地質災害防治工程技術研發
A. 地質災害防治工程設計提綱
地質災害防治工程設計提綱主要包括下面幾個方面的內容。
（一）前言
主要介紹地質災害治理的任務依據———主管機關文件、文號；設計任務書及合同文號等；治理目標或目的與任務；治理的范圍、地質災害所處地區的自然地理概況、交通及社會經濟狀況；前人的工作成果與本次設計工作經過等。
（二）地質環境條件
主要介紹地質災害點及其周圍（或編圖范圍內）氣象水文、地層與岩漿岩、地質構造、地震與地殼穩定性、岩土體類型及其工程地質特性、水文地質條件、地質災害發育情況、人類工程活動對地質環境的影響等。
（三）地質災害的基本特徵及防治現狀
主要介紹地質災害的性質、類型、范圍、規模、機理、運動特徵、穩定性和發展趨勢，以及地質災害防治現狀、存在問題等。
（四）地質災害防治工程設計
主要介紹設計的標准和設計的依據；設計方案及其比選；按最終確定的方案進行設計（包括防治工程的平面布置、結構構造、穩定性驗算、質量檢驗等）；監測點的布設與監測內容、方法、手段、程序、時間、異常情況的處理等。
（五）地質災害防治工程的施工
主要介紹設計工程的施工方法、施工工藝技術要求及固定設備購置清單（名稱、規格型號及數量）、施工順序，以及施工的注意事項等。
（六）設計工作量及經費預算
根據防治工程的布置計算工作量，並按當地工程單價進行經費預算。
設計的附圖主要包括：地質災害防治工程平面布置圖、地質災害防治縱剖面圖、地質災害防治工程各單項工程斷面圖或施工圖。
上述設計提綱反映的是地質災害治理設計的基本內容，具體編制時可根據不同的地質災害種類、防治工作目的與任務、防治工作階段等，進行相應的增減。
B. 地質災害防治有哪些專業
地質災害是指抄由自然因素或人為活動引發的危害人民生命和財產安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等與地質作用有關的災害。
涉及的專業比較多,通常說的如大水工環(即水文地質\工程地質\環境地質),力學(岩土力學\材料力學\工程力學),岩土錨固技術,地質災害評估\勘察\設計\防治工程,測量學等。
C. 加強地質災害防治隊伍建設和科技創新
國土資源部成立以來，大部分監測機構在交通設施、信息系統建設方面有較大改善，但目前從總體來看，監測工作的基礎設施薄弱，技術方法還不夠先進和現代，監測設施仍主要是幾十年前採用的測繩、測鍾、羅盤，較為先進的是手持遙感定位儀，基本沒有滑坡監測儀、地裂縫監測儀等精密而現代的監測儀器。各級監測站之間，監測站與管理部門之間還沒有建立網路系統。現有的監測機構物質基礎及技術方法科技含量還不高，遠遠不能滿足實現《規劃》目標的需要，因此迫切需要改善監測機構的監測、交通、信息設施，實現監測隊伍「精兵」加「現代化裝備」。
國土資源部保定水文地質工程地質技術方法研究所等單位做過大量的監測新技術新方法研究。國際上也有較為先進的監測技術方法。但主要是由於同目前國家的投入及監測機構的經濟能力相比，價格昂貴，監測儀器在性能方面可能也還存在一定問題等原因而沒有被普遍使用。今後要加強成本低、方便有效的監測儀器的研製，加以推廣。
國土、鐵道、科學院、院校等的有關專家都在滑坡、地裂縫、地面沉降等地質災害的形成原因、形成機理方面做過大量研究，也有相當多的成果，為提高地質災害防治工作水平打下了良好的基礎。但目前的研究成果形不成理論和體系，地質災害防治中關鍵的技術問題、難題，如斜坡穩定性、岩溶分布區地面穩定性判別的宏觀標志、地質災害監測預報判據等諸多問題沒有解決。
應立足於「穩定隊伍、提高素質、改善裝備、提高成效」，不斷地加強我國地質環境監測隊伍建設。要逐步實現監測隊伍「精兵」加「現代化裝備」，重點是加強地質災害監測儀器、交通工具、通訊設備、信息系統建設，提高監測質量、預警預報水平與應急處置的能力，通過市場競爭等機制，促進地質災害防治相關單位不斷完善自我，提高防治工程技術水平。
充分利用現代科學技術方法和手段，提高地質災害綜合防治的能力。特別要做好致災地質體的綜合勘查、評價和評估，加強地質災害監測預報，提高災害信息採集和快速處理水平；發展信息網路、數字化等新技術，建立災害防治信息系統和信息共享機制；加強災害防治研究，提高抗災應急能力。
加強地質災害防治的科學技術研究。特別是要分輕重緩急解決地質災害防治中的關鍵技術問題、難題。近期首先要通過專門的研究，總結出斜坡穩定性、岩溶分布區地面穩定性判別的宏觀標志等，迅速提高群測群防的科技含量；其次，要在資料積累的基礎上，開展地質災害監測預報判據的研究，逐步使高科技的監測技術從試驗階段逐步過渡到實用階段；第三要逐步加強地質災害防治工程理論研究、致災地質作用過程模擬與過程式控制制研究，加快成本低而方便有效的地質災害監測儀器的研製與推廣，積極推廣新理論、新技術、新方法。
充分發揮科研單位與院校的技術力量，實行「產學研」相結合，組織科技攻關，解決地質災害防治工作中的難題。
加強國際合作與交流，吸收先進的地質災害防治理論和技術方法。
D. 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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E. 地質災害治理設計需要什麼資質要求
地質災害防治工程屬於工業工程，建築工程施工總承包資質分為特級、一級、二級、三級。根據工程規模和資金不同，所需資質也不同。
一級資質
可承擔單項合同額 3000 萬元以上的下列建築工程的施工：
（1）高度 200 米以下的工業、民用建築工程；
（2）高度 240 米以下的構築物工程。
二級資質
可承擔下列建築工程的施工：
（1）高度 100 米以下的工業、民用建築工程；
（2）高度 120 米以下的構築物工程；
（3）建築面積 4 萬平方米以下的單體工業、民用建築工程；
（4）單跨跨度 39 米以下的建築工程。
三級資質
可承擔下列建築工程的施工：
（1）高度 50 米以下的工業、民用建築工程；
（2）高度 70 米以下的構築物工程；
（3）建築面積 1.2 萬平方米以下的單體工業、民用建築工程；
（4）單跨跨度 27 米以下的建築工程。
(5)地質災害防治工程技術研發擴展閱讀：
影響或控制地質災害形成與發展的基礎環境和總體條件。它與地質災害形成條件既存在密切聯系又有一定區別。地質災害形成條件指的是造成地質災害的直接因素；地質災害背景指的是控制和影響地質災害的更高層次的基礎條件。地質災害背景由兩個系列組成：
①以地球動力活動為核心的自然背景；
②以人口、經濟、社會發展水平為核心的社會經濟背景。地質災害背景雖然不能直接決定一個具體災害事件的發生和發展,但從宏觀上控制了一個地區一種或多種地質災害的成災程度和變化的總體趨勢。因此研究地質災害背景條件是進行地質災害宏觀評價的重要內容
地質災害勘查不同於一般建築地基的岩土工程勘察，其特點至少包括如下幾方面。
（1)重視區域地質環境條件的調查，井從區域因素中尋找地質災害體的形成演化過程和主要作用因素。
（2）充分認識災害體的地質結構，從其結構出發研究其穩定性；
（3）重視變形原因的分析，並把它與外界誘發因素相聯系，研究主要誘發因素的作用特點與強度（靈敏度）。
（4）穩定性評價和防治工程設計參數有較大的不唯一性，霄表現為較強的離散性，應根據災害個體的特點與作用因素綜合確定，進行多狀態的模擬計算。
（5）目前尚未研究出具有昔適性的穩定性計算方法（也許並不存在），現有的方法都有較多的假定條件。
（6）勘查階段結束不等於勘查工作結束，後續的工作如監測或施工開挖常常能補充、修改勘查階段的認識，甚至完全改變以前的結論。因此，地質災害的勘查有者延續性特點，即使是非常認真詳細的工作，也不能過於希望畢其功於一役。
（7）地質災害勘查方法選擇是強讕應用經驗與技巧，尋求以最少的工作量和最低的投資，獲得最佳的勘查效果；
（8）勘查工作量確定的最基本原則是能夠查明地質體的形態結構特徵和變形破壞的作用因襄t滿足穩定性評價對有關參數的需求，而不拘於一般的勘察規程。
在此前提下，勘查工作量越少越好，使用的勘查方法越少越好，勘查設備越簡單越好，勘查周期越短越好。一般而言，勘查工作量依據地質災害體的規模、復雜程度和勘查技術方法的效果綜合確定。
（9）勘查隊伍是實現勘查目標、選擇合理勘查方法和優化勘查工作量的關鍵。從事地質災害勘查的工作實體應在地質技術^才，勘查設備和室內分析試驗等方面具備條件，井擁有相應的資質證書。
F. 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。
G. 地質災害預警系統研發
3.1.1 總體思路
3.1.1.1 基本認識
中國地域廣大，地質環境類型復雜多樣，斜坡岩土體含水狀態與滑坡泥石流事件發生的對應關系是復雜的，滑坡泥石流事件與降雨過程的關系具有離散性。因此，盡可能細化預警區域的劃分，對每個預警區的斜坡坡角、坡積層工程地質特徵、植被類型和人類活動方式進行系統研究，得出特定環境地質條件(地層岩性、地質結構、地貌形態、地表植被和人類工程經濟活動等)下引發地質災害的大氣降雨量臨界值，作為地質災害區域預警判據是可行的。
3.1.1.2 預警對象與預警重點區
降雨引發的區域突發性群發型地質災害:崩塌、滑坡、泥石流等。
預警重點區是:
1)威脅山區的鄉鎮、居民點，且無力搬遷的地區;
2)威脅重要工程如橋梁、水壩和電站等地區;
3)威脅線狀工程如公路、鐵路、輸油(氣)管線和輸電線路以及水上交通線等地區;
4)重要經濟區(發達經濟區、工礦區和農業區等);
5)重要自然保護區、自然景觀和人文景觀地區;
6)區域生態地質環境脆弱，且又必須開發的地區。
3.1.1.3 預警類型
突發性地質災害氣象預警可分為時間預警和空間預警兩種類型。
空間預警是比較明確地劃定在一定條件下(如根據長期氣象預報)，一定時間段內地質災害將要發生的地域或地點，主要適用於群發型;
時間預警是在空間預警的基礎上，針對某一具體地域或地點(單體)，給出地質災害在某一時段內或某一時刻將要發生的可能性大小，主要適用於單體如大型滑坡，並有群測群防網路或專業監測網路相配合。
空間預警是減輕區域性、全局性地質災害的有效手段。空間預警是基於地質災害的主要控制因素(如地層岩性、地質結構、地貌形態、地層突變等)和引發因素(如降雨、地震、冰雪消融、人為活動)開展工作，控制因素是基本條件，引發因素在不同地區或同一地區的不同地段常常表現出極大差異。
3.1.1.4 預警等級
根據《國土資源部和中國氣象局關於聯合開展地質災害氣象預報預警工作協議》，地質災害氣象預報預警分為5個等級:
1級，可能性很小;
2級，可能性較小;
3級，可能性較大;
4級，可能性大;
5級，可能性很大;
國家層次發布地質災害預警按以下考慮:
1～2級不發布預報，用綠色和藍色表示;
3級發布預報，用黃色表示;
4級發布預警，用橙色表示;
5級發布警報，用紅色表示。
3.1.1.5 預警時段與地域
預報預警時段是當日20時至次日20時。
預報預警地域是中華人民共和國領土范圍，暫不包括香港特別行政區、澳門特別行政區和台灣省。
3.1.1.6 技術路線
1)把全國劃分為若干預警區域。
2)確定預警判據。對每個預警區的歷史滑坡、泥石流事件和降雨過程的相關性進行統計分析，分別建立每個預警區的地質災害事件與臨界過程降雨量的統計關系圖，確定滑坡泥石流事件在一定區域暴發的不同降雨過程臨界值(低值、高值)，作為預警判據。
3)判定發生地質災害的可能性。接收到國家氣象中心發來的前期實際降雨量和次日預報降雨量數據後，對每個預警區疊加分析，根據判據圖初步判定發生地質災害的可能性。
4)判定預報預警等級。對判定發生地質災害可能性較大或以上等級的地區，結合該預警區降雨量、地質環境、生態環境和人類活動方式、強度等指標進行綜合判斷，從而對次日的降雨過程引發地質災害的空間分布進行預報或警報。
5)製作地質災害預警產品。
6)發送預警產品。將預警產品報請有關領導簽發後，發送國家氣象中心。
7)發布預警產品。國家氣象中心收到預警產品後，以國土資源部和中國氣象局的名義在中央電視台播出。同時，地質災害預警結果在中國地質環境網站上進行發布。
8)發布預警後，預警人員跟蹤校驗預警效果，總結提高預警准確率。
3.1.2 科學依據
根據1990～2002年對突發性地質災害的分類統計，發現持續降雨引發者占總發生量的65%，其中，局地暴雨引發者約占總發生量的43%，占持續降雨引發者總量的66%。也就是說，約2/3的突發性地質災害是由於大氣降雨直接引發的或是與氣象因素相關的，地質災害氣象預警工作是有科學依據的。
3.1.2.1 氣象因素引發地質災害的特點
1)區域性:一般在數百至數千平方公里內出現;單條泥石流的流域面積:≤0.6km2者11.9%;0.6～10km2者61.6%;10～50km2者22.4%。
2)群發性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一區域多災種呈群體出現。
3)同時性:巨大災難在數十分鍾—數小時內先後或同時出現。
4)暴發性:滑坡、特別是泥石流的發生具有突然暴發性，宏觀上完好的坡體突然滑塌或「奔流」;當地人稱為「渦旋炮」或「山扒皮」。如陝西省紫陽縣同一地點傷亡人員最多的聯合鄉魚泉村7組(瞬間造成37人遇難)是5個「渦旋炮」同時擊中的結果。
5)後續性:大型滑坡一般出現在降雨過程後期，甚至降雨結束後數天。
6)成災大:造成重大人員傷亡和各種財產損失。
3.1.2.2 氣象因素引發地質災害的成因
1)區域性持續降雨或暴雨使鬆散堆積層達到過飽和狀態。
2)成災地區地形陡峻，坡形變化復雜，坡度25°～70°。
3)地質上具備二元結構，上為鬆散堆積層，下為堅硬基岩，容易在二者的接觸處形成強大滲流帶。
4)鬆散堆積層厚度1～10m，一般1～4m。
5)一般植被覆蓋率較高，在強烈暴雨持續作用下起到滯水作用。
6)居民防災意識薄弱，房屋結構簡易，抗災強度低。房屋大多建在溪溝出山口地段，屬於泥石流的流通路徑。調查發現，雖然滑坡、泥石流災害具有暴發性，但多數地點仍有數小時至數分鍾的躲避時間，因防災基本知識缺乏，以致有的村民在搶運財物過程中喪生。
7)對大型滑坡滯後於降雨過程的機理缺乏科學認識。
3.1.2.3 來自統計學的認識
地質災害具有自然和社會的雙重屬性。理論研究與科學實踐均證明，地質災害具有可區劃性、可監測預警性。
1)分析發現，滑坡的發生在過程降雨量和降雨強度兩項參數中，存在著一個臨界值，當一次降雨的過程降雨量或降雨強度達到或超過此臨界值時，泥石流和滑坡等地質災害即成群出現。
2)不同地區具體一條溝谷的泥石流始發雨量區間為10～300mm，差異之大反映了地質條件、氣候條件等的差異。
3)在降雨過程的中後期或局地單點暴雨達到臨界值時出現突發性群發型泥石流、滑坡等地質災害，滑坡以小型者居多。
4)大型滑坡常在降雨過程後期或雨後數天內出現。
3.1.2.4 區域地質災害的時空分布
據20世紀90年代的調查，我國泥石流的時空分布頻率具有以下特點:
(1)泥石流頻率與地貌
3500m以上的高山佔9%;1000～3500m的中山佔56%;小於1000m的低山佔15%;黃土高原區佔11%。
(2)泥石流頻率與工程地質岩組
變質岩區佔43%;碎屑岩區佔32%;黃土區佔11%;岩漿岩區佔9%;碳酸鹽岩區佔7%。
(3)泥石流發生頻率與年平均降雨量(mm/a)
＜400區域佔10%;400～600區域佔16%;600～800區域佔18%;800～1000區域佔24%;1000～1400區域佔22%;＞1400區域佔10%
(4)泥石流暴發時間(月份)分布頻率
5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%
上述統計說明，泥石流主要分布在中低山地區;多出現在易於風化破碎的岩土分布區;年均降雨量過高或過低都不會暴發泥石流;發生時間主要出現在每年的6～8月。
3.1.3 中國地質災害氣象預警區劃
基於我國地質災害類型分布、全國氣候區劃和滑坡泥石流與區域降雨關系的各類研究文獻，編制中國地質災害氣象預警區劃圖。
3.1.3.1 資料依據
基於氣象因素的《中國地質災害氣象預警區劃圖(1∶500萬)》的編制主要依據以下資料:
1)中國泥石流及其災害危險區劃圖(1∶600萬)，
中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991
2)中國滑坡災害分布圖(1∶600萬)，
中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991
3)中國地質災害類型圖(1∶500萬)，
地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1991
4)中國泥石流災害圖(1∶600萬)，
地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1992
5)中國滑坡崩塌類型及分布圖(1∶600萬)，
地質礦產部環境地質研究所，1992
6)中國特殊類土及危害圖(1∶600萬)，
中國地質科學院水文地質工程地質研究所，1992
7)中國地形圖(立體，1∶600萬)，地圖科學研究所，1999
8)中華人民共和國氣候圖集，氣象出版社，2002
9)區域降雨資料與滑坡、泥石流關系的各類文獻
3.1.3.2 預警區劃分原則
根據研究需要，在此提出斜坡劃分原理:
1)滑坡和泥石流是在斜坡地區發生的;
2)區域分水嶺的兩坡氣象降雨條件和生態環境是不同的;
3)我國的最大斜坡是帕米爾高原—東海大陸架的多級多層次斜坡;
4)區域斜坡可分為三類:一類是分水嶺到海濱，如後界燕山—魯兒虎山，左界遼河，右界永定河/海河和前界渤海圈閉的區域;二類如大別山—淮河—黃河圈閉的區域;三類如四川盆地周緣區域。
一級區以全國性分水嶺或雪線為界，考慮長時間周期、大空間尺度的氣候區劃和地質地貌環境條件;
二級區主要以重大水系、區域分水嶺、區域氣候、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地質環境條件、斜坡表層岩土性質和年均降雨量分布。
3.1.3.3 預警區域劃分
本研究立足全國范圍，暫時提出兩級區劃，共劃分7個一級預警區，28個二級預警區，可以滿足初步工作要求(圖3.1)。
(1)預警區的地質災害特徵
A東北山地平原區
A1三江地區
圖3.1 中國地質災害氣象預警區劃圖(28個區)(台灣省專題資料暫缺)
佳木斯/牡丹江地區，氣象因素引發地質災害微弱。
A2東北平原
樺甸/敦化地區以及大興安嶺東麓，氣象因素引發地質災害較弱。
B大華北地區
B1遼南地區
遼東半島地區(千山)，氣象因素引發地質災害較嚴重。
B2京承地區
北京北部和河北承德地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
B3晉冀地區
太行山東麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。
B4山東丘陵
泰山和膠東地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。
B5豫西地區
靈寶/許昌之間和伏牛山北麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
B6皖蘇地區
大別山北麓和張八嶺地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
B7江浙地區
臨安/嵊州地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。
C中南山地丘陵區
C1閩浙地區
武夷山/九連山以東地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
C2江西地區
九嶺山和贛南地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
C3豫鄂地區
南陽、神農架、大洪山和大別山南麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。
C4湖南地區
湘西和湘南(雪峰山)地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
C5桂粵地區
桂西和兩廣北部地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
D西南中高山區
D1陝南地區
秦嶺南麓和大巴山北麓地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D2四川盆地
成都平原外的其他地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D3黔渝地區
黔北和重慶地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D4滇南地區
滇南和黔南部分地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D5川滇地區
川西、滇西和滇中地區，氣象因素(含高山融水)引發地質災害極嚴重。
E黃土高原區
E1呂梁地區
大同—太原—臨汾一線地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
E2陝北地區
陝北黃土高原地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
E3隴西地區
隴西和海東地區，氣象因素引發地質災害極嚴重。
F北方乾旱沙漠區
F1內蒙古東部地區
氣象因素引發地質災害輕微。
F2阿拉善地區
祁連山北麓、玉門/武威地區，氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。
F3南疆地區
天山南麓、阿爾金山北麓氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。
F4北疆地區
天山北麓氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害嚴重。
G青藏高原區
G1藏北地區
氣象因素引發地質災害輕微。
G2藏南地區
雅魯藏布江及支流流域氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害較嚴重;藏東南
暴雨引發地質災害嚴重。
(2)一級區域界線標志
A/F大興安嶺—七老圖山
漠河—鳳水山(1398)—古利牙山(1394)—太平嶺(1712)—興安嶺(1397)—巴代艾來(1540)—罕山(1936)—黃崗梁(2029)—七老圖山
A/B雲霧山—長白山
小五台山(2882)—赤城—雲霧山(2047)—七老圖山—阜新—鐵嶺—莫日紅山(1013)—白頭山
B/E太行山—中條山
小五台山(2882)—恆山(2017)—北台頂(3058)—陽曲山(2059)—歷山(2322)—華山(2160)
E/F毛毛山—靖邊—東勝—小五台
海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定邊—靖邊—榆林—東勝—豐鎮—小五台山(2882)
EB/DC秦嶺—伏牛山—大別山—括蒼山
海晏—龍羊峽—同仁—鳥鼠山(2609)—武山南—鳳縣—太白山(3767)—首陽山(2720)—秦嶺—華山(2160)—全寶山(2094)—老君山(2192)—太白頂(1140)—雞公山(744)—霍山(1774)—安慶—九華山(1342)—黃山(1873)—桐廬—括蒼山(1382)—北雁盪山(1057)
F/G阿爾金山—祁連山
公格爾山(7649)—慕士塔格山(7509)—賽圖拉—慕士山(6638)—烏孜塔格(6250)—九個達坂山(6303)—阿卡騰能山(4642)—阿爾金山(5798)—大雪山(5483)—祁連山(5547)—冷龍嶺(4849)—毛毛山(4070)
C/D老君山—梵凈山—岑王老山
老君山(2192)—武當山(1612)—大神農架(3053)—建始—來鳳(＞1000)—酉陽—梵凈山(2494)—佛頂山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富寧
D/G九寨溝—察隅
武山—九寨溝—雪寶頂(5588)—馬爾康—爐霍—新龍—巴塘—察隅
(3)二級區域界線
A1/A2小興安嶺—張廣才嶺—白頭山
呼瑪—大黑頂山(1047)—平頂山(1429)—大青山(944)—大禿頂子山(1690)—大石頭(1194)—甑峰山(1677)—白頭山
B1/B2下遼河
B2/B3永定河—海河
B3/B4黃河
B4/B5黃河故道
B5/B6淮河—黃河故道
B6/B7長江
C1/C2武夷山—九連山
黃山(1873)—玉京峰(1817)—黃崗山(2158)—白石峰(1858)—木馬山(1328)—九連山(1248)—龍門
C2/C34霍山—幕阜山—羅霄山脈
霍山(1774)—九江—九宮山(1543)—幕阜山(1596)—連雲山(1600)—武功山(1918)—井岡山—八面山(2042)—石坑埪(1902)
C3/C4長江
C124/C5南嶺山脈
雷公山(2179)—貓兒山(2142)—韭菜嶺(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龍門—飛雲頂(1282)—蓮花山(1336)—神泉港
D1/D23米倉山—大巴山
九頂山(4984)—廣元—米倉山—大巴山—大神農架(3053)
D2/D3長江—重慶—華鎣山—萬源北
D123/D5夾金山—大涼山
雪寶頂(5588)—九頂山(4984)—二郎山(3437)—貢嘎山(7556)—鏵頭尖(4791)—大涼山(3962)—長江—五蓮峰(2561)—陸家大營(2854)
D3/D4苗嶺山脈
陸家大營(2854)—黃果樹瀑布—惠水—雷公山(2179)
D4/D5烏蒙山—哀牢山—高黎貢山
陸家大營(2854)—黎山(2678)—馬龍—玉溪—哀牢山(3166)—貓頭山(3306)—高黎貢山—(3374)—尖高山(3302)
E1/E2呂梁山脈
岱海—管涔山—荷葉坪(2784)—黑茶山(2203)—關帝山(2831)—禹門口
E2/E3屈吳山—六盤山脈
景泰—屈吳山(2858)—六盤山(2928)—太白(2819)
F1/F2
古爾班烏蘭井—呼和巴什格(2364)—賀蘭山(3556)—香山
F2/F3
馬鬃山(2583)—大雪山(5483)
F3/F4天山山脈
托木爾峰(7443)—比依克山(7443)—天格爾峰(4562)—博格達峰(5445)—巴里坤山—托木爾提(4886)
G1/G2岡底斯山—念青唐古拉山脈
扎西崗—岡仁波齊峰(6656)—冷布岡日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦達—巴塘。
3.1.4 地質災害氣象預警判據研究
3.1.4.1 判據確定原則與資料依據
根據有限研究積累和歷史經驗，滑坡、泥石流的發生不但與當日激發降雨量有關，而且與前期過程降雨量關系密切，本項研究選定1d，2d，4d，7d，10d和15d過程降雨量等6個數據進行統計分析，期望對一個地區氣象因素引發滑坡、泥石流地質災害的原因與臨界雨量判據的確定具有全面認識。
本次研究的資料依據主要有兩方面:
1)中國地質環境監測院建立的全國地質災害調查資料庫中氣象因素引發的歷史滑坡泥石流災害數據(999個);
2)國家氣象中心根據中國地質環境監測院提供的滑坡、泥石流數據，整理提供了731個相關站點15d內歷史降雨量數據。
3.1.4.2 預警區的臨界降雨量判據研究
(1)不同降雨過程代表數據的選定
中國氣象局系統對日降雨量(Q)的預報是按當日20時到次日20時計算，而滑坡、泥石流事件可能發生在此24h的任一時段。
若災害事件在接近24時發生，則基本可對應1d(即當日)過程降雨量;若災害事件在次日0時以後的夜間發生，則對應前一日(2d)過程降雨量更符合實際。因此，本項研究選定的數據代表時段(日:24h)是:
1d過程降雨量:0≤Q1≤1
2d過程降雨量:1≤Q2≤2
4d過程降雨量:3≤Q4≤4
7d過程降雨量:6≤Q7≤7
10d過程降雨量:9≤Q10≤10
15d過程降雨量:14≤Q15≤15
(2)臨界過程降雨量預警判據圖的建立
根據滑坡泥石流與降雨關系的研究，製作滑坡泥石流與不同時段臨界降雨量關系散點圖，發現散點集中成帶分布，其上界可用β線表示，下界可用α線表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等過程降雨量，可以建立地質災害預警判據模式圖(圖3.2)。
圖中橫軸是時間(1～15d)，縱軸是相應的過程降雨量(mm)。我們規定，α線和β線為兩條滑坡、泥石流發生的臨界降雨量線，α線以下的A區為不預報區(1，2級，可能性小、較小)，α～β線之間的B區為地質災害預報區(3，4級，可能性較大、大)，β線以上的C區為地質災害警報區(5級，可能性很大)。
(3)預警區臨界降雨判據圖研究
在28個氣象預警區中，18個預警區可以形成完整的滑坡、泥石流發生的臨界降雨預警判據圖(上限值β線、下限值α線);10個預警區因缺乏資料尚不能形成判據圖，其中，A1，B5，F1和G24個區完全缺數據;B4，B6，E1，E2，F3和F46個區數據不全(只能形成α線或β線，甚至散點)。這10個區主要為滑坡、泥石流不發育區或人口稀疏地區，暫時對全國的預警工作效果影響不大。
圖3.2 預報判據模板圖
代表性數據及曲線舉例
A2東北平原
中國地質災害區域預警方法與應用
*3個樣本。
A2氣象預警區判據圖
B1遼南地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*9個樣本。
B1氣象預警區判據圖
C1閩浙地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*50個樣本。
C1氣象預警區判據圖
D1陝南地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*45個樣本。
D1氣象預警區判據圖
D5川滇地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*60個樣本。
D5氣象預警區判據圖
E3隴西地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*50個樣本。
E3氣象預警區判據圖
F2阿拉善地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*8個樣本。
F2氣象預警區判據圖
G1藏北地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*15個樣本。
G1氣象預警區判據圖
3.1.4.3 預警判據校正
為了提高預警精度，依據以下資料對預警區判據圖進行了校正:
1)中國大陸滑坡、泥石流與降雨關系的各類科技文獻;
2)歷年中國地質災害公報;
3)部分省(區、市)的地質災害年報;
4)全國縣(市)地質災害調查區劃成果資料(主要是福建省);
5)重點地區地質災害專項研究報告等。
檢索發現有13個預警區具有部分滑坡、泥石流與臨界過程降雨量研究資料，有15個預警區暫未收集到或完全缺乏研究資料。
13個具備部分研究資料的預警區分別整理成圖、表，可供確定相應預警區預警級別時參考，或與預警判據圖配合使用。
以C1區為例，見下表(圖3.3):
圖3.3 C1區地質災害點分布與臨界降雨量統計關系
3.1.5 預警尺度精度評價
3.1.5.1 預警尺度
(1)空間預警尺度
圖面表示3000km2(基於1∶500萬～1∶600萬地質災害預警區劃圖)。
(2)時間預警尺度
地災預警與氣象預警時間尺度同步。
3.1.5.2 預警精度評價
1)取決於氣象預報精度。目前全國性的氣象預報精度尚不高，特別是對引發泥石流影響明顯的局地單點暴雨的預報有待加強。
2)雨量站點代表性精度。地質災害氣象預警判據圖依賴於氣象站點經(緯)度和地質災害發生點的經(緯)度(距離)的接近程度。
本次資料地質災害災情點的經(緯)度與相鄰氣象站點的經(緯)度之差在0.3°～1.0°之內，也即相差40～50km，反映在平面上即存在約2000km2的誤差。
3)地質環境-氣象因素耦合機制的研究精度。地形坡度、植被、岩土類型、含水狀態、地表入滲和產流等的研究尚很薄弱。
4)人類活動方式、強度與斜坡變形破壞模式尚缺乏科學界定。
3.1.6 地質災害預警產品製作與發布
3.1.6.1 預警產品製作、簽批與發布
1)國家氣象中心提供全國每次降雨過程的天氣預報資料，每天16:00通過適當方式(E-mail)發送前期實際降雨量和次日預報降雨量數據;
2)中國地質環境監測院接到降雨量數據後，根據此數據和預警判據圖對各預警區發生地質災害的等級進行逐個分析和判定;
3)專家會商、分析判定預報預警結果，根據會商後的結果，做出空間預警，在預警圖上劃出預報或警報區，此稱預警產品;
4)領導審定、簽批預警產品;
5)經簽批的預警產品於當天16:30通過適當方式(E-mail)發回國家氣象中心;
6)國家氣象中心接收預警產品，並和天氣預報產品統一製作，配音;
7)中央電視台在當天晚上19:30新聞聯播後播出地質災害氣象預報或警報及等級;
8)預報或警報地區的有關省級地質環境監測總站應在預警發出24h至48h內，向中國地質環境監測院反饋預警效果校驗結果;
9)中國地質環境監測院分析研究預警效果校驗結果，改進預警判據，逐步提高預警精度。
3.1.6.2 預警產品發布形式
(1)中央電視台發布播出
預警產品署名:國土資源部
中國氣象局
模擬預報詞:
今天晚上到明天白天，××地區發生地質災害的可能性較大，請注意防範。
(2)中國地質環境信息網站發布
主要供專業人士和政府管理部門參考，跟蹤研究預警效果，討論研究預警方法與對策。
設計製作了地質災害氣象預警預報專用「符號」(圖3.4)。
圖3.4 地質災害氣象預報預警專用「符號」
從2005年開始，在中央電視台發布地質災害氣象預警預報信息圖片時，同時配發崩塌、滑坡和泥石流動畫，增強了地質災害預警信息的視覺沖擊力，也提高了地質災害氣象預報預警的社會影響力。
3.1.7 地質災害預警軟體系統
3.1.7.1 基於C語言的預警預報軟體
2004～2006年，模型採用第一代臨界雨量判據法，基於C語言的預警預報軟體。具備自動生成降雨等值線、雨量站點上自動計算預報等級、查看雨量站點雨量等功能(圖3.5)。缺點是無法自動成區、不具備GIS圖層操作功能。
圖3.5 基於C語言的第1套預警軟體Predmap抓圖
3.1.7.2 基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體
2007年，基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體，模型仍採用第一代臨界雨量判據法(圖3.6)。主要改進在於將軟體系統升級為基於GIS開發，且實現預警區的自動圈閉。缺點是ArcGIS軟體龐大，軟體操作、升級等方面不便。
圖3.6 基於ArcGIS的第2套預警軟體抓圖
H. 地質災害防治工程中的基本理論和幾個主要技術
首先，要明來確地質工程的自基本理論問題是什麼。著者認為，地質工程的基本理論是地質控制論。防治地質災害或對地質體失穩防治的認識有兩種觀點：①荷載支護體系觀點；②地質體改造觀點。而地質體改造觀點是十分重要的一種觀點，它的基礎理論就是地質控制論，它科學地提出防治地質體失穩的技術措施。地質體改造是地質工程理論的基本組成部分，地質體組成成分、地質體結構及地質環境條件則形成力的平衡。上述三者之一遭到破壞時，便可能產生失穩，對此可以通過改變其組成成分、結構、地質體賦存環境條件達到新的穩定狀態。
地質工程工作中常用的地質技術，可概括為以下6個方面：①鑽探技術；②物探技術：CT、電磁波層析、地質雷達等；③測試技術：綜合測孔、流變試驗、剛性壓機等；④監測技術：遙測、遙控、立體監測等；⑤地質體改造技術：灌漿、錨固、支擋工程等；⑥計算機技術：數值分析、模擬模擬、反分析、自動化控制等。
I. 地質災害防治工程評價的基本方法
一、地質災害防治工程評價的基本目的與內容
地質災害防治工程有兩種解釋。從廣義上看，地質災害防治既包括：區域地質自然環境治理；直接性地質災害的監測、預測、預報、預防和治理；還包括地質災害救災以及減災宣傳、減災法規等減災管理工作。從這個意義上說，地質災害防治是一項內容十分廣泛的系統工程。與此相區別的是狹義的地質災害防治工程。狹義的防治是針對某一個地質災害體或某一個較小范圍內的某種地質災害——如一個危岩、滑坡、泥石流或一個地區的岩溶塌陷、地面沉降、地裂縫等所實施的以限制地質災害活動和保護受災體為目的的直接性防治措施。這些措施主要包括上面已經介紹的工程措施，以及監測、預測、預報等措施。
廣義的地質災害防治工程不但包括的內容十分廣泛，而且還常常涉及廣泛的地區。為了更有效地減災、防災，促進地區經濟或區域經濟與資源、環境的協調發展，對此進行全面的分析評價，使其充分發揮作用，這無疑是非常必要的。但這種分析評價一般都需要結合地區或區域環境整治和經濟發展進行綜合研究。這種研究屬於區域環境－經濟研究范疇，不是本課題研究任務。這里所指的防治工程評價是對狹義的地質災害防治工程的分析評價，是針對某一具體災害對象防治措施的減災效果和經濟合理性進行分析評價。
地質災害防治工程評價的目的就是實現地質災害防治的最優化原則。如前所述，地質災害防治具有相對性特點。特別是對於我們這樣一個面積遼闊的大國，地質災害分布十分廣泛，不可能、也沒必要對所有的地質災害都進行全面的預防和治理；尤其是在國家和社會財力還非常有限的情況下，只能選擇少部分重點災害進行專門防治。因此，這就需要通過防治工程評價，對比不同災害防治項目的可能效益，在此基礎上規劃安排防治順序，確定優先防治項目，以便使有限的防治資金最充分的發揮作用。
地質災害防治工程評價除了為確定防治項目提供直接依據外，對於已經選定的防治項目要取得充分的防治效果，同樣有許多經濟問題和技術問題需要進一步地分析、評定。對於某一地區的地質災害可能有多種防治方法。因而首先應研究哪種或哪些方法最符合實際。它不但在措施上最為得力，而且經濟效益最佳。這就需要進行技術分析和經濟評價。此外，即使已經選擇了防治措施，但是在工程設計中，按照哪一級設防標准設計工程規模，既能夠有效地防治災害，保護受災體，又不致浪費資金，這也需要進行技術分析和經濟評價。例如，不同情況下泥石流災害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活動非常頻繁，而危害對象僅僅是少數散居在山區的農戶時，就不一定進行專門的工程防治，只需將這些農戶搬遷，安置到安全地區即可；然後結合植樹造林、水土保持進行環境治理，就可以收到既實現減災，又避免花費大量資金的效果。如果泥石流危害鐵路、公路安全，則應要根據實際情況採取不同的防治措施。如：局部改線，避開災害威脅；實施防護工程，保護鐵路、公路安全；治理泥石流，削弱其強度或導流至無交通設施分布地帶。如果泥石流危害重要企業或城鎮安全，就要實行包括生物工程、防護工程、治理工程在內的綜合防治措施。各種工程的設計標准，既要安全有效，又要經濟合理。因此，地質災害防治工程評價不僅是選擇防治項目的直接依據，而且也是項目防治方案優選的重要依據。
綜合上述，地質災害防治工程評價的基本內容和目的是：分析地質災害防治工程的科學性，評估地質災害防治工程的經濟效益，評價地質災害防治工程的可行性和合理性，為地質災害防治項目優選和方案優選提供依據。
二、地質災害防治工程評價方法
（一）地質災害防治工程的技術評價與經濟評價
根據地質災害防治工程評價內容，把它的評價方法相應地劃分為兩類。一類是技術評價，即：分析評價防治工程能否按照設計目標有效地扼制災害活動或者保護受災體；分析防治工程本身的結構、強度等是否符合規范或實際要求。技術評價主要是從自然科學角度綜合分析防治工程的可靠程度，評價它的功能或效果。第二類是經濟評價，即分析防治工程的經濟效益，從經濟學角度評價防治工程的合理性。技術評價和經濟評價雖然都是防治工程評價的不可缺少的方法，但由於不同地質災害技術評價的方法相差較大，而且在已有的勘查和研究工作中，對大部分地質災害防治工程已經形成了比較成熟的理論和方法，所以本課題僅進行防治工程的經濟評價分析。
（二）地質災害防治工程經濟評價核心指標及其特點
地質災害防治工程經濟評價的核心指標是防災經濟效益F（X）。效益是指某種經濟活動所獲得的成效與所付出的代價之比。生產產品的產業活動（如工業、農業）的效益是指產品的價值或利潤與產品成本的比值。房屋等工程建築效益指的是這些建築的價值與建築成本的比值。地質災害防治工程既不是生產性工程，也不是商品性工程。它的價值和經濟效益與一般工程具有不同的特點。主要有下列幾點：
1.間接性特點
在多種地質災害防治工程中，只有少數措施能產生直接效益。如為了治理泥石流災害實施生物工程，植樹造林，在一定時期後可得到一定收益。但這種收益只是一種附帶性的「副產品」。其主要效益是體現在保護了人民生命財產，減少了災害損失。所以，災害經濟學屬於守業經濟學。防災效益是通過「以負換正，減負為正、負負得正」的方式間接地反現出來。
2.潛在性特點
一般產品在投入使用以後，就為消費者所連續使用，其價值不間斷地發揮作用。但地質災害，特別是突發性地質災害，並不是每時每刻都在進行。所以，一般地質災害防治工程往往長時間地處於「待命」狀態，只有災害發生時，它才顯出「英雄本色」，發揮其「養兵千日，用兵一時」的功能。
3.長遠性特點
地質災害防治工程一般具有較長的使用期限，少則幾年，多則幾十年或上百年。除了在工程壽命期內產生效益外，有的地質災害經過一段時間的防治可基本消除。有的雖然沒能完全根治，但通過一定防治後，使地質災害防治地區的環境得到改善，走上了良性循環發展道路，逐步增強了防治地區自身的「免疫」功能，使地質災害不斷緩解，並最終消除。因此，其效益更是長遠無期的。
（三）地質災害防治工程經濟評價的基本要素
地質災害防治工程經濟評價的基本要素包括：災害危害強度（W（q）），即地質災害對受災體的威脅破壞程度；防災度（F（s）），即防治工程對災害的可能防禦程度；設防標准（F（b），即防治工程的設計防災能力；防災功能（F（g）），即防治工程可能實現的消災能力、對受災體的防護能力以及可能產生的其它作用；防災收益（F（y）），即用貨幣形式反映的防災功能；防災成本（F（c）），即亦稱防災投入，指防治工程所需要的材料、勞動等投入，在核算時可用貨幣反映。
（四）地質災害防治工程經濟效益核算方法
1.地質災害防治工程功能函數模型
如前所述，地質災害防治工程效益主要體現在減損作用，少數工程具有社會經濟增殖功能。因此，分別用損失函數（L（s））和增殖函數（I（s））來反映：
地質災害災情評估理論與實踐
（1）式表明，災害損失（L）隨防災度（S）的增大而減小。它在對災害無任何防治能力時，即S趨於0時，理論上災害破壞作用將無限延長，災害損失趨於極大值（無窮大）；當防災度趨於100%（或實際應用中出現S＞1的高冗餘度，即防治力度超過發災潛力）時，災害損失趨於零。
（2）式表明，防治工程的增殖作用（I）隨防災度（S）的增在而增大。但它並不是無限的，其最大值取決於防治工程所具有的最大增殖可容度。
L（S）和I（S）的代數和構成防治工程的防災功能函數。即：
地質災害災情評估理論與實踐
式中L（S）為負值。
圖8-1和8-2反映了上述各種關系。
圖8-1地質災害防治工程投入與災害損失關系
圖8-2地質災害防治工程投入與效益關系
2.地質災害防治工程經濟效益評價模型
地質災害防治效益採用投入產出法進行計算。
一是純收益法。即以產出與投入的差值反映防治工程的經濟效益：
地質災害災情評估理論與實踐
二是相對收益法。即以投入產出的比值（簡稱產投比）反映防治工程的經濟效益：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：F（x）1和F（x）2——防治工程在有效期內獲得的防治效益；
F（y）——防治工程在有效期內獲得的各種收益；
F（c）——按一定防災度和設防標准，規劃設計的防治工程的成本投入。
3.地質災害防治工程收益核算
如前所述，地質災害防治工程收益主要表現為減災收益，即實施防治工程後可能減少的災害損失。採用下列幾種方法進行核算。
（1）期望損失法減災收益等於無防治條件下的災害期望損失與防治條件下的期望損失之差。即：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：F（g）s——減災收益；
S（Z）——無防治條件下災害的期望損失；
S（F）——設計防治工程條件下災害的期望損失。
其評價核算方法見本報告第七章。S（F）與S（Z）所不同的是在期望損失評價模型中，災害活動概率（速率）、危害強度、危害范圍等要素值需根據防治工程的設計目標確定。
（2）防災度法根據防治工程設計目標所要達到的防災度計算減災收益。即
地質災害災情評估理論與實踐
式中F（S）為防災度。在這里指的是實施防治工程後使災害經濟損失減少的幅度（%）。
（3）比擬法同已經運行的同類防治工程進行比擬，概略地確定減災收益。即：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：k為修正系數；F（y）s´為同類工程的減災收益。
少數防治工程除主要取得減災收益外，還附帶有一定的增殖收益。對此，需根據收益性質進行核算。如農林牧產品收益可根據單位產品市場價核算。
防治工程的總收益為減災收益與增殖收益的總和。
4.地質災害防治工程成本核算
基本途徑是採用影子工程方法全成本核算防治工程的投入。
需要注意的是，防治工程投入是一種動態投入。所以，簡單地根據工程設計方案一次性地核算靜態投入就不能與以期望損失為基礎的減災收益相匹配，因而得不到合理的防治效益。
防治工程的動態投入首先表現在防治工程投入運行後，會隨著使用年限的延長而折舊壞損。因此，要麼降低效能，影響防災度；要麼需要維修，以基本保持其功能。在通常情況下，防治工程要進行經常性維修，因而要將維修費用連同初始成本一並計入工程投入。即防治工程投入等於初始成本加上維修費用。維修費用除了採用影子工程法進行測算外，還可以按照初始成本的一定比例進行核算。其比例數值可根據防治工程的使用年限，大致按折舊率的50%確定。
在核算防治工程投入時，除了需要考慮運行中的維修費用外，還需要考慮防治費用的折現情況。之所以如此，是因為我們在核算防治效益時，可能出現有關的不同要素（期望損失減少值、初始成本、防治費用等）的預測時間年份不同，那麼由於物價因素的影響，這些要素就不是「站在同一水平線上」，因而它們的可比性就將打折扣。基於這種情況，在核算防治工程投入時，需要根據利率變化進行貼現計算。其函數模型為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：PVr——防治工程投入費用的貼現值；
r——年名義利率；
t——時間（a）。
在離散的情況下，上式為：
地質災害災情評估理論與實踐
式中：i為年貼現利率。
（五）地質災害防治工程優化分析
如前所述，為了使有限的防治資金發揮最充分的減災效果，需根據最優化原則選擇防治項目和確定防治方案。所謂最優化原則，主要體現在三個方面，即：具有充分的科學性，符合地質災害防治特點和有關的規范、標准要求；在技術方法、財力、物力以及施工條件等方面切實可行；獲得最佳經濟效益。
防治工程的科學性、可行性主要通過技術分析進行評價。防治工程的經濟效益則是根據以上提供的方法進行分析評價。為了根據防治工程經濟評價結果，做好防治工程優選，對最優化理論和優選的基本方法進一步分析如下。
通常情況下，防治費用和防災度（或減災效果）互為消長關系。即防治投資增加，防治工程規模加大，防災度提高，災害損失下降。基於這種關系，為了有效地保護人民生命財產安全，當然是實施的防治工程越多、越可靠，減災效果越充分。但這顯然是不科學的，對於絕大多數地質災害防治工程來說，不可能片面追求防治效果，而不顧防治投入的多少。在這一矛盾面前最科學的選擇是實現防治效果與防治投入的最佳結合。
前面的圖8-1和圖8-2是根據多數實踐結果繪制的地質災害防治工程投入與災害損失和防治收益的一般變化關系。它表明，隨著防治工程投入的增加，雖然災害損失減少，收益增加，但它們都不是線性關系。當防治投入達到一定規模後，災害損失減少的幅度和防治收益增加的幅度會明顯降低，這意味著在此之前所進行的防治投入獲得的收益（產投差或產投比）明顯，而後的防治投入獲得的收益變小。因此，我們可以在對不同投資力度下防治工程經濟效益分析的基礎上，選擇預期損失或防治效益轉折部位O』的「臨界」投入F（c）』作為最佳投入。依此確定相應的防災度F（s）』及工程方案（圖8-3）。
圖8-3地質災害防治工程優化投入示意圖
當然，圖8-3顯示的是最理想的情況，實踐中的情況可能要復雜得多。有時所謂「臨界值」並不是一個點，而是一個區間，在這種情況下可採用該「臨界段」的平均值或最高值選擇防治方案。有時可能不存在「臨界點」或「臨界段」，在這種情況下只能根據不同設計方案的預期收益，直接分析對比後選擇最優防治方案。
在分析評價同一項目最優防治工程的基礎上，進一步對不同項目的最優方案進行分析對比，本著優中選優的原則，進行項目優選，編制防治規劃，排列防治順序。