Question

国内地质灾害防治科技研究现状与形势

Answer 1

10.2.1 研究现状

10.2.1.1 地质灾害调查评价

1991年以来，国家先后在31个省（区、市），开展了以地质灾害现状调查为主的1∶50万或1∶20万区域环境地质调查工作，编制了1∶500万中国地质灾害图系和1∶50万地质灾害图集。自1999年开始，开展了以威胁居民点的地质灾害为对象、以县（市）为单元的地质灾害调查与区划工作，截至2003年底，已完成约157万km²的545个县（市）的调查。基本查明全国各省（市）地质灾害灾种类型和分布。

在地质灾害评价的理论方法方面，晏同珍和殷坤龙（1987）利用二态变量的多元回归模型对汉江河谷安康、旬阳河段进行了滑坡空间预测；黄润秋等（1992）在三峡库区岸坡稳定性预测中应用了逻辑信息模型；许强和黄润秋（1994）以及周平根（1997）还将神经网络方法引入了斜坡和古滑坡稳定性空间预测。模糊数学方法也是目前地质灾害空间预测中理论成熟、应用较为广泛的方法之一。

2001年，成都理工大学完成了国土资源部重点项目“山区流域地质环境与地质灾害评价的GIS系统”，进一步促进了地质灾害危险性区划技术发展，初步实现了小流域崩塌和滑坡地质灾害的危险性区划。

在岩溶塌陷研究方面，中国地质科学院岩溶研究所先后开展了“中国南方岩溶塌陷研究”、“长江流域岩溶塌陷研究”和“中国北方岩溶塌陷研究”等项目，此外，有关单位还开展了“铁路沿线岩溶塌陷及防治”工作，基本摸清了我国岩溶塌陷发育的现状和宏观分布规律，确定了我国岩溶塌陷基本类型。岩溶所在1993年开展了以大型物理模型试验和渗透变形试验进行岩溶塌陷发育机理试验研究。从1997年起，开发了桂林、玉林和六盘水3个城市的岩溶塌陷地理信息系统，并对岩溶塌陷灾害风险进行了评估；2002年，岩溶所完成了“1∶400万全国地面塌陷风险区划”工作。

10.2.1.2 地质灾害监测预报技术

（1）地质灾害气象预警

2003年5月，在中国地质环境监测院主持全国地质灾害气象预警技术工作中，利用滑坡泥石流发生前15日降雨量建立临界过程降雨量预警判据模式图，并结合具体区域进行校正。确定针对特定地区α线（临界发生）和β线（暴发界线）为两条滑坡泥石流发生的临界降雨量线，α线以下的区域地质灾害发生的可能性小（接近α线可能性较大），α～β线之间的区域可能性大，β线以上的区域为警报区（可能性很大），三个区域代表了三个预报等级。在6～7月份的应用证明，对滑坡泥石流灾害的预警作用是明显的。

2002年，浙江省启动了“浙江省突发性地质灾害预警预报系统研究及应用示范”地方攻关项目，四川和浙江两省在探索突发性地质灾害的概率预警方面做了很多探索性工作。

2003年，科技部启动了“降雨诱发区域性滑坡灾害预警预报系统示范研究”攻关项目，在江西上饶地区，应用雷达遥感自动探测技术开展诱发滑坡的暴雨条件研究，并结合滑坡现场地面仪器监测，研究区域性滑坡灾害形成机理和预警预报模型。

（2）地质灾害监测预警

我国在上海、天津、苏州、西安等市已经建立了地面沉降监测预警网络，特别是上海市已经建立了集地下水、分层标、大地水准测量、GPS等常规监测与自动监测相互结合的地面沉降监测预警系统，达到了国际领先水平。

3S技术在三峡地质灾害监测方面取得了较大进展。“六五”至“九五”期间，原地质矿产部和国土资源部在三峡库区进行了多次遥感飞行，并广泛应用于地质灾害的监测预警领域之中，建立了基于遥感技术的有关地质灾害解释标准和规范；在库岸稳定性研究中，利用彩色红外航空照片对崩塌、滑坡进行了解译；2003年4月，中国地质调查局在库区进行了彩色红外航空摄影，获得了二期蓄水（坝前135m水位）前的地质环境本底值，并对地质灾害进行了解译。

1999年1月，国土资源部在三峡库区秭归-新滩段建立了“长江三峡库区崩塌、滑坡地质灾害监测工程试验（示范）区”，初步建立了库区地质灾害GPS基准网，在局部滑坡体上建立了单体监测网，并着重对GPS用于滑坡监测的可行性进行了系统和深入的研究。

1999年，国土资源部完成了“长江三峡库区崩塌、滑坡地质灾害监测工程试验（示范）区”示范工程之“地质灾害信息系统（GGIS）和预测预警系统”的建设。中国地质环境监测院完成了国土资源部2000年科技专项计划“长江三峡地质灾害监测与预报”之“三峡库区地质灾害信息系统（GHGIS）工程化开发”，并运用到库区19个县（市）及重大工程的地质灾害调查（付小林等，2003）。武汉大学完成了“长江三峡地质灾害监测与预报”之直接提取变形量的高精度、快速GPS解算软件开发项目。

从2002年开始，国家相关部门又投资1.5亿元全面系统地建立三峡库区地质灾害监测网络。目前，该项工作正处于实施阶段。

2002年，科技部设立了重点研究项目，由中国地质科学院地质力学所负责开展三峡库区地质灾害预警研究。项目采用雨量监测、地质调查、分维计算方法和GIS自动成图技术对地质灾害进行预测预警。

近年来，我国其他地区的地质灾害监测工作也取得了长足的进步。以四川雅安峡口滑坡为对象，应用GPS技术、钻孔倾斜仪、自动水位观测计、自动位移监测仪、TDR、排桩、自动雨量计等技术，开展了滑坡监测新技术新方法的研究，并采用自动传输技术对数据进行实时传输。在水电、铁路、公路、矿山等部门，已经对数十个乃至数百个单体滑坡位移（包括地表位移和深部位移）和孔隙水压力等指标进行了长时间监测，取得了许多宝贵数据。

在岩溶塌陷监测预测方面，通过进行岩溶塌陷的模型试验研究，得出岩溶水压力变化对塌陷具有重要的触发作用的结论，以此作为衡量塌陷发生的临界条件具有重要的预测意义（蒋小珍，1998）。2000年，岩溶研究所在广西桂林柘木镇建立了岩溶塌陷灾害监测站，主要监测塌陷的触发因素——岩溶管道裂隙系统水（气）压力的动态变化。一年多来的监测结果表明，新塌陷的产生与近一个月的岩溶水气压力的大幅变化有关。

10.2.1.3 地质灾害治理技术

自1992年以来，原地质矿产部进行了一系列地质灾害的调查、评价和防治工作，在地质灾害防治的地质工程理论研究、设计理论和设计方法上均积累了经验。特别是在进行备受世人关注的“长江三峡链子崖危岩治理”中，充分运用了计算机辅助设计技术，并开始进行参数化和智能化设计。在防治工程中，先后对三峡链子崖危岩体、四川万县豆芽棚滑坡、四川汉源滑坡、四川宜宾翠屏山滑坡等进行了预应力锚固防治工程，采用了大吨位预应力锚索、锚拉桩等技术。

1997～2003年，开展了“三峡工程库区移民迁建新址重大地质灾害防治研究”，对迁建区的岩溶及岩溶地质灾害、巴东组泥灰质岩石易滑层位的工程地质特征、工程库岸防护技术、库区人防工程对移民新址的危害、人工高边坡稳定性评价及防护技术方法、弃渣处置加筋土挡墙稳定性进行了深入研究，并初步建立了巫山和巴东县防治示范区，开展了基于治理的滑坡体开发利用的研究，在研究了国内外与滑坡防治设计与施工相关的技术规范和较为成熟的技术方法基础上，结合三峡库区特点，编制了《长江三峡工程库区滑坡防治工程设计与施工技术规程》。

我国在铁路、水电、公路和城市建设中，开展了大量滑坡、崩塌、泥石流治理工程技术的滑坡治理单项技术研究，建立了包括地表排水工程、地下排水工程、削方减载工程、扶壁反压工程、抗滑桩（键）、支撑桩工程、锚固工程和混凝土承重抗滑工程、注浆工程等的技术规程。

铁路泥石流防治中，采用明洞、隧道、渡槽、急流槽、重力拦挡坝及钢轨格栅坝等工程防治泥石流；运用模型试验对大型泥石流沟防治工程进行科学论证，使防治工程方案更加合理。

近年来，我国在公路崩塌和滑坡防治工程实践中，在崩塌和小型滑坡灾害治理工程中，应用了轻型网状防护系统与生物护坡系统相互配合的技术。如喷射厚层种植基材绿化，这是近年来发展起来的一种生物护坡系统，是运用机械将含有植物种子的有机基材喷射到坡面上，使坡面达到迅速恢复自然植被的一种新型护坡技术。它施工工艺简便，绿化效果好，对于坡度大于1∶0.5岩质边坡的治理效果尤为明显。

10.2.2 存在的问题

（1）缺少一套快速调查和评价的高新技术方法

快速调查识别技术（如高精度的遥感图像及其识别技术）较为落后。对地质灾害评价指标体系和技术方法，特别是3S技术的集成应用还有很大差距。

由于地质灾害的孕育发生和发育受多种因素影响和控制，发生的成因机理异常复杂，不仅不同种类的地质灾害（如滑坡、泥石流）控制因素和诱发因素差别较大，即使是同一类型的地质灾害，由于其所处的地质环境条件的差别（如我国的西南地区、东部地区、西部黄土地区等），外界因素（如降雨）诱发其发生的成因机理和临界值也差别较大，多方面的原因致使地质灾害的空间预测与危险性区划显得异常复杂，欲提出统一的具有普适性的地质灾害预测评价指标体系、模型及判据是不现实的，必须针对某一典型地区和各灾种制定不同的评价预测指标体系，选择确定不同的权重，采用不同的预测评价模型和判据，方能客观预测地质灾害。地质灾害评价的3S技术集成应用目前处于起步阶段，还需做大量深入细致的工作。

（2）地质灾害形成机理和诱发机理有待进一步深入研究

我国内地滑坡类型多，降雨型滑坡的成因机理各有特点，我国群发型滑坡和大型滑坡的形成机理还有待进一步深入研究。

绝大多数城市岩溶塌陷的发育都与地下水的活动密切相关，但临界值该如何确定?目前的物理模型试验主要的着眼点是塌陷机理的定性揭示，在观测方法上采用的都是人工方法，根本无法捕捉到塌陷发育过程中触发因素和主要影响因素的连续变化，无法对岩溶塌陷临界触发条件及其与主要影响因素关系进行定量分析。

（3）突发性地质灾害预警预报的准确率较低

受基础数据和滑坡泥石流统计样本数量限制，在空间和时间上预报的准确率均有待提高。特别是我国各地区的基本地质环境条件和相应的临界降雨量的关系研究不够，同时预测预报手段还相对较为落后，目前还基本处于人工预警或半人工半计算机化预警的阶段，离实现地质灾害预测预警过程的自动化、快速化还有较大的距离。

（4）地质灾害的监测技术落后

目前地质灾害的监测技术大多还依靠精度低、效率低、成本高的常规手段，对近年来发展起来的自动化程度高、精度高、相对成本小的新技术、新方法（如高精度全球定位系统GPS、高精度干涉综合孔径雷达遥感INSAR以及激光监测技术等）的推广应用不够。

由于在地质灾害监测方面起步较晚，大多是局限于点上的监测，仅有少量为区域性监测。在地质灾害监测网络优化和计算机网络应用方面，发展缓慢。

滑坡泥石流灾害的监测主要限于位移和孔隙水压力监测，而对有关演化状况的其他指标（如温度、水化学场、地应力、推力等）则很少有人顾及。同时，我国对滑坡泥石流灾害监测网的布置、监测仪器及精度要求等都缺乏统一的标准，使得监测数据可比性和共享性受到一定的限制。

在区域性地面沉降监测中合成孔径雷达干涉（INSAR）技术的应用研究方面还有待深入，利用IN-SAR技术所建立的地面沉降监测网在时间（频率）、空间（基岩标、分层标）、方法、密度等的优化方案和预警预报（模拟预测）方法与信息集成方面，是目前地面沉降监测预警亟须研究的重要课题。

（5）对潜在灾害体的早期识辨差，“灾后”研究普遍

由于现有的地质灾害调查主要是对危害村庄和城镇的，已经具有明显前兆的地质灾害进行的，对与其相关的影响因素分析不够，对地质灾害形成机理研究不够，因而造成对潜在灾害体的早期识辨差，对潜在的地质灾害点的预测能力不足，“灾后”研究较为普遍。

（6）地质灾害防治缺乏一整套标准

缺乏一套地质灾害灾情统计，调查、评价、勘查、设计、施工、治理、应急调查与处置的技术标准。

10.2.3 面临的形势

（1）积极开展地质灾害防治技术研究是我国经济建设和可持续发展的紧迫需求

随着国家西部大开发和可持续发展战略的实施，国家大型工程和规模经济建设的重点逐渐向中、西部地质环境较为脆弱的地区转移，特别是一些工程建设、新城市建设和小城镇建设面临越来越严重的地质灾害频繁发生的威胁。地质灾害对人类活动和生存条件的影响和威胁越来越明显，而人类工程活动诱发的地质灾害也越来越频繁，地质灾害防治已经成为我国经济建设和可持续发展的制约因素之一。地质灾害防治工作迫切需要地质灾害调查、监测预报和治理技术方法提供科技支撑。

（2）现代新技术及计算机和信息技术的发展为地质灾害防治研究提供了充分的技术保障

现代测量技术、信息技术、计算机技术等的快速发展，为地质灾害实时监测、各种信息的集成传输、灾害动态仿真模拟研究、预测预警模型研究、灾害预测预警系统研究和信息快速发布反馈系统研究提供了先进的技术支撑，为地质灾害监测预警和信息管理的研究与发展创造了前所未有的有利条件。

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