地质灾害防治工程技术研发

A. 地质灾害防治工程设计提纲

地质灾害防治工程设计提纲主要包括下面几个方面的内容。

（一）前言

主要介绍地质灾害治理的任务依据———主管机关文件、文号；设计任务书及合同文号等；治理目标或目的与任务；治理的范围、地质灾害所处地区的自然地理概况、交通及社会经济状况；前人的工作成果与本次设计工作经过等。

（二）地质环境条件

主要介绍地质灾害点及其周围（或编图范围内）气象水文、地层与岩浆岩、地质构造、地震与地壳稳定性、岩土体类型及其工程地质特性、水文地质条件、地质灾害发育情况、人类工程活动对地质环境的影响等。

（三）地质灾害的基本特征及防治现状

主要介绍地质灾害的性质、类型、范围、规模、机理、运动特征、稳定性和发展趋势，以及地质灾害防治现状、存在问题等。

（四）地质灾害防治工程设计

主要介绍设计的标准和设计的依据；设计方案及其比选；按最终确定的方案进行设计（包括防治工程的平面布置、结构构造、稳定性验算、质量检验等）；监测点的布设与监测内容、方法、手段、程序、时间、异常情况的处理等。

（五）地质灾害防治工程的施工

主要介绍设计工程的施工方法、施工工艺技术要求及固定设备购置清单（名称、规格型号及数量）、施工顺序，以及施工的注意事项等。

（六）设计工作量及经费预算

根据防治工程的布置计算工作量，并按当地工程单价进行经费预算。

设计的附图主要包括：地质灾害防治工程平面布置图、地质灾害防治纵剖面图、地质灾害防治工程各单项工程断面图或施工图。

上述设计提纲反映的是地质灾害治理设计的基本内容，具体编制时可根据不同的地质灾害种类、防治工作目的与任务、防治工作阶段等，进行相应的增减。

B. 地质灾害防治有哪些专业

地质灾害是指抄由自然因素或人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等与地质作用有关的灾害。
涉及的专业比较多,通常说的如大水工环(即水文地质\工程地质\环境地质),力学(岩土力学\材料力学\工程力学),岩土锚固技术,地质灾害评估\勘察\设计\防治工程,测量学等。

C. 加强地质灾害防治队伍建设和科技创新

国土资源部成立以来，大部分监测机构在交通设施、信息系统建设方面有较大改善，但目前从总体来看，监测工作的基础设施薄弱，技术方法还不够先进和现代，监测设施仍主要是几十年前采用的测绳、测钟、罗盘，较为先进的是手持遥感定位仪，基本没有滑坡监测仪、地裂缝监测仪等精密而现代的监测仪器。各级监测站之间，监测站与管理部门之间还没有建立网络系统。现有的监测机构物质基础及技术方法科技含量还不高，远远不能满足实现《规划》目标的需要，因此迫切需要改善监测机构的监测、交通、信息设施，实现监测队伍“精兵”加“现代化装备”。

国土资源部保定水文地质工程地质技术方法研究所等单位做过大量的监测新技术新方法研究。国际上也有较为先进的监测技术方法。但主要是由于同目前国家的投入及监测机构的经济能力相比，价格昂贵，监测仪器在性能方面可能也还存在一定问题等原因而没有被普遍使用。今后要加强成本低、方便有效的监测仪器的研制，加以推广。

国土、铁道、科学院、院校等的有关专家都在滑坡、地裂缝、地面沉降等地质灾害的形成原因、形成机理方面做过大量研究，也有相当多的成果，为提高地质灾害防治工作水平打下了良好的基础。但目前的研究成果形不成理论和体系，地质灾害防治中关键的技术问题、难题，如斜坡稳定性、岩溶分布区地面稳定性判别的宏观标志、地质灾害监测预报判据等诸多问题没有解决。

应立足于“稳定队伍、提高素质、改善装备、提高成效”，不断地加强我国地质环境监测队伍建设。要逐步实现监测队伍“精兵”加“现代化装备”，重点是加强地质灾害监测仪器、交通工具、通讯设备、信息系统建设，提高监测质量、预警预报水平与应急处置的能力，通过市场竞争等机制，促进地质灾害防治相关单位不断完善自我，提高防治工程技术水平。

充分利用现代科学技术方法和手段，提高地质灾害综合防治的能力。特别要做好致灾地质体的综合勘查、评价和评估，加强地质灾害监测预报，提高灾害信息采集和快速处理水平；发展信息网络、数字化等新技术，建立灾害防治信息系统和信息共享机制；加强灾害防治研究，提高抗灾应急能力。

加强地质灾害防治的科学技术研究。特别是要分轻重缓急解决地质灾害防治中的关键技术问题、难题。近期首先要通过专门的研究，总结出斜坡稳定性、岩溶分布区地面稳定性判别的宏观标志等，迅速提高群测群防的科技含量；其次，要在资料积累的基础上，开展地质灾害监测预报判据的研究，逐步使高科技的监测技术从试验阶段逐步过渡到实用阶段；第三要逐步加强地质灾害防治工程理论研究、致灾地质作用过程模拟与过程控制研究，加快成本低而方便有效的地质灾害监测仪器的研制与推广，积极推广新理论、新技术、新方法。

充分发挥科研单位与院校的技术力量，实行“产学研”相结合，组织科技攻关，解决地质灾害防治工作中的难题。

加强国际合作与交流，吸收先进的地质灾害防治理论和技术方法。

D. 地质灾害防治工程中监测新技术的开发应用与展望

季伟峰

（中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都，610081）

【摘要】地质灾害防治工程中对地质灾害体的监测十分必要。本文简要介绍了我国当前地质灾害监测的主要方法及新技术在工程实践中的应用，指出了地质灾害监测工程实践中存在的主要问题，展望了我国在本领域技术发展的趋势。

【关键词】地质灾害监测技术应用展望

自然地质环境和人为活动是引发地质灾害的两大主要原因。在最近的20多年时间里，随着我国人口的增加，经济建设的快速发展，特别是基础设施建设规模的扩大，建设与用地的矛盾十分突出。植被的破坏严重，使山体滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害在全国许多地区频繁发生，严重阻碍了灾害发生地的经济建设和社会发展。

1我国主要的地质灾害形式及危害

1.1地质灾害及常见形式

地质灾害是指由自然地质作用和人为活动作用形成的，对人类生存和工程建设可能构成危害的各种特有的自然环境灾害的总称。

常见的地质灾害形式主要有6种，它们是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降，简称为崩、滑、流、塌、裂、沉。

1.2三峡库区的主要地质灾害

三峡水利工程建成后将产生巨大的经济效益和社会效益。但它的建设对库区的自然环境也带来一定的直接或潜在影响。三峡工程的一期蓄水、二期蓄水和新城镇的建设已经给库区带来了不少地质灾害问题。在淹没区的新城镇建设中，由于在选址时考虑地质环境因素不够，使有些新城镇从建设一开始就与地质灾害结下了“不解之缘”。主要表现形式为人为高切坡和深基坑诱发的滑坡和崩塌。湖北的巴东、秭归，重庆的巫山、奉节、云阳、万县等地在新城镇的建设中都引发了大量的地质灾害，如何趋利避害是摆在我们面前的重大课题。

1.3地质灾害的主要危害

地质灾害的危害是显而易见的。我国幅员辽阔，地质构造复杂，地貌千姿百态，山地和丘陵面积占国土总面积的2/3以上。全国34个省、直辖市、自治区以及特别行政区均存在着不同形式和不同程度的地质灾害，每年都要造成惨重的人员伤亡和财产损失。其中滑坡、泥石流和山洪等突发性地质灾害被定为国际减灾10年的主要灾种，由于这些灾害具有潜在性和突发性，一旦发生，来势凶猛，常造成断道、断航、构筑物损毁、人员伤亡和财产损失。在我国，每年丧生地质灾害的总人数达800～1000人，经济损失超过100亿元人民币。

1.4地质灾害监测的特点

（1）滑坡等变形体分布通常较为分散，成因机制复杂。开展监测工作前，需有一定前期地质环境勘察、研究工作基础；

（2）地质灾害体大多位于交通、通讯十分不便地区，电源接入也很困难；

（3）目前大多数监测以手动为主，数据汇交速度相对较慢，人工劳务成本较高；

（4）与大坝、桥梁、隧道等固定建筑物、构筑物的安全监测相比，地质灾害监测具有开放的监测边界，条件复杂，自动化监测和遥测等监测手段、监测仪器的选择、固定安装、运行等须注意仪器设备的环境适应性和抗干扰性能，保证正常使用和安全运行。

2地质灾害防治工程中监测的必要性

地质灾害防治工程的监测根据工程所处的不同阶段，可分为施工安全监测、防治效果监测和长期稳定性监测，目前一般简单地统称为监测。在以往的工作实践中经常发现，除经济原因外，在地质灾害的治理过程中存在一定的盲目性。有些地质灾害进行了治理，理由是认为它不稳定。有些没有进行治理，理由是认为它是稳定的。除一些简单粗糙的勘察资料外，几乎没有充分的证据证明一个变形体稳定与否，是否需要进行工程治理。如果对滑坡等变形体进行必要的监测，将会减少这种盲目性，收到事半功倍的效果。

2.1对于已采取工程措施的地质灾害体

对于已采取工程措施的地质灾害防治工程，在治理过程中，根据监测结果进行效果评价，指导施工，及时对设计进行修改；防治工程竣工后，随着周围环境条件的变化，约束条件也会发生变化。如锚索的腐蚀和松弛、地下水位变化、临空面加大、工程质量不高、巨大外力（如地震和大爆破）等，都有可能使一些已经治理过、暂时处于相对稳定的滑坡变形体重新失稳，如不进行持久的监测，它们具有更大的欺骗性和危险性，并非就可以高枕无忧，仍需通过必要的监测来评判它的治理效果和长期稳定性。

2.2对于未采取工程措施的地质灾害体

对于一些未经治理、而又具有潜在危害的地质灾害体，监测也是十分必要的。一些暂时没有资金进行工程整治但又对人民生命财产构成较大潜在威胁的大型滑坡变形体，以投资较小的监测工作来弥补是有效的方法和途径。通过有效的监测既可对其稳定性进行评价，监测结果又可为是否治理和如何治理提供设计依据。用监测的手段对滑坡等变形体进行有效的监控，是一项投资少、见效快的方法，目前已逐步被一些政府官员和业主所接受并推崇。他们也意识到用工程手段进行整治后应该用监测数据来验证，否则是盲目的。但目前仍有相当多的管理和设计部门只注重被动的治理和亡羊补牢，而不注重防患于未然。

3当前地质灾害监测的主要方法

以往作为监测工作的对象，主要是对一些重要的构筑物和大型建设工程的变形、位移、沉降等进行监测，如水利水电大坝、大型桥梁、重要厂房、大型地下隐蔽工程、矿山边坡和尾矿坝等。对复杂的地质灾害体进行监测，则是近些年才逐渐开始应用的，当前采用的主要监测方法有以下几种。

3.1地面绝对位移监测

绝对位移监测是最基本的常规监测方法，测量崩滑体测点的三维坐标，从而得出测点的三维变形位移量、位移方位与变形位移速率。主要使用经纬仪、水准仪、红外测距仪、激光准直仪、全站仪和GPS等，应用大地测量法来测得变形体上某点的三维坐标。

3.2地面相对位移监测

地面相对位移监测是量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化（张开、闭合、下沉、抬升、错动等）的一种常用的变形监测方法。主要用于对裂缝、崩滑带、采空区顶底板等部位的监测、沉降观测等，是位移监测的重要内容之一。目前常用的监测仪器有振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、变位计、收敛计等。

3.3钻孔深部位移监测

对于滑坡等变形地质体来讲，不仅要监测其地表位移，也要监测其深部位移，这样才能对整体的位移进行判断监测。方法是先在滑坡等变形体上钻孔并穿过滑带以下至稳定段，定向下入专用测斜管，管孔间环状间隙用水泥砂浆（适于岩体钻孔）或砂、土石（适于松散堆积体钻孔）回填固结测斜管；下入钻孔倾斜仪，以孔底为零位移点，向上按一定间隔（一般为0.5m或1m）测量钻孔内各深度点相对于孔底的位移量。常用的监测仪器有钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等。

3.4应力监测

对于滑坡等变形体不仅要监测其位移的变化，还需要监测其内部应力的变化。因为在地质体变形（或称运动）的过程中必定伴随着变形体内部应力变化和调整，所以监测应力的变化是十分必要的。常用的仪器有锚杆应力计、锚索应力计、振弦式土压力计等。

3.5水环境监测

对于崩滑体来讲，除了自然地质条件和人为扰动外，水是对滑坡的稳定状态起直接作用的最主要因素，所以对水环境（含过程降雨及降雨强度、地表水的流量、地下水位、渗流量、渗流压、孔隙水压力、地下水温度等）进行监测十分重要。常用的监测仪器有量水堰、遥测雨量计、测钟、电测水位计、遥测水位计、渗压计、渗流计、电测温度计等。

3.6地震监测

地震监测适用于所有的崩滑监测。地震力是作用于崩滑体的特殊荷载之一，因此对崩滑体的稳定性起着重要作用。当地质灾害位于地震高发区时，应经常及时收集附近地震台站资料；必要且条件许可时，可采用地震仪等监测区内及外围发生的地震强度、发震时间等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、评价地震作用对区内的崩滑体稳定性的影响。

3.7 人类相关活动监测

人类活动如掘洞采矿、削坡取土、爆破采石、加载及水利设施的运营等，往往造成人工型地质灾害或诱发产生地质灾害，在出现上述情况时，应予以监测并停止某项活动。对人类活动监测，应监测对崩滑体有影响的项目，监测其范围、强度、速度等。

3.8宏观地质调查监测

采用常规地质调查法，定期对崩滑体出现的宏观变形痕迹（如裂缝发生及发展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨胀、隆起、建筑物变形等）和与变形有关的异常现象（如地声、地下水异常等）进行调查记录。该法具有直观性强、适应性强、可信程度高的特点，为崩滑监测的主要手段，也是群测群防的主要内容。适用于所有崩滑体，具有准确的预报功能。

4监测新技术的研究与工程实践

4.1国外监测新技术的研究与应用

发达国家在岩土工程及地质灾害监测领域不但有传统的监测方法和仪器，近年来已将高新技术应用于地质灾害预测、预警工程。美国的PDI公司、Geokon公司、意大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德国Zeiss公司、日本尼康公司等在监测方法的创新和新技术的应用方面都处于领先地位。红外技术、激光技术、微波技术、光纤技术、格区式光栅技术、机电一体化、自动化技术、卫星通讯技术、计算机及人工智能等高新技术在监测技术方法和仪器的开发研究中得到了广泛的应用。可以这样讲，作为岩土工程监测一个分支的地质灾害监测及监测仪器，已经不是传统意义上的大地测量仪器，而是实现了传统方法和仪器与现代高新技术的完美结合，把监测仪器的技术水平推到了一个崭新的阶段，并正在向更高层次发展。国外具有代表性的产品有 Leica公司的TCR1800全站仪、TCR2003测量机器人、Geomos系统、DNA电子水准仪、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列电子水准仪、North America公司的钻孔多点位移计、Sicon公司的岩土工程监测系列仪器等。

4.2国内监测新技术的研究与应用

国内水电系统和国土资源部都开展了这方面的研究，如水利科学院、中科院有关院所、国土资源部技术方法研究所等。我所伴随着三峡工程的建设，在国土资源部的大力资助下，也开发了多种岩土工程及地质灾害防治监测仪器，如钻孔倾斜仪系列、应力测量系列、地面位移测量系列等监测仪器、多参数遥测系统等，还承担了科技部“崩滑地质灾害自动化监测系统”项目的研究，为测量仪器国产化做了大量的工作，产品在三峡库区和国家的重大工程中得到了较好的应用。我所近几年研究的成果并形成的产品主要有以下8项：

（1）DMY型激光隧道断面张敛测量系统；

（2）BYT型光纤崩滑体推力监测系统；

（3）DZQX新型多功能钻孔倾斜仪；

（4）崩塌无线自动化监测预报系统；

（5）PSD型微位移变形测量系统；

（6）MS型锚索（锚杆）测力系统；

（7）DHS型地层含水率仪；

（8）岩心定向与取心技术研究。

4.3工程监测实践

在研究开发的同时，我所用自己研究的成果积极参与国家重大基本建设工程的监测工作和三峡库区地质灾害防治的工程监测，取得了较好的经济效益和社会效益。最近几年承担的重大监测工程有：

（1）宝成复线清江大断面双线长隧道变形量测；

（2）成昆铁路电气化改造西昌南马鞍堡隧道变形量测；

（3）北京地铁复八线变形量测；

（4）上海地铁一号线人民广场站变形量测；

（5）青岛地铁试验段变形量测；

（6）成（都）—南（充）高速公路高陡边坡变形及量测；

（7）内（江）—宜（宾）高速公路高边坡变形量测；

（8）丹（东）—沈（阳）高速公路丹本（溪）段全线隧道验收工程；

（9）318国道二郎山—康定段 K2794+860～980滑坡的地面位移、深部位移及应力监测；

（10）奉节县、云阳县地质灾害监测工程。

5监测技术发展展望

（1）地质灾害的发生将更加频繁，危害程度更大，监测工作将受到更多的重视，监测成果应用将产生更大的社会效益。

（2）在我们的上级主管部门——中国地质调查局的支持下，我们的监测仪器研究及运行系统软件开发将会得到更多资助，并使我们的监测手段更加完备，登上一个新的台阶，具有更强的市场竞争能力。

（3）自动化监测和遥测是地质灾害监测的发展方向，但目前实施还有很多困难。

（4）地质灾害具有一定区域性，是一项公益性的事业，更需要政府的引导和支持。

6结语

通过几年的监测工程实践，目睹了不少由于忽视地质灾害的工程安全监测和失效工程而导致生命和财产的损失，也看到不少通过监测成功预报灾害而避免灾害发生的实例。在实行工程质量终生追究制的今天，对地质灾害及相关岩土工程的安全进行长期监测显得尤为重要和迫切。

监测工程是地质灾害防治工程体系的重要组成部分，不能重治轻防，应做到治理、防范、监测并重，有时甚至重于工程治理手段。

在一定时期内对滑坡变形体实施监测工程，可以节省大量的投资。

地质灾害防治工程应建立在科学监测的基础上，以监测指导设计、施工、工程效果评价，以科学的态度面对它，应从过去的凭经验和粗糙的勘察上升到定量阶段，只有这样，才能对滑坡变形体进行深入的认识和科学评价。

监测工作不是可有可无的，它是工程诊断的需要，是从事地质灾害研究和预测必不可少的一项工作。

防范重于救灾，监测胜于治理。

参考文献

[1]殷跃平等.地质工程设计支持系统与链子崖锚固设计.北京：地质出版社，1995

[2]黄润秋主编.高边坡稳定性的系统工程地质研究.成都：成都科技大学出版社，1991

[3]乔建平主编.滑坡减灾理论与实践.北京：科学出版社，1997

[4]唐邦兴主编.山洪泥石流滑坡灾害及防治.北京：科学出版社，1994

[5]国家技术监督局，建设部.工程测量规范.北京：中国计划出版社，2003

[6]国家技术监督局，建设部.工程岩体试验方法标准.北京：中国计划出版社，2001

[7]王永年，殷世华主编.岩土工程安全监测手册.北京：中国水利电力出版社，1999

[8]季伟峰主编.工程地质与地质工程.北京：地质出版社，1999.

E. 地质灾害治理设计需要什么资质要求

地质灾害防治工程属于工业工程，建筑工程施工总承包资质分为特级、一级、二级、三级。根据工程规模和资金不同，所需资质也不同。

一级资质

可承担单项合同额 3000 万元以上的下列建筑工程的施工：

（1）高度 200 米以下的工业、民用建筑工程；

（2）高度 240 米以下的构筑物工程。

二级资质

可承担下列建筑工程的施工：

（1）高度 100 米以下的工业、民用建筑工程；

（2）高度 120 米以下的构筑物工程；

（3）建筑面积 4 万平方米以下的单体工业、民用建筑工程；

（4）单跨跨度 39 米以下的建筑工程。

三级资质

可承担下列建筑工程的施工：

（1）高度 50 米以下的工业、民用建筑工程；

（2）高度 70 米以下的构筑物工程；

（3）建筑面积 1.2 万平方米以下的单体工业、民用建筑工程；

（4）单跨跨度 27 米以下的建筑工程。

(5)地质灾害防治工程技术研发扩展阅读：

影响或控制地质灾害形成与发展的基础环境和总体条件。它与地质灾害形成条件既存在密切联系又有一定区别。地质灾害形成条件指的是造成地质灾害的直接因素；地质灾害背景指的是控制和影响地质灾害的更高层次的基础条件。地质灾害背景由两个系列组成：

①以地球动力活动为核心的自然背景；

②以人口、经济、社会发展水平为核心的社会经济背景。地质灾害背景虽然不能直接决定一个具体灾害事件的发生和发展,但从宏观上控制了一个地区一种或多种地质灾害的成灾程度和变化的总体趋势。因此研究地质灾害背景条件是进行地质灾害宏观评价的重要内容

地质灾害勘查不同于一般建筑地基的岩土工程勘察，其特点至少包括如下几方面。

（1)重视区域地质环境条件的调查，井从区域因素中寻找地质灾害体的形成演化过程和主要作用因素。

（2）充分认识灾害体的地质结构，从其结构出发研究其稳定性；

（3）重视变形原因的分析，并把它与外界诱发因素相联系，研究主要诱发因素的作用特点与强度（灵敏度）。

（4）稳定性评价和防治工程设计参数有较大的不唯一性，霄表现为较强的离散性，应根据灾害个体的特点与作用因素综合确定，进行多状态的模拟计算。

（5）目前尚未研究出具有昔适性的稳定性计算方法（也许并不存在），现有的方法都有较多的假定条件。

（6）勘查阶段结束不等于勘查工作结束，后续的工作如监测或施工开挖常常能补充、修改勘查阶段的认识，甚至完全改变以前的结论。因此，地质灾害的勘查有者延续性特点，即使是非常认真详细的工作，也不能过于希望毕其功于一役。

（7）地质灾害勘查方法选择是强谰应用经验与技巧，寻求以最少的工作量和最低的投资，获得最佳的勘查效果；

（8）勘查工作量确定的最基本原则是能够查明地质体的形态结构特征和变形破坏的作用因襄t满足稳定性评价对有关参数的需求，而不拘于一般的勘察规程。

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，勘查设备越简单越好，勘查周期越短越好。一般而言，勘查工作量依据地质灾害体的规模、复杂程度和勘查技术方法的效果综合确定。

（9）勘查队伍是实现勘查目标、选择合理勘查方法和优化勘查工作量的关键。从事地质灾害勘查的工作实体应在地质技术^才，勘查设备和室内分析试验等方面具备条件，井拥有相应的资质证书。

F. 　地质灾害研究新进展

我国地质灾害研究工作一直是围绕着重大工程和重大建设需要而展开的，并且直到解放后才得以迅速发展。50～60年代，重点开展了西南及西北交通干线和三峡等水利枢纽的地质灾害调查（重点崩滑流），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预测和防治方面取得突破性进展，树立了我国地面沉降控制规范。进入80年代以来，我国地质灾害研究得到了空前的发展，并逐步开展了重点地区的地质灾害调查工作，编制了一系列地区性和全国性专门图件；对海城地震、新滩滑坡、元阳滑坡等进行了成功的预报、对东川和宁南泥石流和天津市区地面沉降实施了有效控制。特别是90年代以来，我国政府积极响应“国际减灾十年计划”，地质灾害研究得到进一步重视，开展了如“地震、地质灾害及城市减灾重大技术方法研究”等一批国家及省部级重点科技攻关项目的研究工作。这些都极大地推动了我国地质灾害研究工作的进一步开展。使得我国的地质灾害研究在勘察技术、预测预报水平、减灾防灾手段等方面逐步接近或达到了世界发达国家水平。总结近20年来我国地质灾害研究的成果，比较突出的有以下几个方面：

1.编制了一系列大型地质灾害图件

根据国家经济建设的需求，由原地矿部组织编制了一些全国性大比例尺的地质灾害调查图件，如1991出版的《中国地质灾害类型图》（1:500万）（葛中远主编），1992年出版的《中国地质环境图系》（中国水文地质工程地质勘察院主持编制），1996年出版的《中国分省地质灾害图集》（1∶60万～1∶500万）（段永侯主编）。这些图件从宏观上反映了我国地质灾害类型、区域分布特点及发生规律。是我国目前部署地质灾害勘察研究及制定防灾、减灾、环境保护政策和规划的主要科学依据。作为重要成果，在国内外也得到了广泛交流，在学术界有着重要的影响。

2.地面沉降防治工作取得突破性进展

进入80年代后，我国的地面沉降研究得到了空前的发展，其中以上海、天津的地面沉降研究卓见成效。在动态监测、沉降机理研究、预报模型以及降低地下水开采量和人工回灌等技术方面都取得了显著成绩，特别是在预测预报技术方面，地矿部水文地质工程地质研究所、岩溶地质研究所、上海地矿局和天津地矿局等单位，通过建立拟三维水流和一维地层压密的耦合模型，模拟地下水的水平垂直运动、含水层内外水量交换、弱透水层中水的压力变化以及动态过程中的一维固结压缩。计算评价在最优环境影响状态下，最大安全可采水资源及优化控制调度方案。对含水层在各种采灌条件下的变化规律及地面沉降幅度进行中长期预报。这些技术的研究与应用使我国地面沉降防治水平跨上了一个新的台阶，挤身于世界先进水平之列。

3.地质灾害信息系统建设空前繁荣

随着“3S”技术（地理信息系统、遥感技术和全球定位系统）的发展与成熟，以此为支撑技术的地质灾害信息系统和防灾决策支持系统建设取得长足进展。一大批各具特色的系统软件相继开发出来，使地质灾害的研究上升到一个新的水平。其中以由原地矿部水文地质工程地质研究所开发研制的“地质灾害预测防治智能决策系统”最具代表性，该系统以地质灾害预测防治为目标，将相关的数据库、图型库、模型库和知识库融为一个“四库一体”的耦联整体，实现了四者技术的有机集成，使系统具有空间数据管理、分析处理、空间建模与知识推理的分析功能。可对地质灾害进行时空演化预测、危险性区划、灾害经济评价以及减灾防灾对策选择的任务。在理论和技术上都取得了突破性进展，开创了建设大型地质灾害决策支持系统的先例。

4.地质灾害防治工程领域得到飞速发展

从1994年以来，国家每年投入了5000万元专项基金用于地质灾害治理，从而掀起了地质灾害治理工作的热潮，相继实施了对链子崖危岩体、黄腊石滑坡、豆芽棚滑坡、鸡冠岭崩塌等专项治理工程，形成了一支集勘察、设计、施工为一体的地质工程队伍，同时也使地质灾害防治工程作为专门的工程技术领域逐渐发展起来，形成了一套相对成熟的技术方法，尤其是由中国水文地质工程地质勘察院开发的“地质灾害防治工程设计支持系统”成功地应用于链子崖滑坡治理中，切实起到了灾害治理的示范作用。

5.一些新理论新方法的发展与应用

随着地质灾害研究工作的不断深入，一些新的理论与方法不断涌现，并逐步得到了学术界的认可，比较有代表性的有：

（1）滑坡过程模拟与过程控制理论技术。成都理工学院的黄润秋教授在岩土应力分析的基础上，对滑坡从其孕育、发展演化、激发成灾或防治控制进行全过程的计算机动态模拟。通过将现代数学-力学、非线性科学和计算机图形图像技术结合起来，对滑坡系统的全过程仿真模拟，直观地理性的分析灾害发生影响因素及其强度，再现灾害发生的全过程。从而将滑坡灾害定量化研究向前推进一步。

（2）地质灾害风险性评价理论与方法。在我国将风险性评价引入地质灾害研究工作中是从90年代开始的。到目前为止，地质灾害风险性评价作为一个相对独立的研究领域不断地发展和深化。其基本思想是在评价灾害自然危险性的同时，还考虑地区人口经济密度和抗灾性能等，即灾害区易损性分析，将地质灾害自然属性和社会属性结合起来，综合评价灾区地质灾害发展状况。经研院张梁等以崩塌滑坡、泥石流和岩溶塌陷为典型灾种进行了研究，建立了一套评价指标体系和模型方法，为该领域研究的深入开展提供了范例。

G. 地质灾害预警系统研发

3.1.1 总体思路

3.1.1.1 基本认识

中国地域广大，地质环境类型复杂多样，斜坡岩土体含水状态与滑坡泥石流事件发生的对应关系是复杂的，滑坡泥石流事件与降雨过程的关系具有离散性。因此，尽可能细化预警区域的划分，对每个预警区的斜坡坡角、坡积层工程地质特征、植被类型和人类活动方式进行系统研究，得出特定环境地质条件(地层岩性、地质结构、地貌形态、地表植被和人类工程经济活动等)下引发地质灾害的大气降雨量临界值，作为地质灾害区域预警判据是可行的。

3.1.1.2 预警对象与预警重点区

降雨引发的区域突发性群发型地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流等。

预警重点区是:

1)威胁山区的乡镇、居民点，且无力搬迁的地区;

2)威胁重要工程如桥梁、水坝和电站等地区;

3)威胁线状工程如公路、铁路、输油(气)管线和输电线路以及水上交通线等地区;

4)重要经济区(发达经济区、工矿区和农业区等);

5)重要自然保护区、自然景观和人文景观地区;

6)区域生态地质环境脆弱，且又必须开发的地区。

3.1.1.3 预警类型

突发性地质灾害气象预警可分为时间预警和空间预警两种类型。

空间预警是比较明确地划定在一定条件下(如根据长期气象预报)，一定时间段内地质灾害将要发生的地域或地点，主要适用于群发型;

时间预警是在空间预警的基础上，针对某一具体地域或地点(单体)，给出地质灾害在某一时段内或某一时刻将要发生的可能性大小，主要适用于单体如大型滑坡，并有群测群防网络或专业监测网络相配合。

空间预警是减轻区域性、全局性地质灾害的有效手段。空间预警是基于地质灾害的主要控制因素(如地层岩性、地质结构、地貌形态、地层突变等)和引发因素(如降雨、地震、冰雪消融、人为活动)开展工作，控制因素是基本条件，引发因素在不同地区或同一地区的不同地段常常表现出极大差异。

3.1.1.4 预警等级

根据《国土资源部和中国气象局关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》，地质灾害气象预报预警分为5个等级:

1级，可能性很小;

2级，可能性较小;

3级，可能性较大;

4级，可能性大;

5级，可能性很大;

国家层次发布地质灾害预警按以下考虑:

1～2级不发布预报，用绿色和蓝色表示;

3级发布预报，用黄色表示;

4级发布预警，用橙色表示;

5级发布警报，用红色表示。

3.1.1.5 预警时段与地域

预报预警时段是当日20时至次日20时。

预报预警地域是中华人民共和国领土范围，暂不包括香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省。

3.1.1.6 技术路线

1)把全国划分为若干预警区域。

2)确定预警判据。对每个预警区的历史滑坡、泥石流事件和降雨过程的相关性进行统计分析，分别建立每个预警区的地质灾害事件与临界过程降雨量的统计关系图，确定滑坡泥石流事件在一定区域暴发的不同降雨过程临界值(低值、高值)，作为预警判据。

3)判定发生地质灾害的可能性。接收到国家气象中心发来的前期实际降雨量和次日预报降雨量数据后，对每个预警区叠加分析，根据判据图初步判定发生地质灾害的可能性。

4)判定预报预警等级。对判定发生地质灾害可能性较大或以上等级的地区，结合该预警区降雨量、地质环境、生态环境和人类活动方式、强度等指标进行综合判断，从而对次日的降雨过程引发地质灾害的空间分布进行预报或警报。

5)制作地质灾害预警产品。

6)发送预警产品。将预警产品报请有关领导签发后，发送国家气象中心。

7)发布预警产品。国家气象中心收到预警产品后，以国土资源部和中国气象局的名义在中央电视台播出。同时，地质灾害预警结果在中国地质环境网站上进行发布。

8)发布预警后，预警人员跟踪校验预警效果，总结提高预警准确率。

3.1.2 科学依据

根据1990～2002年对突发性地质灾害的分类统计，发现持续降雨引发者占总发生量的65%，其中，局地暴雨引发者约占总发生量的43%，占持续降雨引发者总量的66%。也就是说，约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接引发的或是与气象因素相关的，地质灾害气象预警工作是有科学依据的。

3.1.2.1 气象因素引发地质灾害的特点

1)区域性:一般在数百至数千平方公里内出现;单条泥石流的流域面积:≤0.6km²者11.9%;0.6～10km²者61.6%;10～50km²者22.4%。

2)群发性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一区域多灾种呈群体出现。

3)同时性:巨大灾难在数十分钟—数小时内先后或同时出现。

4)暴发性:滑坡、特别是泥石流的发生具有突然暴发性，宏观上完好的坡体突然滑塌或“奔流”;当地人称为“涡旋炮”或“山扒皮”。如陕西省紫阳县同一地点伤亡人员最多的联合乡鱼泉村7组(瞬间造成37人遇难)是5个“涡旋炮”同时击中的结果。

5)后续性:大型滑坡一般出现在降雨过程后期，甚至降雨结束后数天。

6)成灾大:造成重大人员伤亡和各种财产损失。

3.1.2.2 气象因素引发地质灾害的成因

1)区域性持续降雨或暴雨使松散堆积层达到过饱和状态。

2)成灾地区地形陡峻，坡形变化复杂，坡度25°～70°。

3)地质上具备二元结构，上为松散堆积层，下为坚硬基岩，容易在二者的接触处形成强大渗流带。

4)松散堆积层厚度1～10m，一般1～4m。

5)一般植被覆盖率较高，在强烈暴雨持续作用下起到滞水作用。

6)居民防灾意识薄弱，房屋结构简易，抗灾强度低。房屋大多建在溪沟出山口地段，属于泥石流的流通路径。调查发现，虽然滑坡、泥石流灾害具有暴发性，但多数地点仍有数小时至数分钟的躲避时间，因防灾基本知识缺乏，以致有的村民在抢运财物过程中丧生。

7)对大型滑坡滞后于降雨过程的机理缺乏科学认识。

3.1.2.3 来自统计学的认识

地质灾害具有自然和社会的双重属性。理论研究与科学实践均证明，地质灾害具有可区划性、可监测预警性。

1)分析发现，滑坡的发生在过程降雨量和降雨强度两项参数中，存在着一个临界值，当一次降雨的过程降雨量或降雨强度达到或超过此临界值时，泥石流和滑坡等地质灾害即成群出现。

2)不同地区具体一条沟谷的泥石流始发雨量区间为10～300mm，差异之大反映了地质条件、气候条件等的差异。

3)在降雨过程的中后期或局地单点暴雨达到临界值时出现突发性群发型泥石流、滑坡等地质灾害，滑坡以小型者居多。

4)大型滑坡常在降雨过程后期或雨后数天内出现。

3.1.2.4 区域地质灾害的时空分布

据20世纪90年代的调查，我国泥石流的时空分布频率具有以下特点:

(1)泥石流频率与地貌

3500m以上的高山占9%;1000～3500m的中山占56%;小于1000m的低山占15%;黄土高原区占11%。

(2)泥石流频率与工程地质岩组

变质岩区占43%;碎屑岩区占32%;黄土区占11%;岩浆岩区占9%;碳酸盐岩区占7%。

(3)泥石流发生频率与年平均降雨量(mm/a)

＜400区域占10%;400～600区域占16%;600～800区域占18%;800～1000区域占24%;1000～1400区域占22%;＞1400区域占10%

(4)泥石流暴发时间(月份)分布频率

5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%

上述统计说明，泥石流主要分布在中低山地区;多出现在易于风化破碎的岩土分布区;年均降雨量过高或过低都不会暴发泥石流;发生时间主要出现在每年的6～8月。

3.1.3 中国地质灾害气象预警区划

基于我国地质灾害类型分布、全国气候区划和滑坡泥石流与区域降雨关系的各类研究文献，编制中国地质灾害气象预警区划图。

3.1.3.1 资料依据

基于气象因素的《中国地质灾害气象预警区划图(1∶500万)》的编制主要依据以下资料:

1)中国泥石流及其灾害危险区划图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

2)中国滑坡灾害分布图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

3)中国地质灾害类型图(1∶500万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1991

4)中国泥石流灾害图(1∶600万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1992

5)中国滑坡崩塌类型及分布图(1∶600万)，

地质矿产部环境地质研究所，1992

6)中国特殊类土及危害图(1∶600万)，

中国地质科学院水文地质工程地质研究所，1992

7)中国地形图(立体，1∶600万)，地图科学研究所，1999

8)中华人民共和国气候图集，气象出版社，2002

9)区域降雨资料与滑坡、泥石流关系的各类文献

3.1.3.2 预警区划分原则

根据研究需要，在此提出斜坡划分原理:

1)滑坡和泥石流是在斜坡地区发生的;

2)区域分水岭的两坡气象降雨条件和生态环境是不同的;

3)我国的最大斜坡是帕米尔高原—东海大陆架的多级多层次斜坡;

4)区域斜坡可分为三类:一类是分水岭到海滨，如后界燕山—鲁儿虎山，左界辽河，右界永定河/海河和前界渤海圈闭的区域;二类如大别山—淮河—黄河圈闭的区域;三类如四川盆地周缘区域。

一级区以全国性分水岭或雪线为界，考虑长时间周期、大空间尺度的气候区划和地质地貌环境条件;

二级区主要以重大水系、区域分水岭、区域气候、历史滑坡泥石流事件分布密度、地质环境条件、斜坡表层岩土性质和年均降雨量分布。

3.1.3.3 预警区域划分

本研究立足全国范围，暂时提出两级区划，共划分7个一级预警区，28个二级预警区，可以满足初步工作要求(图3.1)。

(1)预警区的地质灾害特征

A东北山地平原区

A₁三江地区

图3.1 中国地质灾害气象预警区划图(28个区)(台湾省专题资料暂缺)

佳木斯/牡丹江地区，气象因素引发地质灾害微弱。

A₂东北平原

桦甸/敦化地区以及大兴安岭东麓，气象因素引发地质灾害较弱。

B大华北地区

B₁辽南地区

辽东半岛地区(千山)，气象因素引发地质灾害较严重。

B₂京承地区

北京北部和河北承德地区，气象因素引发地质灾害严重。

B₃晋冀地区

太行山东麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

B₄山东丘陵

泰山和胶东地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

B₅豫西地区

灵宝/许昌之间和伏牛山北麓地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₆皖苏地区

大别山北麓和张八岭地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₇江浙地区

临安/嵊州地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

C中南山地丘陵区

C₁闽浙地区

武夷山/九连山以东地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₂江西地区

九岭山和赣南地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₃豫鄂地区

南阳、神农架、大洪山和大别山南麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

C₄湖南地区

湘西和湘南(雪峰山)地区，气象因素引发地质灾害严重。

C₅桂粤地区

桂西和两广北部地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

D西南中高山区

D₁陕南地区

秦岭南麓和大巴山北麓地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₂四川盆地

成都平原外的其他地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₃黔渝地区

黔北和重庆地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₄滇南地区

滇南和黔南部分地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₅川滇地区

川西、滇西和滇中地区，气象因素(含高山融水)引发地质灾害极严重。

E黄土高原区

E₁吕梁地区

大同—太原—临汾一线地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

E₂陕北地区

陕北黄土高原地区，气象因素引发地质灾害严重。

E₃陇西地区

陇西和海东地区，气象因素引发地质灾害极严重。

F北方干旱沙漠区

F₁内蒙古东部地区

气象因素引发地质灾害轻微。

F₂阿拉善地区

祁连山北麓、玉门/武威地区，气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₃南疆地区

天山南麓、阿尔金山北麓气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₄北疆地区

天山北麓气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害严重。

G青藏高原区

G₁藏北地区

气象因素引发地质灾害轻微。

G₂藏南地区

雅鲁藏布江及支流流域气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害较严重;藏东南

暴雨引发地质灾害严重。

(2)一级区域界线标志

A/F大兴安岭—七老图山

漠河—凤水山(1398)—古利牙山(1394)—太平岭(1712)—兴安岭(1397)—巴代艾来(1540)—罕山(1936)—黄岗梁(2029)—七老图山

A/B云雾山—长白山

小五台山(2882)—赤城—云雾山(2047)—七老图山—阜新—铁岭—莫日红山(1013)—白头山

B/E太行山—中条山

小五台山(2882)—恒山(2017)—北台顶(3058)—阳曲山(2059)—历山(2322)—华山(2160)

E/F毛毛山—靖边—东胜—小五台

海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定边—靖边—榆林—东胜—丰镇—小五台山(2882)

EB/DC秦岭—伏牛山—大别山—括苍山

海晏—龙羊峡—同仁—鸟鼠山(2609)—武山南—凤县—太白山(3767)—首阳山(2720)—秦岭—华山(2160)—全宝山(2094)—老君山(2192)—太白顶(1140)—鸡公山(744)—霍山(1774)—安庆—九华山(1342)—黄山(1873)—桐庐—括苍山(1382)—北雁荡山(1057)

F/G阿尔金山—祁连山

公格尔山(7649)—慕士塔格山(7509)—赛图拉—慕士山(6638)—乌孜塔格(6250)—九个达坂山(6303)—阿卡腾能山(4642)—阿尔金山(5798)—大雪山(5483)—祁连山(5547)—冷龙岭(4849)—毛毛山(4070)

C/D老君山—梵净山—岑王老山

老君山(2192)—武当山(1612)—大神农架(3053)—建始—来凤(＞1000)—酉阳—梵净山(2494)—佛顶山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富宁

D/G九寨沟—察隅

武山—九寨沟—雪宝顶(5588)—马尔康—炉霍—新龙—巴塘—察隅

(3)二级区域界线

A₁/A₂小兴安岭—张广才岭—白头山

呼玛—大黑顶山(1047)—平顶山(1429)—大青山(944)—大秃顶子山(1690)—大石头(1194)—甑峰山(1677)—白头山

B₁/B₂下辽河

B₂/B₃永定河—海河

B₃/B₄黄河

B₄/B₅黄河故道

B₅/B₆淮河—黄河故道

B₆/B₇长江

C₁/C₂武夷山—九连山

黄山(1873)—玉京峰(1817)—黄岗山(2158)—白石峰(1858)—木马山(1328)—九连山(1248)—龙门

C₂/C₃₄霍山—幕阜山—罗霄山脉

霍山(1774)—九江—九宫山(1543)—幕阜山(1596)—连云山(1600)—武功山(1918)—井冈山—八面山(2042)—石坑埪(1902)

C₃/C₄长江

C₁₂₄/C₅南岭山脉

雷公山(2179)—猫儿山(2142)—韭菜岭(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龙门—飞云顶(1282)—莲花山(1336)—神泉港

D₁/D₂₃米仓山—大巴山

九顶山(4984)—广元—米仓山—大巴山—大神农架(3053)

D₂/D₃长江—重庆—华蓥山—万源北

D₁₂₃/D₅夹金山—大凉山

雪宝顶(5588)—九顶山(4984)—二郎山(3437)—贡嘎山(7556)—铧头尖(4791)—大凉山(3962)—长江—五莲峰(2561)—陆家大营(2854)

D₃/D₄苗岭山脉

陆家大营(2854)—黄果树瀑布—惠水—雷公山(2179)

D₄/D₅乌蒙山—哀牢山—高黎贡山

陆家大营(2854)—黎山(2678)—马龙—玉溪—哀牢山(3166)—猫头山(3306)—高黎贡山—(3374)—尖高山(3302)

E₁/E₂吕梁山脉

岱海—管涔山—荷叶坪(2784)—黑茶山(2203)—关帝山(2831)—禹门口

E₂/E₃屈吴山—六盘山脉

景泰—屈吴山(2858)—六盘山(2928)—太白(2819)

F₁/F₂

古尔班乌兰井—呼和巴什格(2364)—贺兰山(3556)—香山

F₂/F₃

马鬃山(2583)—大雪山(5483)

F₃/F₄天山山脉

托木尔峰(7443)—比依克山(7443)—天格尔峰(4562)—博格达峰(5445)—巴里坤山—托木尔提(4886)

G₁/G₂冈底斯山—念青唐古拉山脉

扎西岗—冈仁波齐峰(6656)—冷布冈日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦达—巴塘。

3.1.4 地质灾害气象预警判据研究

3.1.4.1 判据确定原则与资料依据

根据有限研究积累和历史经验，滑坡、泥石流的发生不但与当日激发降雨量有关，而且与前期过程降雨量关系密切，本项研究选定1d，2d，4d，7d，10d和15d过程降雨量等6个数据进行统计分析，期望对一个地区气象因素引发滑坡、泥石流地质灾害的原因与临界雨量判据的确定具有全面认识。

本次研究的资料依据主要有两方面:

1)中国地质环境监测院建立的全国地质灾害调查数据库中气象因素引发的历史滑坡泥石流灾害数据(999个);

2)国家气象中心根据中国地质环境监测院提供的滑坡、泥石流数据，整理提供了731个相关站点15d内历史降雨量数据。

3.1.4.2 预警区的临界降雨量判据研究

(1)不同降雨过程代表数据的选定

中国气象局系统对日降雨量(Q)的预报是按当日20时到次日20时计算，而滑坡、泥石流事件可能发生在此24h的任一时段。

若灾害事件在接近24时发生，则基本可对应1d(即当日)过程降雨量;若灾害事件在次日0时以后的夜间发生，则对应前一日(2d)过程降雨量更符合实际。因此，本项研究选定的数据代表时段(日:24h)是:

1d过程降雨量:0≤Q₁≤1

2d过程降雨量:1≤Q₂≤2

4d过程降雨量:3≤Q₄≤4

7d过程降雨量:6≤Q₇≤7

10d过程降雨量:9≤Q₁₀≤10

15d过程降雨量:14≤Q₁₅≤15

(2)临界过程降雨量预警判据图的建立

根据滑坡泥石流与降雨关系的研究，制作滑坡泥石流与不同时段临界降雨量关系散点图，发现散点集中成带分布，其上界可用β线表示，下界可用α线表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等过程降雨量，可以建立地质灾害预警判据模式图(图3.2)。

图中横轴是时间(1～15d)，纵轴是相应的过程降雨量(mm)。我们规定，α线和β线为两条滑坡、泥石流发生的临界降雨量线，α线以下的A区为不预报区(1，2级，可能性小、较小)，α～β线之间的B区为地质灾害预报区(3，4级，可能性较大、大)，β线以上的C区为地质灾害警报区(5级，可能性很大)。

(3)预警区临界降雨判据图研究

在28个气象预警区中，18个预警区可以形成完整的滑坡、泥石流发生的临界降雨预警判据图(上限值β线、下限值α线);10个预警区因缺乏资料尚不能形成判据图，其中，A₁，B₅，F₁和G₂4个区完全缺数据;B₄，B₆，E₁，E₂，F₃和F₄6个区数据不全(只能形成α线或β线，甚至散点)。这10个区主要为滑坡、泥石流不发育区或人口稀疏地区，暂时对全国的预警工作效果影响不大。

图3.2 预报判据模板图

代表性数据及曲线举例

A₂东北平原

中国地质灾害区域预警方法与应用

*3个样本。

A₂气象预警区判据图

B₁辽南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*9个样本。

B₁气象预警区判据图

C₁闽浙地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

C₁气象预警区判据图

D₁陕南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*45个样本。

D₁气象预警区判据图

D₅川滇地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*60个样本。

D₅气象预警区判据图

E₃陇西地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

E₃气象预警区判据图

F₂阿拉善地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*8个样本。

F₂气象预警区判据图

G₁藏北地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*15个样本。

G₁气象预警区判据图

3.1.4.3 预警判据校正

为了提高预警精度，依据以下资料对预警区判据图进行了校正:

1)中国大陆滑坡、泥石流与降雨关系的各类科技文献;

2)历年中国地质灾害公报;

3)部分省(区、市)的地质灾害年报;

4)全国县(市)地质灾害调查区划成果资料(主要是福建省);

5)重点地区地质灾害专项研究报告等。

检索发现有13个预警区具有部分滑坡、泥石流与临界过程降雨量研究资料，有15个预警区暂未收集到或完全缺乏研究资料。

13个具备部分研究资料的预警区分别整理成图、表，可供确定相应预警区预警级别时参考，或与预警判据图配合使用。

以C₁区为例，见下表(图3.3):

图3.3 C₁区地质灾害点分布与临界降雨量统计关系

3.1.5 预警尺度精度评价

3.1.5.1 预警尺度

(1)空间预警尺度

图面表示3000km²(基于1∶500万～1∶600万地质灾害预警区划图)。

(2)时间预警尺度

地灾预警与气象预警时间尺度同步。

3.1.5.2 预警精度评价

1)取决于气象预报精度。目前全国性的气象预报精度尚不高，特别是对引发泥石流影响明显的局地单点暴雨的预报有待加强。

2)雨量站点代表性精度。地质灾害气象预警判据图依赖于气象站点经(纬)度和地质灾害发生点的经(纬)度(距离)的接近程度。

本次资料地质灾害灾情点的经(纬)度与相邻气象站点的经(纬)度之差在0.3°～1.0°之内，也即相差40～50km，反映在平面上即存在约2000km²的误差。

3)地质环境-气象因素耦合机制的研究精度。地形坡度、植被、岩土类型、含水状态、地表入渗和产流等的研究尚很薄弱。

4)人类活动方式、强度与斜坡变形破坏模式尚缺乏科学界定。

3.1.6 地质灾害预警产品制作与发布

3.1.6.1 预警产品制作、签批与发布

1)国家气象中心提供全国每次降雨过程的天气预报资料，每天16:00通过适当方式(E-mail)发送前期实际降雨量和次日预报降雨量数据;

2)中国地质环境监测院接到降雨量数据后，根据此数据和预警判据图对各预警区发生地质灾害的等级进行逐个分析和判定;

3)专家会商、分析判定预报预警结果，根据会商后的结果，做出空间预警，在预警图上划出预报或警报区，此称预警产品;

4)领导审定、签批预警产品;

5)经签批的预警产品于当天16:30通过适当方式(E-mail)发回国家气象中心;

6)国家气象中心接收预警产品，并和天气预报产品统一制作，配音;

7)中央电视台在当天晚上19:30新闻联播后播出地质灾害气象预报或警报及等级;

8)预报或警报地区的有关省级地质环境监测总站应在预警发出24h至48h内，向中国地质环境监测院反馈预警效果校验结果;

9)中国地质环境监测院分析研究预警效果校验结果，改进预警判据，逐步提高预警精度。

3.1.6.2 预警产品发布形式

(1)中央电视台发布播出

预警产品署名:国土资源部

中国气象局

模拟预报词:

今天晚上到明天白天，××地区发生地质灾害的可能性较大，请注意防范。

(2)中国地质环境信息网站发布

主要供专业人士和政府管理部门参考，跟踪研究预警效果，讨论研究预警方法与对策。

设计制作了地质灾害气象预警预报专用“符号”(图3.4)。

图3.4 地质灾害气象预报预警专用“符号”

从2005年开始，在中央电视台发布地质灾害气象预警预报信息图片时，同时配发崩塌、滑坡和泥石流动画，增强了地质灾害预警信息的视觉冲击力，也提高了地质灾害气象预报预警的社会影响力。

3.1.7 地质灾害预警软件系统

3.1.7.1 基于C语言的预警预报软件

2004～2006年，模型采用第一代临界雨量判据法，基于C语言的预警预报软件。具备自动生成降雨等值线、雨量站点上自动计算预报等级、查看雨量站点雨量等功能(图3.5)。缺点是无法自动成区、不具备GIS图层操作功能。

图3.5 基于C语言的第1套预警软件Predmap抓图

3.1.7.2 基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件

2007年，基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件，模型仍采用第一代临界雨量判据法(图3.6)。主要改进在于将软件系统升级为基于GIS开发，且实现预警区的自动圈闭。缺点是ArcGIS软件庞大，软件操作、升级等方面不便。

图3.6 基于ArcGIS的第2套预警软件抓图

H. 地质灾害防治工程中的基本理论和几个主要技术

首先，要明来确地质工程的自基本理论问题是什么。著者认为，地质工程的基本理论是地质控制论。防治地质灾害或对地质体失稳防治的认识有两种观点：①荷载支护体系观点；②地质体改造观点。而地质体改造观点是十分重要的一种观点，它的基础理论就是地质控制论，它科学地提出防治地质体失稳的技术措施。地质体改造是地质工程理论的基本组成部分，地质体组成成分、地质体结构及地质环境条件则形成力的平衡。上述三者之一遭到破坏时，便可能产生失稳，对此可以通过改变其组成成分、结构、地质体赋存环境条件达到新的稳定状态。

地质工程工作中常用的地质技术，可概括为以下6个方面：①钻探技术；②物探技术：CT、电磁波层析、地质雷达等；③测试技术：综合测孔、流变试验、刚性压机等；④监测技术：遥测、遥控、立体监测等；⑤地质体改造技术：灌浆、锚固、支挡工程等；⑥计算机技术：数值分析、仿真模拟、反分析、自动化控制等。

I. 　地质灾害防治工程评价的基本方法

一、地质灾害防治工程评价的基本目的与内容

地质灾害防治工程有两种解释。从广义上看，地质灾害防治既包括：区域地质自然环境治理；直接性地质灾害的监测、预测、预报、预防和治理；还包括地质灾害救灾以及减灾宣传、减灾法规等减灾管理工作。从这个意义上说，地质灾害防治是一项内容十分广泛的系统工程。与此相区别的是狭义的地质灾害防治工程。狭义的防治是针对某一个地质灾害体或某一个较小范围内的某种地质灾害——如一个危岩、滑坡、泥石流或一个地区的岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝等所实施的以限制地质灾害活动和保护受灾体为目的的直接性防治措施。这些措施主要包括上面已经介绍的工程措施，以及监测、预测、预报等措施。

广义的地质灾害防治工程不但包括的内容十分广泛，而且还常常涉及广泛的地区。为了更有效地减灾、防灾，促进地区经济或区域经济与资源、环境的协调发展，对此进行全面的分析评价，使其充分发挥作用，这无疑是非常必要的。但这种分析评价一般都需要结合地区或区域环境整治和经济发展进行综合研究。这种研究属于区域环境－经济研究范畴，不是本课题研究任务。这里所指的防治工程评价是对狭义的地质灾害防治工程的分析评价，是针对某一具体灾害对象防治措施的减灾效果和经济合理性进行分析评价。

地质灾害防治工程评价的目的就是实现地质灾害防治的最优化原则。如前所述，地质灾害防治具有相对性特点。特别是对于我们这样一个面积辽阔的大国，地质灾害分布十分广泛，不可能、也没必要对所有的地质灾害都进行全面的预防和治理；尤其是在国家和社会财力还非常有限的情况下，只能选择少部分重点灾害进行专门防治。因此，这就需要通过防治工程评价，对比不同灾害防治项目的可能效益，在此基础上规划安排防治顺序，确定优先防治项目，以便使有限的防治资金最充分的发挥作用。

地质灾害防治工程评价除了为确定防治项目提供直接依据外，对于已经选定的防治项目要取得充分的防治效果，同样有许多经济问题和技术问题需要进一步地分析、评定。对于某一地区的地质灾害可能有多种防治方法。因而首先应研究哪种或哪些方法最符合实际。它不但在措施上最为得力，而且经济效益最佳。这就需要进行技术分析和经济评价。此外，即使已经选择了防治措施，但是在工程设计中，按照哪一级设防标准设计工程规模，既能够有效地防治灾害，保护受灾体，又不致浪费资金，这也需要进行技术分析和经济评价。例如，不同情况下泥石流灾害的防治措施可以有很大不同。如果泥石流活动非常频繁，而危害对象仅仅是少数散居在山区的农户时，就不一定进行专门的工程防治，只需将这些农户搬迁，安置到安全地区即可；然后结合植树造林、水土保持进行环境治理，就可以收到既实现减灾，又避免花费大量资金的效果。如果泥石流危害铁路、公路安全，则应要根据实际情况采取不同的防治措施。如：局部改线，避开灾害威胁；实施防护工程，保护铁路、公路安全；治理泥石流，削弱其强度或导流至无交通设施分布地带。如果泥石流危害重要企业或城镇安全，就要实行包括生物工程、防护工程、治理工程在内的综合防治措施。各种工程的设计标准，既要安全有效，又要经济合理。因此，地质灾害防治工程评价不仅是选择防治项目的直接依据，而且也是项目防治方案优选的重要依据。

综合上述，地质灾害防治工程评价的基本内容和目的是：分析地质灾害防治工程的科学性，评估地质灾害防治工程的经济效益，评价地质灾害防治工程的可行性和合理性，为地质灾害防治项目优选和方案优选提供依据。

二、地质灾害防治工程评价方法

（一）地质灾害防治工程的技术评价与经济评价

根据地质灾害防治工程评价内容，把它的评价方法相应地划分为两类。一类是技术评价，即：分析评价防治工程能否按照设计目标有效地扼制灾害活动或者保护受灾体；分析防治工程本身的结构、强度等是否符合规范或实际要求。技术评价主要是从自然科学角度综合分析防治工程的可靠程度，评价它的功能或效果。第二类是经济评价，即分析防治工程的经济效益，从经济学角度评价防治工程的合理性。技术评价和经济评价虽然都是防治工程评价的不可缺少的方法，但由于不同地质灾害技术评价的方法相差较大，而且在已有的勘查和研究工作中，对大部分地质灾害防治工程已经形成了比较成熟的理论和方法，所以本课题仅进行防治工程的经济评价分析。

（二）地质灾害防治工程经济评价核心指标及其特点

地质灾害防治工程经济评价的核心指标是防灾经济效益F（X）。效益是指某种经济活动所获得的成效与所付出的代价之比。生产产品的产业活动（如工业、农业）的效益是指产品的价值或利润与产品成本的比值。房屋等工程建筑效益指的是这些建筑的价值与建筑成本的比值。地质灾害防治工程既不是生产性工程，也不是商品性工程。它的价值和经济效益与一般工程具有不同的特点。主要有下列几点：

1.间接性特点

在多种地质灾害防治工程中，只有少数措施能产生直接效益。如为了治理泥石流灾害实施生物工程，植树造林，在一定时期后可得到一定收益。但这种收益只是一种附带性的“副产品”。其主要效益是体现在保护了人民生命财产，减少了灾害损失。所以，灾害经济学属于守业经济学。防灾效益是通过“以负换正，减负为正、负负得正”的方式间接地反现出来。

2.潜在性特点

一般产品在投入使用以后，就为消费者所连续使用，其价值不间断地发挥作用。但地质灾害，特别是突发性地质灾害，并不是每时每刻都在进行。所以，一般地质灾害防治工程往往长时间地处于“待命”状态，只有灾害发生时，它才显出“英雄本色”，发挥其“养兵千日，用兵一时”的功能。

3.长远性特点

地质灾害防治工程一般具有较长的使用期限，少则几年，多则几十年或上百年。除了在工程寿命期内产生效益外，有的地质灾害经过一段时间的防治可基本消除。有的虽然没能完全根治，但通过一定防治后，使地质灾害防治地区的环境得到改善，走上了良性循环发展道路，逐步增强了防治地区自身的“免疫”功能，使地质灾害不断缓解，并最终消除。因此，其效益更是长远无期的。

（三）地质灾害防治工程经济评价的基本要素

地质灾害防治工程经济评价的基本要素包括：灾害危害强度（W（q）），即地质灾害对受灾体的威胁破坏程度；防灾度（F（s）），即防治工程对灾害的可能防御程度；设防标准（F（b），即防治工程的设计防灾能力；防灾功能（F（g）），即防治工程可能实现的消灾能力、对受灾体的防护能力以及可能产生的其它作用；防灾收益（F（y）），即用货币形式反映的防灾功能；防灾成本（F（c）），即亦称防灾投入，指防治工程所需要的材料、劳动等投入，在核算时可用货币反映。

（四）地质灾害防治工程经济效益核算方法

1.地质灾害防治工程功能函数模型

如前所述，地质灾害防治工程效益主要体现在减损作用，少数工程具有社会经济增殖功能。因此，分别用损失函数（L（s））和增殖函数（I（s））来反映：

地质灾害灾情评估理论与实践

（1）式表明，灾害损失（L）随防灾度（S）的增大而减小。它在对灾害无任何防治能力时，即S趋于0时，理论上灾害破坏作用将无限延长，灾害损失趋于极大值（无穷大）；当防灾度趋于100%（或实际应用中出现S＞1的高冗余度，即防治力度超过发灾潜力）时，灾害损失趋于零。

（2）式表明，防治工程的增殖作用（I）随防灾度（S）的增在而增大。但它并不是无限的，其最大值取决于防治工程所具有的最大增殖可容度。

L（S）和I（S）的代数和构成防治工程的防灾功能函数。即：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中L（S）为负值。

图8-1和8-2反映了上述各种关系。

图8-1地质灾害防治工程投入与灾害损失关系

图8-2地质灾害防治工程投入与效益关系

2.地质灾害防治工程经济效益评价模型

地质灾害防治效益采用投入产出法进行计算。

一是纯收益法。即以产出与投入的差值反映防治工程的经济效益：

地质灾害灾情评估理论与实践

二是相对收益法。即以投入产出的比值（简称产投比）反映防治工程的经济效益：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：F（x）₁和F（x）₂——防治工程在有效期内获得的防治效益；

F（y）——防治工程在有效期内获得的各种收益；

F（c）——按一定防灾度和设防标准，规划设计的防治工程的成本投入。

3.地质灾害防治工程收益核算

如前所述，地质灾害防治工程收益主要表现为减灾收益，即实施防治工程后可能减少的灾害损失。采用下列几种方法进行核算。

（1）期望损失法减灾收益等于无防治条件下的灾害期望损失与防治条件下的期望损失之差。即：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：F（g）_s——减灾收益；

S（Z）——无防治条件下灾害的期望损失；

S（F）——设计防治工程条件下灾害的期望损失。

其评价核算方法见本报告第七章。S（F）与S（Z）所不同的是在期望损失评价模型中，灾害活动概率（速率）、危害强度、危害范围等要素值需根据防治工程的设计目标确定。

（2）防灾度法根据防治工程设计目标所要达到的防灾度计算减灾收益。即

地质灾害灾情评估理论与实践

式中F（S）为防灾度。在这里指的是实施防治工程后使灾害经济损失减少的幅度（%）。

（3）比拟法同已经运行的同类防治工程进行比拟，概略地确定减灾收益。即：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：k为修正系数；F（y）_s´为同类工程的减灾收益。

少数防治工程除主要取得减灾收益外，还附带有一定的增殖收益。对此，需根据收益性质进行核算。如农林牧产品收益可根据单位产品市场价核算。

防治工程的总收益为减灾收益与增殖收益的总和。

4.地质灾害防治工程成本核算

基本途径是采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，防治工程投入是一种动态投入。所以，简单地根据工程设计方案一次性地核算静态投入就不能与以期望损失为基础的减灾收益相匹配，因而得不到合理的防治效益。

防治工程的动态投入首先表现在防治工程投入运行后，会随着使用年限的延长而折旧坏损。因此，要么降低效能，影响防灾度；要么需要维修，以基本保持其功能。在通常情况下，防治工程要进行经常性维修，因而要将维修费用连同初始成本一并计入工程投入。即防治工程投入等于初始成本加上维修费用。维修费用除了采用影子工程法进行测算外，还可以按照初始成本的一定比例进行核算。其比例数值可根据防治工程的使用年限，大致按折旧率的50%确定。

在核算防治工程投入时，除了需要考虑运行中的维修费用外，还需要考虑防治费用的折现情况。之所以如此，是因为我们在核算防治效益时，可能出现有关的不同要素（期望损失减少值、初始成本、防治费用等）的预测时间年份不同，那么由于物价因素的影响，这些要素就不是“站在同一水平线上”，因而它们的可比性就将打折扣。基于这种情况，在核算防治工程投入时，需要根据利率变化进行贴现计算。其函数模型为：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：PV_r——防治工程投入费用的贴现值；

r——年名义利率；

t——时间（a）。

在离散的情况下，上式为：

地质灾害灾情评估理论与实践

式中：i为年贴现利率。

（五）地质灾害防治工程优化分析

如前所述，为了使有限的防治资金发挥最充分的减灾效果，需根据最优化原则选择防治项目和确定防治方案。所谓最优化原则，主要体现在三个方面，即：具有充分的科学性，符合地质灾害防治特点和有关的规范、标准要求；在技术方法、财力、物力以及施工条件等方面切实可行；获得最佳经济效益。

防治工程的科学性、可行性主要通过技术分析进行评价。防治工程的经济效益则是根据以上提供的方法进行分析评价。为了根据防治工程经济评价结果，做好防治工程优选，对最优化理论和优选的基本方法进一步分析如下。

通常情况下，防治费用和防灾度（或减灾效果）互为消长关系。即防治投资增加，防治工程规模加大，防灾度提高，灾害损失下降。基于这种关系，为了有效地保护人民生命财产安全，当然是实施的防治工程越多、越可靠，减灾效果越充分。但这显然是不科学的，对于绝大多数地质灾害防治工程来说，不可能片面追求防治效果，而不顾防治投入的多少。在这一矛盾面前最科学的选择是实现防治效果与防治投入的最佳结合。

前面的图8-1和图8-2是根据多数实践结果绘制的地质灾害防治工程投入与灾害损失和防治收益的一般变化关系。它表明，随着防治工程投入的增加，虽然灾害损失减少，收益增加，但它们都不是线性关系。当防治投入达到一定规模后，灾害损失减少的幅度和防治收益增加的幅度会明显降低，这意味着在此之前所进行的防治投入获得的收益（产投差或产投比）明显，而后的防治投入获得的收益变小。因此，我们可以在对不同投资力度下防治工程经济效益分析的基础上，选择预期损失或防治效益转折部位O’的“临界”投入F（c）’作为最佳投入。依此确定相应的防灾度F（s）’及工程方案（图8-3）。

图8-3地质灾害防治工程优化投入示意图

当然，图8-3显示的是最理想的情况，实践中的情况可能要复杂得多。有时所谓“临界值”并不是一个点，而是一个区间，在这种情况下可采用该“临界段”的平均值或最高值选择防治方案。有时可能不存在“临界点”或“临界段”，在这种情况下只能根据不同设计方案的预期收益，直接分析对比后选择最优防治方案。

在分析评价同一项目最优防治工程的基础上，进一步对不同项目的最优方案进行分析对比，本着优中选优的原则，进行项目优选，编制防治规划，排列防治顺序。