地质灾害诱发因素监测是地质灾害监测技术的重要组成部分。
1.2监测仪器
1.2.1按从监测仪器同灾害体的相对空间关系分为接触类和非接触类
(1)接触类:是指必须安装于灾害体现场或进行现场施测的监测仪器系列。如滑坡地表或深部位移监测、物理和化学场监测等。该类仪器所获得的信息多为灾害体细部信息,信息量丰富。
(2)非接触类:是指于现场安装简易标志或直接于灾害体外围施测的监测仪器系列。该类监测方法多以获得灾害体地表的绝对变形信息为主,易采用网式施测;特别是突发性地质灾害的临灾前后,具有安全、快捷等特点。如激光微位移监测、测量机器人、遥感雷达监测等。
1.2.2按监测组织方式分为简易监测、仪表监测、控制网监测、自动遥测
(1)简易监测:采用简易的量测工具(皮尺、钢尺、卡尺)对灾害体地表的裂缝等部位进行监测。
(2)仪表监测:采用机测或电测仪表(安装、埋设传感器)对滑坡进行地表及深部的位移、应力、地声、水位、水压、含水量等信息监测。
(3)控制网监测:在滑坡变形破坏区及周边稳定地带,布设大地测量或GPS卫星定位测量控制点网,进行滑坡绝对位移三维监测。
(4)自动遥测:利用有线和无线传输技术,对仪表监测所得信息进行远距离遥控自动采集、传输,可实现全天候不间断监测。
2地质灾害监测方法技术现状
地质灾害监测技术是集多门技术学科为一体的综合技术应用,主要发展于20世纪末期。伴随着电子技术、计算机技术、信息技术和空间技术发展,国内外地质灾害调查与监测方法和相关理论得到长足发展,主要表现在:
(1)常规监测方法技术趋于成熟,设备精度、设备性能都具有很高水平。目前地质灾害的位移监测方法均可以进行毫米级监测,高精度位移监测方法可以识别0.1mm的位移变形。
(2)监测方法多样化、三维立体化。由于采用了多种有效方法结合对比校核以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络,使得综合判别能力加强,促进了地质灾害评价、预测能力的提高。
(3)其他领域的先进技术逐渐向地质灾害监测领域进行渗透。随着高新技术的发展和应用的深入,卫星遥感、航空遥感等空间技术的精度逐渐提高,一些高精度物探(如电法、核磁共振等技术)的发展,使得地质灾害的勘查技术与监测技术趋于融合,通过技术上的处理、提升,该类技术逐渐适用于区域性的地质灾害和单体灾害的监测工作。
“八五”以来,我国在地质灾害监测技术研究方面取得了丰硕的成果,并积累了丰富的经验,使我国的地质灾害监测预警水平得到很大程度的提高;但是还存在一定的局限性,主要表现在:
(1)地质灾害监测技术、仪器设施多种多样,应用重复性高,受适用程度、精度、设施集成化程度、自动化程度和造价等因素的制约,常造成设备资源浪费,效果不明显。
(2)所取得的研究成果多侧重于某一工程或某一应用角度,在地质灾害成灾机理、诱发因素研究的基础上,对各种监测技术方法优化集成的研究程度较低。
(3)监测仪器设施的研究开发、数据分析理论同相关地质灾害目标参数定性、定量关系的研究程度不足,造成监测数据的解释、分析出现较大的误差。
因此,要提高地质灾害预警技术水平,必须在地质灾害研究同开发监测技术方法相结合的基础上,进行地质灾害监测优化集成方案的研究。
3地质灾害监测技术方法发展趋势
3.1高精度、自动化、实时化的发展趋势
光学、电学、信息学及计算机技术和通信技术的发展,给地质灾害监测仪器的研究开发带来勃勃生机;能够监测的信息种类和监测手段将越来越丰富,同时某些监测方法的监测精度、采集信息的直观性和操作简便性有所提高;充分利用现代通讯技术提高远距离监测数据信息传输的速度、准确性、安全性和自动化程度;同时提高科技含量,降低成本,为地质灾害的经济型监测打下基础。
监测预测预报信息的公众化和政府化。随着互联网技术的发展普及,以及国家政府的地质灾害管理职能的加强,灾害信息将通过互联网进行实时发布,公众可通过互联网了解地质灾害信息,学习地质灾害的防灾减灾知识;各级政府职能部门可通过所发布信息,了解灾情的发展,及时做出决策。
3.2新技术方法的开发与应用
3.2.1调查与监测技术方法的融合
随着计算机的高速发展,地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高,可以实现高分辨率、高采样技术的应用;地球物理技术将向二维、三维采集系统发展;通过加大测试频次,实现时间序列的地质灾害监测。
3.2.2 智能传感器的发展
集多种功能于一体、低造价的地质灾害监测智能传感技术的研究与开发,将逐渐改变传统的点线式空间布设模式;由于可以采用网式布设模式,且每个单元均可以采集多种信息,最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。
3.3新技术新方法
3.3.1光纤技术(BOTDR)
光导纤维监测技术又称布里渊散射光时域光纤监测技术(BOTDR),是国际上20世纪70年代后期才迅速发展起来的一种现代化监测技术,在航空、航天领域中已显示了其有效性。在土木、交通、地质工程及地质灾害防治等领域的应用才刚刚开始,并受到各发达国家研究机构的普遍重视,发展前景十分广阔。
通过合理的光纤敷设,可以监测整个灾害体(特别是滑坡)的应变信息。
3.3.2时间域反射技术(TDR)
时间域反射测试技术(Time Domain Reflectometry)是一种电子测量技术。许多年来,一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。早在20世纪30年代,美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。在80年代初期,国外的研究人员将时间域反射测试技术用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。90年代中期,美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究,针对岩石和土体滑坡曾经做过许多的试验研究,国内研究人员已经开始该方法的研究工作,并已经在三峡库区投入试验应用阶段,同时开展了与之相关的定量数据分析理论研究。
所埋设电缆即是传感器,又可传输测试信号;该方法相对于深部位移钻孔倾斜仪监测具有安装简单、使用安全和经济实用等特点。
3.3.3激光扫描技术
该技术在欧美等发达国家应用较早,我国近期开始逐渐引进。主要是用于建筑工程变形监测以及实景再现,随着扫描距离的加大,逐渐向地质灾害调查和监测方向发展。
该技术通过激光束扫描目标体表面,获得含有三维空间坐标信息的点云数据,精度较高。应用于地质灾害监测,可以进行灾害体测图工作,其点云数据可以作为地质灾害建模、地质灾害监测的基础数据。
3.3.4核磁共振技术(NUMIS)
核磁共振技术是国际上较为先进的一种用来直接找水的地球物理新方法。它应用核磁感应系统,通过从小到大地改变激发电流脉冲的幅值和持续时间,探测由浅到深的含水层的赋存状态。我国于近期开始引进和研究,目前已经在三峡库区的部分滑坡体进行了应用试验,效果较好。
应用于地质灾害监测,可以确定地下是否存在地下水、含水层位置以及每一含水层的含水量和平均孔隙度,进而可以获知如滑坡面的位置、深度、分布范围等信息,从而对滑坡体进行稳定性评价,并对滑坡体的治理提出科学依据。
3.3.5合成孔径干涉雷达技术(InSAR)
运用合成孔径雷达干涉及其差分技术(InSAR及D-InSAR)进行地面微位移监测,是20世纪90年代逐渐发展起来的新方法。该技术主要用于地形测量(建立数字化高程)、地面形变监测(如地震形变、地面沉降、活动构造、滑坡和冰川运动监测)及火山活动等方面。
同传统地质灾害监测方法相比,具有如下特点:
(1)覆盖范围大;
(2)不需要建立监测网;
(3)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息;
(4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息;
(5)全天候,不受云层及昼夜影响。
但由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响,精度及其适用性还不能满足高精度地质灾害监测。
为了克服该技术在地面形变监测方面的不足,并提高其精度,国内外技术人员先后引入了永久散射点(PS)的技术和GPS定位技术,使InSAR技术在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高,在一定的条件下精度可达到毫米级。永久散射(PS)技术通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点,克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题。
随着卫星雷达系统资源的改进和发展,以及相应数据处理软件的提高,该技术在地质灾害监测领域的应用将趋于成熟。
3.4地质灾害监测技术的优化集成
3.4.1问题的提出
(1)监测方法的适应性。对于各种监测方法所使用的监测仪器设施,均有各自的应用方向和使用技术要求;针对不同地质灾害灾种、类型,其使用技术要求(包括测点布设模式、安装使用技术要求等)不同。
(2)地质灾害不同的发展阶段。对于崩塌、滑坡等突发性地质灾害,不同发展阶段所适用的监测方法和仪器设施各异,监测数据采集周期频度不同。
(3)监测参数与监测部位。实践证明,一方面,不同的监测参数(地表位移、深部位移、应力、地下水动态、地声等)在不同类型的灾害体监测中具有不同程度的表现优势;另一方面,同一灾害体不同部位的监测参数随时间变化趋势特点并不相同,即存在反映灾害体关键部位特征的监测点,又存在仅反映局部单元(不具有明显的代表性,甚至是孤立的)特征的监测点。因此,监测要素(监测参数、监测部位)的优化选择,是整个监测设计工作的基础。
(4)自动化程度。决定于设备的集成度、控制模式、数据标准化程度和信息发布方式。
(5)经济效益。决定于地质灾害的规模、危害程度、监测技术组合、设备选型等因素。
3.4.2设计原则
地质灾害监测技术优化集成方案遵循以下原则:
(1)监测技术优化原则:针对某一类型地质灾害,确定优势监测要素,进行监测内容、监测方法优化组合,使监测工作高效、实用。
(2)经济最优原则:首先,不过于追求高、精、尖的监测技术,而应选择发展最为成熟、应用程度较高的监测技术;其次,对于危害程度较大的大型地质灾害体,可选择专业化程度较高的监测技术方法,由专业人员进行操作、维护,对于危害程度低,规模小的灾害体,可选择操作简单、结果直观的宏观监测技术,由群测群防级人员进行操作。
3.4.3最终目标
根据不同种类地质灾害和不同类型地质灾害的物质组成、动力成因类型、变形破坏特征、外形特征、发育阶段等因素,研究适用于不同类型地质灾害的监测要素(监测参数、监测点位的集合)、监测方法、监测点网的时空布置模式、监测技术要求,建立典型地质灾害监测的优化集成方案。
『陆』 其他地质灾害的监测与防治
(1)海水入侵的调查
地球物理方法在海水入侵的调查中主要用于查明以下问题:
①圈定海水入侵空间分布界线;②圈定海水入侵通道;③观测咸淡水界面运移规律;④入侵区域地下水中Cl-浓度的变化趋势。
国内常用于海水入侵调查的地球物理方法有电测井、井液电阻率、无线电波透视、地层电性特征分析等。调查时应结合具体情况选用,以提高应用效果为原则。地层电性特征分析适用于大范围而钻孔密度比较小的地区。不同海水入侵ρV值变化情况见表11.5。
表11.5不同海水入侵值ρV变化情况
进行资料解释时,在第四纪地层厚度大、沉积分布比较均匀的地区,测出的曲线比较圆滑,使用量板法解释比较好;在第四纪地层比较薄、岩性变化比较大,特别是在基岩地区测出的曲线一般拐折多变,用拐点切线法或简易拐点切线法解释比较好。
(2)土地盐碱化灾害的调查
在农田灌溉当中,如果排水不畅,就会引起次生盐碱化。航空红外摄影、航空和地面电法是探测次生盐碱化的有效方法。例如,在苏联中亚的“饥饿”草原,主灌渠两侧由于地下水面的上升发生次生盐碱化,其视电阻率较低(6~10Ω·m),但在淡水从渠中漏失的地段也出现局部的脱盐带,其电阻率明显升高(15~30Ω·m)。在澳大利亚广大地区,尤其是西澳,由于农田开垦和灌溉,地下水面上升,使土壤深层的盐到达地表,导致盐碱化。为了解盐碱化的分布和区域水文地质条件,开展了航空磁测和电磁测量。其中航磁资料用来了解地质构造,航电资料主要了解盐的分布。研究发现,土壤含盐度与室内、野外测定的电导率之间呈正相关关系。
我国原长春地质学院等单位也曾研究用电(磁)法和农业化学样品分析相结合的办法进行区域性盐碱化调查。他们提出,表层电阻率受土壤含水量和温度的影响很大,必须进行改正。研究结果表明,在温度不变的条件下,土壤含水量从10%变到25%时,视电阻率大约变化50%;在含水量不变的条件下,温度每变化1℃,土壤视电阻率约变化2%。根据大量试验的结果,可求出不同含水量和温度的视电阻率改正公式。通过测量和改正获得表层视电阻率后,可将其换算为土壤含盐量、阴离子浓度和pH值,这要求在测区内一些具有代表性的地段上测量土壤视电阻率并进行农业化学样品分析,用数理统计方法求出土壤视电阻率与上述三者的关系式,然后将这些关系推广到全测区。
『柒』 地质灾害防治措施的建议
地质灾害防治,应贯彻“以防为主,防治结合”的方针,以达到保护地质环境,避免或减少地质灾害损失为目的。下面依据不同地质灾害类型提出相应的防治措施。
1.崩塌、滑坡地质灾害的防治措施
拟建成品油管道线路工程,一般采取避让措施,管道远离或者绕避崩塌、滑坡地质灾害,难以绕避应在施工前进削坡减载。在峡谷地段建议采取浆砌块石护坡,防止崩塌对管道工程的破坏,也可采用隧道方式避让。
2.地面塌陷和地裂缝地质灾害的防治措施
拟建成品油管线工程河南段,途经观音堂、 义马、 新安、 平顶山等煤田较多。据野外调查访问,采煤等采矿活动还在继续进行,各地采空塌陷区还没有稳定,管道线在矿区和塌陷区经过,可能遭受地面塌陷地质灾害,其危险性大,因此,建议在该段采取改线避让措施。其避让措施有:管线绕过采空区,进入到煤层以外。无法绕避地段,应针对该工程路线的地质环境条件复杂的情况,建议建立管线地质灾害监测网络体系,指派专人或委托专业队伍对管道路段地质灾害进行监测,发现问题及时呈报主管部门,以便及时采取措施。
3.泥石流和洪水冲蚀地质灾害的防治措施
工程建设施工过程中要尽量减少对周围地质环境条件的破坏,破坏植被要尽快恢复,损毁的耕地尽快恢复耕种。洪水冲蚀灾害在暴雨大洪水是不可避免的,管线根据地形地质条件,可采用跨越或深埋穿越措施以防洪水冲蚀对管道的破坏。
4.特殊土地面变形防治措施
由于成品油管线经过黄土丘陵区时,拟建工程可能遭受黄土湿陷、潜蚀灾害。对自重湿陷黄土,应采取换土或强夯法处理;对非重湿陷黄土,应采取冲击、碾压夯实的方法处理,在工程建设时及建成后,采取必要的排水设施,以确保工程建设不发生黄土湿陷、潜蚀灾害。
膨胀土和膨润土的防治措施:管周围应有良好的排水条件,附近5m以内不宜灌溉。防治措施主要为在管道两侧修建钢筋水泥防护墙,增加结构钢度,增设沉降缝等。
5.成品油管线经过采矿、采石场地段的防治措施成品油管线在信阳以南K290+3.5km~K290+5.4km段管线附近有大小数百个采矿场,成片分布,而且在本段有膨润土矿,由于采矿范围较大,无法避让,只能从矿区通过,因此,首先要对矿区进行勘查,管道应尽可能在无矿段通过,或在矿体埋深较大的地段通过,并要禁止确管道经过地段的采矿。在确山县常兴镇南(K230-6.0km~K230-7.1km),管线紧邻采石场,因此建议管线改线向西移 200~300m,避开采石场的影响。另外在澧河、淮河和浉河采砂活动比较强烈,管道应采用避让,绕过采砂河段,并对管道经过的河进行管理,防止在管道经过地段采砂。
图7-8 河南段地质灾害危险性分区图
6.地面沉降防治措施
拟建管线在许昌市地段处于地面沉降范围内,对该段管线和分输站可能产生不利影响。目前累积沉降量级较小,为控制其发展,应控制开采深层孔隙承压水量,并加强监测。
表7-7 河南段管线工程地质灾害危险性综合评估一览表
续表
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『捌』 地质灾害监测能起到预防作用吗
国务院在关于加强地质灾害防治工作的决定中,提出“到2020年要全面建成地质灾害调回查评价体系、答监测预警体系、防治体系和应急体系”的地质灾害防治目标。地质灾害监测(威海晶合)可以起到预防作用。采用互联网、物联网、微震声发射等技术手段可以在线实时不间断监测地震、位移等地质灾害,并在出现故障和事故时自动报警。有效预防滑坡、泥石流等事故。
『玖』 为什么要进行地质灾害监测
地质灾害是当前世界最严重的自然灾害之一。每年因为地质灾害造成的人员伤亡和财产损失都是所有灾害中最严重的。进行地质灾害监测,预先进行人群疏散,是减少人员伤亡和财产损失的唯一有效方法。
『拾』 山体滑坡监测哪些方面以及各种监测方法,优缺点和难题
1 概述
滑坡是山区基本建设工程中最常遇到的一种灾害。边坡的变形破坏与其所造成的不良地质环境可对人类工程活动带来严重的危害,造成生态环境的失调和破坏,并可能带来更大范围和更深远的负面影响。本文通过对滑坡的机理及监测技术的比较分析,旨在寻找一种有效的滑坡治理方法。
2 山体滑坡机理
滑坡形成机理和诱发机理的研究一直是世界上公认的难题,21世纪初美国地质调查局的滑坡灾害减灾战略规划,将滑坡过程和诱发机理研究列为首要的任务,这不仅因为滑坡、泥石流形成机理和诱发机理研究是至今没有突破的难题,更重要的是它成为制约地质灾害预测预警和防灾、减灾研究的瓶颈问题。因此,长期以来,国内外许多地学专家、学者都将其作为攻克目标,潜心研究,取得了一些探索性的成果。
此外,还有学者提出滑坡产生于特定的工程地质与水文环境,是在以重力为主的自然营力作用下或在人类工程活动影响下发生发展的斜坡变形运动,是依附于其内在软弱结构面(带)的地表斜坡岩土体,在一定的地质力学机制下,失去原有平衡条件而产生以水平位移为主的顺坡移动现象。也有学者认为滑坡形成的原因是多方面的,有其内在因素和外在影响。具体包括以下几方面:1)滑坡区域岩石的岩性、结构及构造(岩石破碎,风化强烈,岩性软弱)是古滑坡复活的内部原因;2)地下水的作用;3)人类工程活动。
纵观各种不同的机理研究,工程滑坡的形成机理可概括为以下几方面:
——滑体的力学性质。岩体力学性质主要取决于岩体的地质特征及其所赋存的地质环境。研究结果表明,岩体力学参数主要与岩体结构特征、尺寸效应、赋存的应力条件、所处的应变状态以及赋存的渗流特征密切相关,岩体的力学性能对山体滑坡有着决定性的影响。
——工程和水文地质条件。如潜在的古滑坡、地下水等也会造成滑坡的发生。
——外界诱发因素。大气降雨、地表水和人类的各种工程活动等称滑坡的外界诱发因素。
3 监测技术
监测滑坡是为了具体了解和掌握滑坡演变过程,为滑坡的正确评价、预测、预报及治理工程提供可靠的资料和科学依据,同时,监测结果也是检验滑坡分析评价及治理工程效果的尺度。通过监测滑坡的变形特征与规律,预测、预报滑坡的边界条件、规模、滑动方向、破坏方式、大体时间及其危害性,并及时采取措施尽量或减轻灾害损失。
自20世纪60年代以来,以美国为代表开展了地质灾害监测预报技术的一系列研究。通过对滑坡、泥石流等10种自然灾害的研究,使减灾工作提高到前所未有的程度。美国、西欧等国采用遥感、GPS卫星定位及气象雷达及微震技术等监测手段对其地质灾害进行监测,以实现地质灾害的长期、中期和短期的预报。通过自动记录、储存、计算机处理和信息远传输,实现滑坡、泥石流等地质灾害的实时监测及预报。
3.1 滑坡监测原理和方法
在理论分析和实验室研究工作中,国内外已应用了多种方法,如三重蠕变曲线地图形分析方法、半对数曲线法和变形速度倒数法进行滑坡时间预测,测量地表破坏声响反射方法检测地表、地下水运动,这些方法都是离线式和非实时性的。在实地检测工作中,国内外滑坡灾害的监测主要采用了5种类型的监测技术与方法,即:宏观地质观测法、简易观测法、设站观测法、仪表观测法及自动遥测法。
3.2 滑坡监测技术的新进展
上述滑坡监测方法和仪器在实际应用中已十分成熟,但普遍存在的问题是数据的采集需要人工定期到现场进行,使得滑坡监测缺乏实时性。随着三维激光扫描技术、GPS一机多天线系统、INSAR(合成孔径雷达干涉测量)以及多传感器的集成等高新技术在滑坡监测与预测、预报领域的应用,将进一步提高滑坡灾害变形监测预报的精度。
滑坡的失稳破坏,都有一个从渐变到突变的发展过程,一般单凭人们的直觉是难以发现的,必须依靠精密的监测仪器和适宜的技术方法进行周密监测。借助监测来了解滑坡的实际状况及其稳定性,既为工程安全提供了科学依据,又对修改设计、指导施工提供了可靠资料,能帮助人类规避风险,将滑坡灾害损失降低到最小程度。滑坡监测技术的迅速发展,必将促进监测范围不断扩大、自动化系统、数据处理和资料分析系统、监测预报系统等技术方法日趋完善。
《矿业工程》2011,9(3)