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宜昌地质灾害监测预警

发布时间: 2021-02-18 06:05:05

❶ 实时监测技术在地质灾害防治中的应用——以巫山县地质灾害实时监测预警示范站为例

高幼龙1张俊义1薛星桥1谢晓阳2

(1中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051;2西北化工研究院,陕西临潼,710600)

【摘要】本文在地调项目工作实践的基础上,系统地总结了地质灾害实时监测的含义、特点和系统构成。详细介绍了巫山县地质灾害实时监测预警示范站的构建,针对实际运行状况,评价了实时监测技术的可行性和可靠性。

【关键词】地质灾害实时监测远程传输示范站

1 引言

随着现代科学技术的发展和边缘学科的相互渗透,自动控制、网络传输等越来越多的技术被不断应用于地质灾害的监测当中,极大地提高了监测的自动化水平,在一定程度上缓解了生产力匮乏和地质灾害急剧增加之间的矛盾。国际上,美国、日本、意大利等发达国家在一定的区域范围内建立了基于降水量、渗透压、斜坡变形等参数的地质灾害实时监测系统,借助国际互联网实现了监测数据的集中处理与实时发布。与之相比,我国地质灾害监测的实时化、网络化水平依然较低,监测信息为公众服务的功能未能得到明显体现,预警的信息渠道不畅,对重大临灾的地质灾害缺乏快速反应能力。因此,在我国进行地质灾害实时监测预警研究,对重大灾害体实施实时化监测预警,具有十分现实的意义。

笔者在参加地质调查计划项目《地质灾害预警关键技术方法研究与示范》的过程中,对实时监测技术进行了较为深入的研究,并在我国重庆市巫山县新城区建立了地质灾害实时监测预警示范站,经过1.5个水文年的示范运行,验证了实时监测的可行性和可靠性。在对示范成果初步总结的基础上形成此文,以期实时监测技术得以快速成熟及推广应用,为我国地质灾害防治事业作出贡献。

2实时监测的含义和特点

实时监测(Real-Time Monitor,RTM)指通过各种监测、采集、传输、发布技术,让目标层人员在第一时间内了解、掌握有关灾害体的变形动态和发展趋势,进而作出决策的多种技术的集合。其最主要的特点为实时性,即远程的目标层人员可在第一时间获取灾害体的全部变形信息,而获取的过程是自动的,无需技术人员值守干预。显而易见,实时的特性可以最大限度地解放劳动力,降低监测人员风险和运营成本。

同传统监测技术相比,实时监测的数据采集方式是连续的、跟踪式的,数据的采集周期很短,通常在数小时之内,甚至更短。这对于跟踪灾害体变形过程,进行反演分析具有十分重要的意义。其庞大的数据量通常也会对配套的软硬件系统提出更高的要求。

不难理解,实时监测也是自动化监测。所使用的监测仪器均需自动化作业方可实现无人值守。监测仪器自动化分为两种,一种是监测仪器本身具备定时采样和存储功能,另一种是通过第三方的自动采集仪控制采样。不管使用何种方式或基于何种原理,其数据采集是能够自动或触发实现的。

监测数据远程传输是实时监测的另一主要特点。通常情况下,监测控制中心设立在远离灾体、经济相对发达的城镇区,需要借助公众通信网络或其他介质将各种类型的监测数据“搬运”过来,进行相应的转换计算,生成目标层人员所需要的成果。这个“搬运”过程即监测数据的远程传输。传输分为两种方式,一种是有线传输方式,如架设通信线缆或光缆,在电话线两端加载 Modem等;另一种是无线传输方式,如借助 GSM/GPRS或 CDMA网络、UHF数传电台或通信卫星等。

由于实时监测是数据自动采集、传输、发布等多个技术的集合,其中的任何一个环节失败均可导致系统无法正常工作,因此,实时监测是存在风险性的。其风险构成除电力(如断电停电)等保障体系统风险和监测仪器(如传感器、采集仪故障)、传输系统(如占线、网络资源不足、数据安全)、发布系统(如网路阻塞、病毒入侵、系统崩溃)等技术风险外,还包括人为抗力风险,如监测仪器设施的人为破坏、网络系统的恶意攻击等。对于风险的营救除最大程度地降低保障体系风险和技术风险外,需要通过立法、宣传等有效措施降低人为抗力风险,并设技术人员对监测系统进行即时维护,保障系统正常运行。

3实时监测系统构成

实时监测系统由监测仪器设施、数据采集系统、数据传输系统和网络发布系统四个子系统构成。各子系统均可独立运行,以单链的方式协同工作。其工作原理如图1所示。

图1实时监测系统工作原理示意图

3.1监测仪器设施

监测仪器及设施是获取灾害体变形参数最前端、最主要的组成部分,固定安装于灾害体表层或深部,并能够表征灾害体对应部位的变形、变化。监测仪器的类型取决于所采用的监测方法。在地质灾害监测中,常用的监测方法包括灾害体地表及深部位移、应力、地下水动态、地温、降水量等(表1)。监测仪器的精度、数量及布设位置是在地质灾害勘查及综合分析的基础上,从控制灾害体主体变形的需要设计确定的。监测仪器通常和相应的监测设施,如监测标(墩)、保护装置等相互配合,完成灾害体相关参数的获取。

3.2数据采集系统

顾名思义,数据采集系统用于收集、储存各类监测数据,是通过单片机或工业控制技术实现的。目前,多数监测仪器均有配套的数据采集及存储装置,可按设定的数据采集间隔定时自动化工作,并对原始数据进行转换计算。数据采集装置通常具有 RS-232或其他标准通信接口,可以方便地将数据下载至 PC中作进一步分析处理。对于不具备配套数据采集装置或仅具备便携式读数装置的监测仪器,则可以通过第三方的数据采集仪实现自动采集工作,通用型的数据采集仪可方便地将频率、电压等模拟信号转换为数字信号加以存储和处理,并具备标准通信接口和PC交换数据。由于数据采集仪多置于监测仪器附近,二者间通常使用线缆相连接。

表1常用监测技术方法简表

3.3数据传输系统

数据传输系统用于完成数据采集仪—控制中心—用户间的数据传递。实际上,控制中心—用户间通常是利用国际互联网、通过发布系统实现的,所以狭义上的数据传输指数据采集仪—控制中心之间(即灾害体现场至控制中心)的数据传递。

按照灾害体和控制中心空间距离的长短,可将数据传输分为近距离数据传输(一般低于2km)和远程数据传输两种类型。前者由于传输距离较短,一般采用线缆连接,后者则采用远程数据传输装置。

按传输介质,远程数据传输分为有线传输和无线传输两种方式。目前常用的有线传输方式有电话线连接(即在电话线两端加载 Modem对数据进行调制、解调)、光缆连接等,无线传输方式有数传电台(用于中远距离)、GSM/GPRS或 CDMA移动通信网络、通信卫星等(图2)。

图2常用的数据传输方法

3.4信息发布系统

信息发布系统通过国际互联网,以 Web主页的方式向目标层人员(即用户)提供各类监测信息。监测信息包括灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式、多元监测数据、监测数据随时间推移曲线变化情况、监测信息公告及图片、视频等。

信息发布系统由底层数据库和发布主页两部分构成。前者用于管理各类基础信息及监测数据,为后者提供数据源,后者为用户提供信息访问平台。二者之间通常采用B/S等架构交换数据。

信息发布系统一旦建立完成后,一些信息内容,如灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式等说明性的文字便相对固定下来,在短时间内不会做大的改动,这些信息通常称为静态信息。而随着时间推移,监测数据及其曲线等信息不断产生,且呈现动态变化并需在主页上自动更新、显示,这些信息称为动态信息。要实现监测数据的实时发布,需建立动态主页来显示动态数据。

由于监测数据是由底层数据库管理的,故只要即时将监测数据自动写入数据库中,为动态主页提供随时更新的数据源,便可实现自动显示,即实时发布。而这一点是易于做到的。

4巫山县地质灾害实时监测示范站简介

重庆市巫山县新城区是我国地质灾害危害最为严重的地区之一,全县约1/3的可用建设用地受到不同程度地质灾害的威胁。通过论证对比,在城区27个较大滑坡(崩塌)中,选择了近期变形相对较为明显、危害较为严重的向家沟滑坡和玉皇阁崩滑体建立实时监测预警系统进行应用示范。选用GPS监测地表位移、固定式钻孔倾斜仪和TDR技术监测深部位移、孔隙水压力监测仪监测滑体孔隙水压力及饱水时的水位、水温,同时通过安装仪器的附加功能或定期搜集的方法兼顾了地温、降水量及库水位等监测。截至目前,共建立GPS监测标22处(含基准标)、固定式钻孔倾斜仪和TDR监测点(孔)各3处、孔隙水压力监测3孔7测点。多种监测仪器在同一地理位置同组安装,这样不仅便于不同监测方法之间资料的相互印证对比,还可以仅使用一台采集仪及传输装置采集、传输多种监测数据,降低监测系统建设成本;另外,同组安装便于修建监测机房(现场站)保护监测仪器设施。以上监测方法除GPS因建设成本、人为抗力风险等原因采用定期观测外,其余监测方法均采用实时化监测。

4.1示范站数据采集系统

固定式钻孔倾斜仪、TDR、孔隙水压力监测仪三种监测仪器均具备配套的数据采集装置,其中TDR监测技术使用工业控制机作为数据采集装置,恰好可以作为另两种监测仪器的上位机,通过多串口扩展,将固定式钻孔倾斜仪和孔隙水压力监测仪连接至工控机,定时下载、存储数据,并在预定时间统一传输至控制中心,同时在工控机上存放数据备份,防止数据丢失。示范站数据采集系统结构图如图3所示。

图3示范站数据采集系统结构图

4.2GPRS远程无线传输系统

示范站控制中心设在巫山县国土资源局,距向家沟滑坡直线距离2.74km,距玉皇阁崩滑体约0.6km,其间采用GPRS网络进行数据的远程无线传输。

GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务)是中国移动通信在GSM网络上发展起来的2.5G数据承载业务,具有传输速度快、永远在线、按量计费等优点。GPRS使用TCP/IP协议,因此可方便地将数据写入指定(具固定IP地址)的服务器中。

GPRS数据传输硬件为商用型GPRS-MODEM,控制软件自主编写,用于控制数据传输时间、目标地址及传输过程的错误处理,由服务器端和客户端两部分构成。服务器端用于设置网络配置、数据库连接方式及数据文件、日志文件和配置文件的存放路径。客户端安装于现场站数据采集仪(工控机)上,控制网络连接、上传时间、数据编码、数据备份及传输错误处理。客户端软件和所有的数据采集软件设置为不间断工作状态,在按控制参数工作的同时,接受控制中心的配置指令即时对控制参数进行调整。

4.3示范站信息发布系统

示范站信息发布系统硬件由1台小型服务器和2台 PC终端的100M局域网构成。通过2M带宽的ADSL接入Internet。底层数据库和WEB主页同时安装于服务器上。服务器操作系统为Mi-croSoft Windows Server 2000,数据库系统采用 MicroSoft SQL Server 2000。WEB主页用 ASP.NET和Visual C﹟编写,和数据库之间采用B/S架构。在病毒防护和网络安全方面,采用商业软件瑞星RAV 2004和天网防火墙系统。

(1)数据库系统

数据库系统是信息发布系统的基础,按管理内容分为基础信息管理、数据管理、辅助信息管理三部分。基础信息管理的内容包括监测站(包括中心站和现场站)、监测钻孔、监测点、发布信息、发布图片等;数据管理内容包括固定式钻孔倾斜仪、GPS、TDR监测系统、BOTDR监测系统、孔隙水压力监测仪、环境温度、降水量、库水位等;辅助信息管理内容包括分级用户、下载信息、访问统计次数等,数据库系统构成如图4所示。

(2)数据伺服处理程序

数据伺服处理程序用于转换、计算现场站传来的数据,并即时将处理后的结果写入数据库中。处理程序采用Visual BASIC语言编写,通过计时器控制的定时功能触发写库过程,并在完成写库过程后删除原数据以防止重写。不难看出,数据伺服程序是传输系统和发布系统之间的连接,它使两个彼此独立的系统有机地结合起来。

(3)示范站信息发布主页

信息发布主页为远程用户提供所需的全部信息,包括示范站的概况、实时的监测曲线、最新的监测数据等。从发布信息内容、访问方式及管理维护的角度出发,主页设计成导航区、发布区、管理区和下载区,为远程用户、管理员提供交互。

图4示范站数据库系统构成框图

导航区为远程用户提供必要的导航信息,包括公告信息、图片及相关的专业网站链接,展示示范站建设工作的进展、取得的阶段性成果及有关的预警内容。

发布区用于提供示范站概况、实时监测曲线及数据查询。

示范站概况包括示范区自然地理条件、地质条件、示范站工作的整体部署,监测仪器设施(GPS、固定式钻孔倾斜仪、TDR、BOTDR、孔隙水压力监测仪等)的性能指标,监测现场站(含中心站)、监测钻孔、监测点的基础信息等内容。

实时监测用于显示各种监测曲线,是发布主页最核心的内容。从访问方便的角度出发,实时监测采取了“选择灾体—选择监测剖面—选择监测点—选择监测时段—显示监测曲线”逐级打开、层层剥落的展示方式,并全部做成图形方式链接,以增强访问的直观性。监测曲线的坐标设计成自适应型,图形的大小在系统的配置文件中设置,并标明数据的最新更新时间。曲线是以图片的形式显示的,用户可以方便地将其下载到自己的PC中保存。

从安全考虑,数据查询进行了加密,用户需用授权的用户名和密码登录后方可查看。查询采取了“选择监测方法—选择监测点—选择监测起始时间—显示数据表”组合式筛选的方式。输入界定参数并提交后系统从底层数据库中找到所有符合条件的记录,按日期排序后列表显示。用户可以全部或部分选取查询结果,粘贴至个人PC作为WORD文档保存。

管理区专为系统管理员设计,用于管理员远程管理文本、图片、数据等信息,进行信息的添加、修改、删除、上传下载等操作。分为信息管理、图片管理、数据管理、下载管理4个相互独立的模块,具有模糊查找等高级功能。

下载区为授权用户提供工作图片、视频、监测报告、软件等较大文件的下载功能,补充主页在文件交换方面的不足。

主页面布局如图5所示。欲了解发布系统的更多内容,请登录Http://www.wss.org.cn。

5示范站实时监测系统运行评价

由于本文着重论述实时监测技术的可行性和可靠性,因此不对监测成果和滑坡稳定性动态做更多分析。从以上论述明显可以看出,在地质灾害监测中,构建实时监测系统从技术上是可行性的。本节主要针对巫山县实时监测预警示范站运行过程中出现的各种问题,从故障统计、故障原因分析等方面,对示范站采集系统、传输系统、发布系统的可靠性进行简单评价,并提出意向性的改善建议。

图5示范站信息发布主页面

根据巫山县地质灾害监测预警示范站建设工作日志,监测系统故障主要发生在传输子系统,故障表现形式为数据不传输或不正确传输,主要原因为GPRS网络信号不稳定造成传输随机中断所致;其次,拨号连接失败后的重复尝试连接导致服务器80端口长期无效重复占用,当超过服务器最大连接数后导致网络无法正确访问;再次,监测地区不规律的停电常常使保障体系失效,从而丢失数据。此外,示范站服务器系统遭受过病毒破坏和恶意攻击,两次造成网络系统崩溃。可见,实时监测系统在基础通信条件和保障体系完备的条件下,是能够稳定可靠运行的。在建设过程中通过安装长时后备电源系统、功能完善的病毒防火墙和网络防火墙,可有效降低保障体系风险,进一步提高系统运行的稳定性。

6结语

巫山县地质灾害实时监测预警示范站自2003年陆续建设运行以来,在技术人员的维护下,系统运行正常,取得了数十万个监测数据,发布公告信息及图片近百条(幅),编写监测分析简报数期,实现了监测信息远程实时访问,取得了良好的示范效果。实践证明,将实时监测技术应用于地质灾害防治中是完全可行的,也是比较可靠的。可以预见,实时监测技术将是地质灾害监测的必然发展趋势。

参考文献

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❷ 全国地质灾害监测预警体系建设规划的必要性、指导思想、基本原则和目标

7.2.1 必要性

《中国21世纪议程》提出了我国可持续发展的战略目标。在我国经济和社会快速发展的过程中,人类活动的强度和范围达到前所未有的程度,其对包括地质环境在内的人类生态环境的干扰与破坏也日益增强,在许多地区引发的不同程度的自然地质灾害造成了危害和损失成倍增加的现象,矿产资源和地下水资源等的开发利用以及各种工程活动诱发的地面沉降、崩塌、滑坡、泥石流等人为地质灾害也较为普遍,对城市、公共基础设施和广大人民群众的生命财产安全构成严重威胁。特别是地面沉降多发生在我国经济最发达、人口密度最大、公共基础设施最密集的东部地区,成为这些地区乃至国家可持续发展的重要制约因素。因此,保护生态环境、进行生态环境建设和防灾减灾,已经成为国家长期的目标和任务。为此,加强地质灾害监测,进行全国地质灾害监测与预警体系建设的规划,在监测基础上,实现对地质灾害的治理与对地质环境的保护,不仅是防灾减灾的需要,而且也是国家经济社会可持续发展、保护生态环境和进行生态环境建设的最基本的保障,是一项重要的基础性和公益性的国家地质工作。现就从我国社会经济的发展的几个重要方面,对地质环境与地质灾害监测的必要性,进行简要论述:

(1)保障国家重大工程建设安全与西部大开发战略的需求

全国有20余条铁路干线和所有山区公路不同程度地受到滑坡、崩塌、泥石流的危害或威胁。大型水库岸边,河流傍岸,尤其是峡谷段,常因发生滑坡、崩塌、泥石流而阻塞航道,并引起洪灾。中东部沿海平原和盆地地面沉降、地裂缝和地面塌陷等地质灾害严重威胁和破坏基础工程设施。加强这些基础工程设施和沿大江大河危险地段的地质环境监测,采取科学的分析方法进行预测预报,是一项长期的工作。

西部大开发战略把加快水利、交通、能源和通讯等基础设施建设放在首位,其中包括:长江三峡工程、南水北调工程、大江大河上中游干(支)流控制性水利枢纽工程、内河航运通道、青藏铁路、西电东送工程、西气东输工程等。这些重大工程地域跨度大,多处在或穿越地质灾害易发区,为保障上述工程安全施工和运营,必须加强地质环境监测工作。

(2)城市化发展对地质灾害监测的需求

目前,我国有城市668座。预计2020年左右,我国城镇化水平将提高到45%~50%,我国城市数将达到1000~1100座。城市是人类活动最集中,环境地质问题最突出的地区。为了保障城市化进程,指导城市规划,预防由于不合理的工程活动引发的地面沉降、地裂缝、崩塌、滑坡等地质灾害和其他环境地质问题,必须加强对城市地下水环境和地质灾害的监测。

(3)矿产资源开发对地质灾害监测的需求

我国矿产资源开发带来了很多环境地质问题,产生大量的地质灾害隐患。每年矿石开采量57亿~60亿t,矿山企业每年产生固体废弃物133.8亿t、产生尾矿26.5亿t,处置率仅为6.95%。矿山固体废弃物任意堆放形成了严重的滑坡、泥石流等地质灾害隐患,地下采矿活动诱发的滑坡、地面塌陷等地质灾害十分突出。矿山地质环境监测十分薄弱,矿山地质灾害防治工作任重道远。为了保障矿产资源的安全开发和矿山地质环境的有效治理,必须加强矿山地质环境监测。

7.2.2 指导思想

应坚持以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观和人口、资源、环境协调发展的一系列方针政策。紧密结合经济社会发展规划的总体目标和要求,充分认识地质灾害监测预警体系建设的重要性和紧迫性。动员社会各方面的力量,从我国地质灾害发生发育的实际出发,尊重自然规律和经济规律,正确处理长远与当前、整体与局部的关系,依靠科技进步,运用新思路、新理论、新技术、新方法,实现对地质灾害的有效监控和预报预警,为我国地质灾害防治、地质环境保护和资源环境的可持续利用提供有力支撑。

7.2.3 基本原则

(1)与国家国民经济社会发展进程相适应的原则

建立和完善与全面建设小康社会相适应的、符合可持续发展要求的地质灾害监测预警体系,为国家和地方宏观调控和指导国土资源开发与整治提供依据。

(2)突出“以人为本”

坚持按客观规律办事,从实际出发,讲求实效,山区、平原和不同灾种的监测重点各有侧重的原则。在以突发性地质灾害为重点的地区,应以最大限度地减少人员伤亡、保障社会稳定和人民生命财产安全作为主要目的;缓变性地质灾害应以专业监测为主要手段进行监测与规划。

(3)群、专结合的原则

建立以县、乡、村为基础,全民参与、群专结合的群策群防体系,是多年来地质灾害防治工作中总结出来的宝贵经验,也是避免人员伤亡,把灾害损失降到最低限度的重要保证。

(4)统筹规划、分步实施、分级管理

密切结合生产力布局和人口分布状况,对全国地质灾害监测预警体系建设工作进行统筹规划,制定切实可行的分阶段实施方案,明确各级政府和企(事)业单位在地质灾害监测中的责任和义务,建立统一管理和分级(国家、省、市、县)管理相结合,处理好全部与局部、长远与当前的关系,优先实施重点地区和重要经济区(带)的监测预警体系建设。

(5)监测网建设与保护并重

摈弃重建设、轻保护的观念,严禁边建设、边破坏,通过法律、经济等手段,明确保护责任,落实保护费用,切实保护监测仪器、设备、设施的建设成果。

(6)站网建设与能力建设并举

在不断完善地质灾害监测网基础硬件设施建设的同时,加强机构建设、法规制度建设、技术规范建设、信息系统建设、人力资源建设和研究能力建设。

(7)专业服务功能与公众服务功能并重

地质灾害监测信息既要为国家决策和专业调查评价提供支持,也要为社会公众提供地质灾害现状信息和防灾减灾信息。

(8)依靠科技创新、提高监测工作质量

加强科学研究,改进监测设施,依靠科技进步,全面提升监测能力和服务水平。

(9)建立多渠道筹资机制

各级地质灾害监测机构的监测经费要纳入同级政府财政预算。多渠道筹集监测资金,设立各级地质灾害监测专项经费,确保监测工作的顺利实施。

7.2.4 目标

地质灾害监测预警体系建设的目的是最大限度地减少人民群众的生命财产损失,以保障经济、社会的可持续发展;为国家及地方宏观调控和指导国土资源开发与整治提供依据;从地质环境可持续开发利用角度提出地区发展战略建议;为改善人居环境,保障交通大动脉安全畅通,水电工程正常运行等提供保障;为地区社会经济发展提供决策参考。在基本掌握全国地质灾害分布状况与危害程度的基础上,建立并逐步完善全国地质灾害的监测预警网络体系。

(1)总体目标

从现在起到2020年,在逐步查明我国地质灾害分布状况与危害程度的基础上,建成覆盖全国的较完善的突发性地质灾害群测群防网络体系;建成以省(区、市)及部分县(市)地质环境监测站为骨干的突发性地质灾害应急反应体系;建成我国较完善的地质灾害专业监测骨干网络,重点地区及重要经济区(带)达到监测数据的实时采集、分析、预警预报的水平。使地质灾害防治工作以被动救灾为主的局面得到根本性扭转,人为有效控制地质灾害,使损失逐年攀升的趋势得到有效控制。

(2)阶段目标

1)到2010年,地质灾害监测预警体系建设的目标如下:①群测群防监测网络覆盖到全国突发性地质灾害易发区的1400个县(市),形成县、乡、村三级监测体系。②初步建成由各级政府和有关部门参与的全国地质灾害专业监测骨干网络。③初步建成重要交通干线和水利工程区的专业监测预警系统。充分推广高新技术在地质灾害监测中的应用,利用计算机技术、3S技术等先进手段,提高监测预报的自动化水平。④在进一步完善群、专结合,群测群防监测网络的同时,完成分布在全国各省(区、市)重大突发性地质灾害隐患点的监测预警预报示范系统。⑤建成较完善的地质灾害监测信息网络系统,重点地区及重要经济区(带)的专业监测要初步达到监测数据的实时采集、自动分析、自动预警预报的水平。⑥初步建成重点地区及重要经济区(带)地面沉降等缓变性地质灾害监测网络系统。力争使我国地质灾害监测预警预报的仪器、设备达到国际水平。

2)到2020年,在地质灾害监测管理法规、规章的支持下,要使国土资源部门对地质灾害监测监督管理的职能全面到位,并逐步纳入科学化、规范化和法制化的轨道;使地质灾害监测体系的科学理论与技术方法达到国际先进水平,建成覆盖全国的较完善的地质灾害重点防治区突发性地质灾害群专结合的监测预警预报网络;建成全国地面沉降、地裂缝等缓变性地质灾害的实时监控体系;建成完善的地质灾害监测信息网络,实现地质灾害监测数据的自动化采集、传输、存储和信息的实时发布。建成比较完善的地质灾害防灾预警指挥系统。

❸ 年全国地质灾害应急工作情况

国土资源部通报第8期

2013年,党中央、国务院高度重视,地方党委、政府认真负责,相关部门密切配合,国土资源系统积极努力,全国地质灾害防治工作取得显著成效。成功避让地质灾害1757起,避免人员伤亡18.8万人,挽回经济损失19亿元,高效应对了数次重大突发地质灾害及地震、台风袭击等突发灾害事件。

一、提前部署,加强研判与督导

根据部党组在年初提出总体工作要求,2月组织各省(区、市)和相关部门专家召开了全国地质灾害趋势会商会对全国形势作出研判分析,有针对性地作出全面部署。汛期,19次发文、发电,动员部署应对各类极端事件。在1月云南彝良地震、4月四川芦山地震、7月四川强降雨、甘肃漳县岷县地震、8月东北强降雨、10月“菲特”台风等极端事件期间,及时下发通知,督促指导有关地区有效应对极端事件引发的地质灾害。多次会同民政、水利、地震、气象等部门,对地质灾害发育趋势进行提前研判与预测。全国31个省(区、市)均在汛前进行了趋势会商与预测,进一步落实地质灾害防治工作。

5月中旬至6月上旬,派出22个检查组,对重点地区地质灾害巡查排查、监测预警、应急值守和应急处置等工作进行全面检查。

7月,针对上半年地质灾害特殊性,邀请地调局及其直属单位专家召开研讨会,系统分析了上半年地质灾害特点和伤亡特点,并再次征求地调局、应急中心、相关省(区、市)厅(局)及成都理工大学、长安大学专家意见后,形成了《2013年上半年地质灾害灾情及人员伤亡情况分析》,对下半年地质灾害应急和防治工作起到了重要指导作用。

二、多点着力,推进体系与能力建设

进一步完善应急值班制度,修订了《应急值守工作手册》。对各地应急值守情况进行不定时检查,保证各地汛期应急值守工作质量和信息通畅。加强应急值班和信息报送,编制《地质灾害灾情险情日报》167期,报送《国土资源部值班信息》61期,编写《国土资源通报》13期。各地均将信息报送作为工作重点,向部报送信息共计1119件。除甘肃因基层迟报、河北因省政府定性问题造成两次迟报,信息报送均及时、准确,为地质灾害应急与防治决策提供了有力支撑。

召开2013年全国地质灾害应急管理工作暨应急技术培训会,部署全年应急管理工作,从理论和实践两方面进行技术探讨。与地质灾害应急管理与技术人员就多部门协同作战,应急管理及远程会商应急指挥系统、物联网、移动信息化、航天技术支撑等内容进行交流。

组织遴选了200名第二批国家级地质灾害应急专家,更新应急专家库,编制《应急专家管理办法》,召开应急专家管理工作会。督促各省(区、市)建立相应应急专家库并加强指导。全国省级地质灾害应急专家已达1853名,全年各省(区、市)组织召开专家培训与交流累计135次。

组织编制《地质灾害应急演练指南》,对开展突发性地质灾害应急演练的基本程序、内容、组织、实施、评估、总结与成果运用等方面做出规定。在吉林敦化市、内蒙古乌兰察布市与两省(区)政府联合举办了大型综合地质灾害应急演练。全国各省(区、市)共组织开展不同规模的地质灾害应急演练1.7万次,参加人数达129万余人,锻炼了应急队伍,提高了基层干部群众的防灾减灾意识。演练形势多样,福建、四川、甘肃、宁夏、山东等省(区)实现了桌面、专项、综合演练形式全覆盖,有效检验了各级预案完备程度。

进一步完善《地质灾害统计标准》和统计报表制度。召开全国地质灾害灾情与地质环境综合统计会,部署地质环境综合统计年报及地质灾害灾情统计月报填报工作,交流报表指标和地质灾害灾情统计月报直报系统填报问题与经验。

利用专题讲座、案例分析、情景模拟、预案演练、对策研究等多种形式开展宣传培训。全国共组织科普宣传6216次,向147.2万人普及了地质灾害知识,专业培训3100次,对39.8万人次专业技术人员进行了培训。在“气象日”、“4.22地球日”、“5.12防灾减灾日”等主题活动中均开展了地质灾害防治与应急科普知识的宣传。做好“五步避险法”宣传及先进典型事迹征集,共征集五步避险法作品40件,典型材料257份,形成材料汇编并专函予以宣传。

三、全国动员,积极应对突发灾害

地质灾害灾情险情发生后,紧急组织专家及工作组赶赴现场,调查灾情、指导抢险救灾。共启动一级应急响应1次,二级应急响应4次,三级应急响应2次,成功应对了云南昭通镇雄1·11滑坡、西藏墨竹工卡3·29滑坡、芦山4·20地震、四川都江堰三溪村7·10滑坡、甘肃漳县岷县7·22地震及“天兔”、“菲特”台风袭击等重大突发事件。

地方党委、政府对地质灾害防治工作高度重视,各省(区、市)级领导专门针对地质灾害防治共作出批示248次,各省(区、市)下发专项通知2122次,启动三级以上应急响应365次,派出应急专家3435人次,有效避免了因灾造成人员伤亡及财产损失。

四川芦山“4·20”7.0级强烈地震发生后,部认真贯彻落实中央领导重要批示和指示精神,会同四川省迅速组织全国26家单位500余名专业技术人员赶赴地震灾区及其周边区域10个市(州)、51个县(市、区),开展地质灾害应急排查评估工作。共排查核查崩塌、滑坡、泥石流等各类地质灾害隐患点14319处,对2277处临时或过渡安置点组织开展了地质灾害危险性评估,还及时组织灾区514所中小学校地质灾害危险性评估工作及1298处已建重大地质灾害治理工程运行及受损情况现场复查复核。迅速恢复重建群测群防监测网络,逐点编制防灾避险预案,并在险情重大地段设置了警示标识和标牌。在宝兴县冷木沟、教场沟迅速建成了国内最先进的自动化泥石流监测预报预警系统。

7月,四川遭受强降雨袭击。部迅速从地调局成都地调中心、西安地调中心、水环地调中心、成都工艺所、地质环境监测院(应急中心)等5个单位,紧急抽调70余人,组成11个应急排查组和1个专业监测技术指导组,支援四川地质灾害应急排查工作。对人口集聚区(乡镇)、重要工矿企业和重要基础设施的重大地质灾害隐患点进行排查,并逐点提出专业监测预警方案。

10月7日第23号强台风“菲特”于浙闽交界处登陆,部及时地质灾害防范工作的函》,要求浙江省迅速按照应急预案,及时开展排查、落实监测责任,在灾情发生时要果断采取措施。台风期间,浙江省各级共撤离2177处受地质灾害威胁人员43809人。由于撤离及时,全省成功避让地质灾害14起,避免了116人的伤亡,防灾成效显著。“菲特”过境后,又及时组织省内16家地质灾害防治资质单位,组成58个小分队、180人的专业人员,以及25名省级区片专家对灾情和险情进行了全面排查和复查,排查新增隐患点291处。

四、做好总结,深化地质灾害气象预警工作

在北京召开了“地质灾害风险预警工作协调领导小组”第二次会议,在湖北宜昌召开了全国地质灾害气象预警预报现场会,对下阶段地质灾害气象预警工作进行了部署。完成《全国地质灾害气象预警预报十年工作总结》报告,对地质灾害气象预警工作机制、预警技术方法与工作方法、预警成效和经验和教训等方面进行回顾总结。

全国31个省(区、市)、303个市、1578个县开展了地质灾害气象预警预报工作。汛期地质灾害气象预警预报,服务历时165天,制作预警产品166份,其中,红色预警19份、橙色预警88份、黄色预警49份、另10份无预报区。在中央电视台发布107份,在地质环境信息网、手机短信、手机报等渠道发布166份。在166份预警产品中,日常预警153份,应急预警13份(共启动3次)。全国各省召开了市级及县级地质灾害气象预警交流会1102次,将气象预警落到实处。

2014年地质灾害防治形势依然严峻,在进一步做好应急值班、突发事件应对、汛期地质灾害气象风险预警预报、灾情统计等工作同时,2014年将着力加强推进地质灾害应急队伍、专家队伍、应急技术及地质灾害应急平台建设和标准体系建设;努力提升基层防灾能力,探索县级地质灾害气象预警工作的标准化道路;推动应急装备研究、应急监测预警设备研发、应急处置设备研发;做好国家级综合演练,最大限度地保障人民生命财产安全。

附件:各省(区、市)地质灾害应急工作情况统计表

国土资源部

2014年1月27日

❹ 什么是地质灾害监测预警

地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏,主要包括崩塌内、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂容缝等。我国是世界上地质灾害频发的地区之一,近年来,关于滑坡、泥石流类灾害的研究是行业研究的重点。地质灾害的防治常常因为工作的分散,造成标准化程度较差,资源共享较难的问题。

❺ 三峡库区万州—巫山段地质灾害监测预警研究

欧阳祖熙张宗润陈明金师洁珊陈征韩文心

(中国地震局地壳应力研究所,北京,100085)

【摘要】为了较好地解决滑坡监测中高度的不确定性问题,需要配合使用多种类型的监测系统。本文系统介绍了三峡库区万州、奉节、巫山等地开展的地质灾害监测预警研究工作,包括基于3S技术和地面变形监测台网建立的研究区典型地段滑坡监测网、研制的新型滑坡无线遥测台网,以及流动倾斜仪、激光测距仪等专用设备。通过近年来获得的一些典型监测结果剖析了不同技术和方法在地质灾害监测预警相关方面应用的有效性。

【关键词】三峡库区滑坡监测预警系统3S技术

1引言

自1998年以来,中国地震局地壳应力研究所(以下简称地壳所)三峡库区地质灾害项目组依托国务院三峡建设委员会移民局“三峡工程万州库区GPS滑坡监测示范研究”,科技部“十五”攻关项目“示范区新型、高效地质灾害遥测台网技术系统研究”,重庆市政府和移民局下达的“奉节、巫山高边坡与高挡墙稳定性监测”,以及地壳所与德国地球科学研究中心和英国伦敦大学学院关于“应用PSInSAR遥感技术监测三峡库区滑坡及库岸变形”等项目的支持,在万州、巫山、奉节三地移民局和国土局的配合下,广泛深入地开展了库区地质灾害监测预警系统的研究。监测的对象由滑坡、危岩与库岸变形,扩展到高挡墙、高边坡和移民楼房基础的稳定性,监测技术体现了多学科的融合。

几年来,在进行地质调查的基础上,项目组运用3S技术,建立地质灾害地理信息系统(GIS);开展全球卫星定位(GPS)滑坡变形监测及多手段仪器监测;并整合现今成熟的、先进的传感器与测量技术、计算机信息处理技术与通讯技术,以 GSM/GPRS为通讯平台的无线遥测台网,可以选择连接不同的传感器来监测崩、滑体地表变形、深部位移、地下水动态、声发射、裂缝变化、雨量,以及库岸及抗滑桩等工程构筑物内部应力及所受的推力等;在遥感(RS)技术应用方面,将国际上新近提出的角反射器技术用以辅助进行InSAR信号处理,建立了试验台网。迄今,项目组在库区库岸与滑坡变形监测及灾害预警系统的工作中已获得了多项阶段性成果,一些典型地区的监测成果为政府减灾决策提供了重要依据。

2库区地质灾害监测网设计的指导思想

库区崩塌、滑坡监测的主要目的是:全面了解和掌握崩、滑体的演变过程,及时捕捉崩、滑体灾变的特征信息,为崩塌、滑坡灾害的正确评价分析、预测预报及治理工程等提供可靠的资料和科学依据。同时,监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡工程治理效果的尺度。

为了达到上述目的,库区地质灾害监测系统总体设计思想为:

(1)针对不同崩、滑体的地质构造与变形阶段特征,应采用不同的方案、手段进行监测;

(2)鉴于崩、滑体变形破坏过程的高度不确定性,同一崩滑体上宜采用多种手段监测,形成点、线、面、地表与地下相结合的立体监测网,使其互相补充、检核;

(3)在群测群防工作的基础上,发展常规人工仪器观测与无线自动遥测的技术、建立静态和动态监测相结合的监测预警网络,分别服务于地质灾害的长期、中期预测和短期预警。

3地质灾害监测方法与技术

依据崩、滑体变形监测的物理量,兼顾变形测量对精度的要求和监测工作的效率,结合当前国内外监测技术和方法的发展水平,在实际应用中采用GPS、InSAR、激光测距、流动倾斜、裂缝监测技术测量地表形变,一些地段也采用了传统方法如全站仪和水准测量;钻孔测斜仪监测深部位移;孔隙水压力计监测地下水动态变化;钢筋应力计与锚索(杆)应力计,分别用于监测抗滑桩内部钢筋和锚索、锚杆的受力变化;同时,采用遥测台网技术采集包括地表变形、深部位移、地下水、钢筋计、危岩声发射等在内的各种动态监测数据。下面简要评述这些方法的特点与适用领域。

3.1GPS(全球卫星定位系统)大地测量网

全球卫星定位系统(GPS)是美国国防部研制的导航定位授时系统,由24颗等间隔分布在6个轨道面上、大约20000km高度的卫星组成。在地球上任何地点、任何时刻,在高度角15。以上天空至少能同时观测到4颗以上的卫星。用户在地面用接收机接收这些卫星发射来的信号,测定接收机天线到卫星的距离,就可以计算出接收点的三维坐标。近年来,我国开发和应用GPS定位技术的发展速度很快,如在长江三峡工程坝区已建立了GPS监测网,实践证实,高性能配置的GPS水平定位精度可达毫米级,完全可用于崩塌、滑坡的位移监测。

相对于传统的大地测量方法,GPS测量技术应用于滑坡监测有以下优点:①观测点之间无需通视,选点方便;②不受天气条件限制,可以进行全天候的观测;③观测点的三维坐标可以同时测定;④新一代 GPS接收机具有操作简便、体积小,耗电少的特点。所以,这种方法已广泛运用于滑坡变形监测、施工安全监测以及滑坡工程治理效果监测之中。但是,由于监测站建设和获取数据周期较长,在灾害的短期预警中该方法用得较少。

3.2专用仪器监测网

在此类测量方法中,有多种传统的测量仪器目前仍在广泛使用,如经纬仪、全站仪、水准仪和钻孔测斜仪等,它们主要用于各种工程治理项目的施工安全监测中。除了前述的仪器外,我们还从三峡库区的具体环境条件出发,结合地质灾害其他方面监测工作的需要,开发了便携式倾斜仪、流动激光测距仪等设备,弥补GPS观测受房屋、山坡遮挡而不便施测的不足,以便对位于河谷斜坡地形上的库区移民新城镇的滑坡地表变形、房屋及地基基础变形进行全面监测。在一些经过工程治理的重点滑坡、变形体上,结合治理效果监测,还大量运用了钢筋计和锚杆(索)计以监测抗滑桩内部应力及滑坡的推力。

在地表开展各种流动仪器观测具有监测参量多,灵敏度高,测量范围较大,效率高,成本低,操作简单等特点,因此这类测量方法适用于滑坡治理施工安全监测和效果监测,与前一种GPS流动站观测法相同,也大量应用于多种地质灾害的中、长期监测预报中。

3.3地质灾害无线遥测台网

目前,国外崩塌、滑坡监测预警技术已发展到一个较高的水平。首先是较普遍采用了全自动、多参数监测的遥测台网;其次,在地质灾害模型预报和预警系统方面,已运用3S(GPS、GIS和RS)技术进行地质灾害空间分析、模型预报和预警系统研究。国内在上述方面尽管还存在较大的差距,但近年来,铁道部、交通部等个别研究所及少数矿区已尝试采用小型遥测台网进行滑坡灾害的监测预报;2002年,中国地震局地壳所在三峡库区又率先建立了用于地质灾害监测预警的多参数无线遥测台网。

“RDA型地质灾害无线遥测台网”系地壳所开发的基于GSM/GPRS技术的新型无线遥测台网。该系统主要由监测子站群、监测预警数据中心和GPRS数据通讯公网等三部分组成(系统构成见图1)。GPRS是在GSM基础上发展起来的一种无线分组交换的数据承载业务。相对于GSM/SMS的电路交换数据传送方式,GSM/GPRS采用分组交换数据传送方式,提高了传输速率,有效利用无线网络信道资源,全面实现了移动Internet功能,对于每个用户永远在线等方面具有非常明显的优势。

图1GPRS滑坡无线遥测系统构成

根据单体滑坡监测的需要,可以确定所需遥测子站的个数,各遥测子站可以选择连接不同的传感器来监测滑坡地表位移、深部位移,或者地表倾斜、裂缝变化、雨量,以及监测护岸、抗滑桩等工程构筑物内部应力和所受的推力等。监测预警数据中心系统软件功能包括接收各地质灾害点遥测子站的数据、数据入库、显示变形趋势曲线和超限自动报警等功能。同时,数据中心站可对各遥测子站发出指令,改变其工作参数,如数据采样间隔(5分钟、1小时、24小时等)。系统可接入地区监测预警中心微机局域网,支持运行基于GIS的减灾决策支持系统。市、县级地质灾害监测指挥中心的计算机屏幕上可以准实时地密切监视滑坡加速变形趋势,支持对库岸和滑坡破坏事件进行短期及临滑预报,也可以对发生的地质灾害事件进行现场监测和救助指挥。从2002年我们在万州WJW滑坡建成第一个遥测台网以来,在万州和巫山运用“RDA型地质灾害无线遥测台网”监测的崩、滑体已有近20处,积累了丰富的数据。该地质灾害无线遥测系统主要具有以下特点:

(1)监测参量多,精度高

系统集成了包括:滑坡地表变形(位移、沉降)、倾斜变形测量仪、裂缝测量仪、崩滑体微破裂声发射信号记录仪、钻内地层滑移变形测斜仪、孔隙水压测量仪、钢筋测力计、锚索(杆)拉力计等8种滑坡监测仪器。这些测量仪器均具有较高的测量精度和较大的动态范围。

(2)自动遥测,无人值守

遥测仪器均内置微处理器和无线数据传输模块,动态范围大,全自动监测,无线传输,可用交流电源或太阳能电池供电。

(3)无障碍设计

所研制的仪器在测量、数据传输等方面均符合无障碍设计要求,因而有安装方便,环境适应性好等优点。

(4)依托先进的通讯技术

本遥测台网综合运用了最新发展的GSM/GPRS通讯技术,既适应三峡库区的地形条件,便于安装和维护,又具有高容量、覆盖范围广以及成本较低等特点。

3.4崩塌滑坡应急监测系统

以往,无论在三峡库区还是我国其他地方,发现有崩塌滑坡迹象时,常因缺乏应急监测手段,未能详细积累数据,错失研究的机会且不论,有时终因措施不力造成人民生命的损失。我们在RDA型遥测台网的基础上,将通讯改为GSM/SMS,即短信息方式,目的是使系统对通信公网的适应能力更强,架设更简便可靠。在监测环境偏远以及应急监测的场合,这一点显得尤为重要。

应急监测系统优选了地表倾斜、激光测距、裂缝测量仪等手段。一旦有群众报告或者通过仪器监测发现某地滑坡有加速变形迹象,便能急速赶赴现场,及时安装台网,实施24小时连续监测。既能有效避免不测事件的发生,还可积累研究滑坡变形破坏阶段的宝贵资料。2003年,应万州地方政府的要求对公路、桥梁开展的应急监测便收到了良好的效果。

3.5合成孔径干涉雷达InSAR测量技术

合成孔径雷达干涉(InSAR

InSAR—Interferometry Synthetic Aperture Radar的缩写。)测量技术,是利用相邻航线上观测的同一地区的两幅SAR影像的相位差来获取地面数据的测量技术,其主要特点是利用雷达数据中的相位信息。

干涉雷达优点较多:具全天候工作能力,发射的微波对地物有一定穿透能力,能提供光学遥感所不能提供的信息,且为主动式工作方式。对于欧洲雷达卫星 ERS-1/2和加拿大雷达卫星RADRSAT-1,采用干涉技术来产生 DEM,监测地面位移变化,精度可以达到毫米量级。因此,该技术手段特别适用于大面积的滑坡、崩塌、泥石流以及地裂缝、地面沉降等地质灾害的监测预报,是一项快速、经济的空间探测高新技术。

三峡地区植被茂盛,雨水充沛,地貌差异较大,不利于干涉雷达信号的处理,曾有人在该地区做过尝试未获成功。为此,地壳应力研究所与德国地球科学研究中心(GFZ)合作,采用了国际上新推出的角反射器技术以辅助进行 InSAR信号处理。角反射器是用三块角形金属板制作的一种装置,它对照射其内的雷达波可按原方向反射回去,反射信号相对于周围环境有显著的增强。通过在工作区范围内均匀布设人工角反射器,并确定一些稳定的点作为天然反射点,便于图像的配准和精确计算角反射器的位移。对于三峡库区如此大的范围,仅仅利用有限的点位进行 GPS或其他仪器设备测量滑坡体形变是有局限的,因此,探索利用InSAR技术开展三峡库区滑坡监测,具有重要的意义。2003年,我们已经在万州和巫山两地安装了14个角反射器,进行试验监测和研究,同时还联合进行 GPS变形监测作为对比。

4用于地质灾害监测预警的GIS系统

地质灾害监测地理信息系统是一个能够有效管理各种四维空间(含地理坐标和时间变化)数据的信息系统。它以崩滑体等监测对象为基础,把地形、城市规划、监测点分布等空间数据,按其空间位置存入计算机;通过数据库模块、曲线显示模块与数据分析模块,实现监测数据的存储、更新、查询、趋势分析、绘图显示及图、表输出等功能。

系统主要由四部分组成:地理信息子系统、地质基础资料文献管理子系统、地质灾害监测数据库子系统和监测数据分析子系统。

地壳所自1998年在重庆市万州区开展地质灾害的监测与研究工作以来,首先致力于建立基于GIS的地质灾害数据和资料管理平台,在2000年研制成功“万州库区移民工作地理信息系统”。之后,又逐步完善相关的数据库管理系统,充实数据分析模块,增加自动报警功能,实现了含数据管理、分析于一体的滑坡监测预警GIS系统,并相继推广到巫山、奉节两县。

系统采用面向对象的编程语言Visual C++6.0为开发工具,以MapInfo为基本开发平台;地质灾害监测数据库利用Microsoft SQL Server 2000创建,通过ADO技术进行数据库连接、访问。地质灾害监测预警GIS系统以大比例尺电子地图作为工作用图,可以任意缩放、漫游、能够自动查找地图目标,并与数据库相关联。该系统为管理各种工程地质、水文地质资料,为管理上述几类地质灾害监测网和监测数据,为数据的分析与结果显示,包括为群测群防工作的管理均提供了一个有效的平台,进而为滑坡稳定性的研究打下了很好的基础(系统总体结构如图2)。

图2地质灾害监测预警GIS系统总体结构框图

根据前述功能的要求,该系统可以输出多种表达数据处理及空间分析结果的图形、图表与三维模拟图等可视化形式。图3显示了巫山县GIS系统的一个界面,显示出滑坡、道路及四类监测站的分布,即为一例。

图3巫山GIS系统显示的GPS和倾斜监测站分布图

1.GPS静态监测站;2.GPS动态监测站;3.流动倾斜监测站;4.GPS坐标控制点

数据分析流程基本上有如下的3个方面:

(1)整个监测系统获得的数据,包括自动传输与流动观测的,经过校核确认无误后,即可存入当地地质环境监测站基础数据库。

(2)基于地理信息系统的地质灾害趋势分析及预警技术研究,包括进行监测结果的统计分析、时间序列分析、地表位移矢量图分析、滑坡的深度—位移曲线分析、位移—降雨量分析等,并进而确定在不同的地质环境下滑坡预警的阈值。

(3)所获得的滑坡变形时间变化曲线及其二维平面分布图像的结果,可用于做进一步的滑坡稳定性分析研究。

5各类监测技术的应用与典型监测结果

5.1GPS技术用于滑坡变形监测

自1999年底万州库区建成含120余个流动站的GPS滑坡变形监测网,到2002年底,共完成了8期测量。结果显示,多数滑坡近期变形速率较低,在5mm/a以下;但半边石坝与实验小学等少数滑坡年变形速率分别达84mm和49mm;关塘口、青草背等滑坡也有明显变形。图4显示了万州城区滑坡现今变形的分区特点:变形大的地区多为陡坡,有的是古滑坡分布地区;近期的变形主要和人类工程活动以及强降雨等因素有关。

图4万州城区滑坡变形分布示意图

1.GPS滑坡监测点;2.滑坡;3.滑移矢量;4.变形较小的稳定地区

上述结果对于库区城镇的建设规划有指导意义。据了解,有的基础设施项目选在上述变形区域内,自2002年初开工,场平屡屡受阻,历时3年无法开展基本建设,付出了沉重的代价。对这几处稳定性差的滑坡体,加强了跟踪监测和研究。例如万州 SMB滑坡2003年继续发生变形垮塌,其北部区域5月以来曾发生严重变形。图5给出了3条有代表性的基线变化情况,纵坐标表示日降雨量以及GPS基线长度变化,单位为mm。由图中可以看到,2003年一季度该区变形速率不高,4月18日(即图中第108日)降大雨84mm后,滑坡变形明显加速。G123-134是接近主滑方向的测量基线,到6月累计变形量达到400m左右。除了该区是因人类工程活动触发滑坡变形因素外,强降雨的影响不可低估。

又如奉节新县城地区有大小崩塌、滑坡50余处,其中以三马山、宝塔坪、白衣庵、南竹园等大型滑坡对新建县城的影响最大。由于新县城地处复杂的地质构造部位,岩层较为破碎,冲沟发育,高阶地较窄,且连续性差。新建移民区大多分布在地势较陡的沟、谷坡上,人工开挖的高陡边坡随处可见,并以高度大、连续分布长为特点,边坡高度可达30~40m,长度数百米。高边坡的稳定性问题是奉节县城最大的潜在地质灾害问题之一。

2002年我们在奉节建立了含290个监测桩的GPS和地表倾斜变形监测网。到2003年中,整个县城近8km2范围的变形分布如图6所示,发生最大变形的地区是西部朱衣河谷坡一带的高边坡。这些地带大多是高阶地、陡坡,表现的主要地质灾害问题是建筑载荷导致的自然高、陡边坡、古滑坡失稳;因平整建筑场地而切削边坡,填平坡脚、沟谷,产生的高边坡与回填边坡的失稳等。

图5SMB滑坡地表变形 GPS测量成果

图62003年奉节新县城变形等值线图

5.2在滑坡工程治理安全施工阶段运用的监测技术

本阶段的监测工作主要用于评价滑坡(危岩)治理施工过程中滑坡的稳定程度,及时反馈、跟踪和控制施工进程,对原有的设计与施工组织的改进提供最直接的依据,对可能出现的险情及时发出报警信号,以便调整有关施工工艺和步骤,避免恶性事故的发生。做到信息化施工,以期取得最佳的经济效益。目前,在安全监测中使用了大量的专用仪器布设监测网,这已为广大工程技术人员所熟悉,这里仅举一例说明“RDA型地质灾害无线遥测台网”的应用成果。从2002年5月起在万州 WJW滑坡建立了无线遥测台网。该滑坡为三峡库区二期地质灾害工程治理计划项目,从2002年11月开始施工,2003年2月完成。图7所示为沿滑坡主滑方向激光测距遥测仪获得的结果。尽管施工包括59个抗滑桩的开挖与浇注,但由于设计与施工合理,整个施工期间滑坡体位移仅几个毫米,可见通过遥测台网连续监测,可以及时准确掌握滑坡变形动态,确保施工安全。

5.3 工程治理效果监测

仍以万州WJW滑坡为例。该滑坡治理工程采取以预应力锚拉抗滑桩为主,地表排水及生物工程为辅的综合治理方案。治理效果监测网采用了GPS、深部位移、孔隙水压力测量和钢筋应力计等仪器监测方法,在关键部位还设置了遥测台网进行连续监测。

图7万州 WJW滑坡工程治理施工安全监测位移曲线

图8 为A2号抗滑桩上3002遥测子站2003年8月到12月观测结果的日变化曲线。由图可见:锚拉抗滑桩内力(钢筋计、锚杆计观测)和滑坡深部位移的变化与地下水孔隙压力(渗压计观测)的变化呈明显的相关关系;根据气象资料,滑坡孔隙水压力的变化与降雨亦有直接关系。但是从总趋势看,抗滑桩内力、深部位移变化不大,说明 WJW滑坡经过治理后基本上处于稳定状态,这与其他监测点仪器巡测的结果基本一致。

图83002遥测子站观测结果曲线显示

图9 为巫山GIS系统上分析、显示的WZB边坡倾斜变形矢量图,是使用仪器监测网进行工程治理效果监测的实例。如矢量图所示,4个测点的倾向均与坡向大体一致,2003年累计角变量≤0.02°,说明经过治理后的边坡稳定性良好。

5.4滑坡变形应急监测

巫山县残联滑坡位于巫山新县城中心地带,滑坡区内高程在278~492m之间,为河流谷坡地形,坡角在10°~30°之间。滑坡体为第四纪坡积物,含碎石、粉质粘土,厚度0~12m,总体积约15万m3。由于本区域为斜坡区,公路及房屋等建设须对原始边坡不同程度的开挖、切坡,2001年已发现有变形发生。地勘资料表明残联滑坡周界明显,滑面渐趋形成,属推移式滑坡。2002年虽经两度治理,其西区在2003年仍有明显变形,危及其下的公路和移民楼房的安全。

图9巫山县 WZB边坡倾斜变形矢量图

图10巫山残联滑坡激光测距曲线(2003年9月~2004年2月)

应巫山县国土局要求,2003年9月安装了遥测台网。残联滑坡遥测台网安装在最能反映滑体变形特征的部位,四台遥测子站沿主滑方向形成一条测线。

激光测距的监测数据随时间的变化如图10所示。上条曲线为测距结果,测线长51.3m,滑坡向下滑移对应测线缩短,单位为mm;下条为环境温度曲线,单位为℃,横坐标为测量时间,按-年-月-日时:分格式显示。

从2003年9月12日至2004年2月3日,可大体分为两个阶段:

第一阶段:9月12日到9月27日为滑坡体中部抗滑桩完工之前,由于开挖引起边坡内部应力调整。受滑坡体上部载荷的影响,土体向前挤压。滑坡体中、下部向临空面的蠕滑变形明显,下滑速率大致均匀,约2mm/d,16天总计变化量达30mm。

第二阶段:在滑体中部的部分抗滑桩竣工后,位移速率变缓,降至0.5~1mm/d;到2004年2月上旬,变化量仅0.1mm/d。这说明抗滑治理工程对滑体变形起到了遏制作用,达到了抢险治理的目的。

6结论

(1)基于3S技术和地面变形监测台网,基本建立了研究区典型地段滑坡监测系统。运用GPS等空间技术可以获得滑坡变形区域分布状况,不但有利于确定需要重点监测的滑坡,而且对库区城镇改造规划有指导意义。遥测台网可快速测定变形速率,是掌握滑坡动态变形趋势与开展应急监测的有效工具。

(2)为了较好地解决滑坡监测中高度的不确定性问题,需要配合使用多种类型的仪器。作者等为此研制的新型滑坡无线遥测台网和流动倾斜仪、激光测距仪,精度高,性能稳定,有较大的推广价值。

(3)由于滑坡、高边坡所处地质环境差异以及影响因素的不同,其破坏机理和危险性程度也不尽相同。正确认识、区分滑坡与高边坡的地质环景,合理布置稳定性监测点位,对其稳定性监测、分析及评价具有十分重要的意义。

在此,对参加过此项工作的杨旭东、陈诚、范国胜、李涛等同志表示感谢。

参考文献

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❻ 实施地质灾害监测预警体系建设规划的保障措施

(1)建立健全地质灾害监测的法规、制度和规范体系

建立和完善地质灾害监测管理办法、监测设施保护规定、监测资料共享、监测资料汇交制度。大力宣传《地质灾害防治条例》、《全国生态环境建设规划》、《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水法》和《中华人民共和国水土保持法》;积极推进《地质环境监测法》、《地质环境保护条例》和《矿山环境保护条例》等的立法进程。

修改完善地下水环境监测技术规范;做好矿山地质环境监测技术要求、地质灾害监测技术要求、地质灾害预报预警技术要求、地面沉降、地裂缝监测规范、地质环境监测数据采集、录入等一系列规程规范和技术标准的编制或修订工作。使地质灾害监测工作走上法制化、规范化的道路。

(2)建立健全地质灾害监测机构、理顺体制关系

建立由中央到地方专门领导机构和专业组织实体,形成覆盖全国的专业与群众相结合的地质灾害监测实体网络(图)。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、指导和监督工作,其他部门按照各自职责负责相关部门的防治工作。县级以上人民政府灾害防治小组应会同水利、交通、城建和气象等部门加强配合对地质灾害险情的实时动态监测,形成既有各专业独立性,又有统一领导的监测预警体系。

建立健全国家、省(市、区)、市(地、州)和县(市)四级地质环境监测机构,明确各级监测机构作为国土资源管理部门的公益性事业单位。按照“站网管理,业务联系,技术指导,资料汇交,成果集成”的原则,理顺各级关系,加强内部机构建设,使其真正承担起各类地质环境监测和地质灾害群测群防的技术指导工作。

(3)健全监测经费保障体系

监测经费实行分级分责任承担。国家、省、地和县等不同级别的监测网点建设、维护、运行和基本建设经费,应纳入各级政府的财政预算,建立地质环境专项经费;由采矿、开采地下水、工程建设等人为因素诱发的地质灾害、环境地质问题等的专门监测网点建设、维护和监测的日常运行以及试验研究经费,应由责任人承担;各类建设项目,建设单位应承担《建设用地地质灾害危险性评估》中所要求的地质环境监测研究经费。

(4)把科技进步放在突出位置,大力推广先进实用的监测设备

重视高素质人才的培养,引进先进的技术设备,加快地质环境监测的自动化进程,推广规范化的技术规程,建设和完善地质环境信息网络,改进监测成果的发布形式,提高监测工作为社会公众服务为政府决策服务的能力。

(5)加强国际交流与合作

加强国际交流与合作,学习和借鉴国外先进技术和经验,提高我国地质环境监测水平和国际影响

总结地质灾害预报预警成功的经验,进一步尝试和推进与其他公益网的合作,实现信息资源共享互为补充和促进,不断拓展监测领域,提高为政府、为社会服务的水平。

(6)加强宣传教育,提高全社会地质灾害防治和地质环境保护意识

利用电视、广播和报纸等多种宣传媒体,结合“世界地球日”、“土地日”、“水日”等社会活动大力宣传我国人口、环境与资源的基本国策,宣传生态环境建设、地质灾害防治、地质环境保护的重要性和迫切性,提高全社会对保护地质环境的重视程度,普及地质环境保护和地质灾害防治知识,提高全民的防灾减灾意识。

❼ 我国地质灾害监测预警工作现状

7.1.1 地质灾害防治与监测的法规建设

伴随我国国民经济建设的发展,各种类型的人类工程活动不断加剧,崩塌、滑坡、泥石流及其他多种地质灾害不断发生。为防治地质灾害的发生、发展,满足地方社会经济发展的需要,包括了对地质灾害监测工作进行管理在内的地方性地质灾害防治法规,自1995年开始出现。至1999年,已有18个省(区、市)颁布了21项法规条例,至2004年即已有29个省(区、市)颁布了40余项法规、条列(附录2)。

在全国各地地方性地质灾害防治法规的基础上,2001年5月国土资源部发布了《“十五”国土资源生态建设和环境保护规划》;2001年5月国务院办公厅转发了《关于加强地质灾害防治总体规划》;001年10月国土资源部完成了《三峡库区地质灾害防治总体规划》,并于2002年1月由国务院批复,2002年2月下发湖北省和重庆市国土资源部门落实。作为地质灾害防治方面的全国性法规,2003年11月国务院颁布了《地质灾害防治条例》(附录2)。在上述全国性法规、规划的指导下,目前“全国地质环境管理办法”等一系列的规程、规范正在编制之中。这些法规、条例的出台,有力地推进了全国地质灾害监测预警体系的建设和地质环境管理、保护工作。

7.1.2 监测网络与机构建设

(1)专业监测机构建设现状与存在的问题

截至2002年9月,全国地质灾害监测机构及队伍状况如表7.1所示。由该表可知,我国现有:国家级地质环境监测中心1个,省级地质环境监测总站(院、中心)31个,地(市)级地质环境监测站220个,其中直属分站138个,代管分站131个,县级地质环境监测站49个(重庆40个,四川7个,福建2个)。上述机构中,中国地质环境监测院在职职工126人(包括三峡中心),省地级地质环境监测队伍在职人数3349人。合计全国地质环境监测专业队伍在职人数3349人。这样一支队伍初步形成了地质灾害勘查、监测和预报预警的科研体系,为地质灾害的防治、地质环境的保护和依法行政提供了组织保障。

表7.1 全国地质灾害监测机构及队伍状况

值得指出的是,目前地质灾害监测预警管理体制还不够健全。虽然省(区、市)级和地(市)级两级国土资源主管部门承担起了地质灾害监测预警职能,但多数地(市)级国土局没有专门的科室,县级以下机构很不健全,体制还没有理顺。与此同时,在水利、铁路、公路和城建等部门也还没有设立地质灾害监测预警预报指挥系统。国土资源部门原有各级地质环境监测站是在政事不分、事企不分的历史条件下建立的,部分省(区)的公益性监测工作仍由企业性质的地勘单位承担,与政府行政管理脱节,难以满足政府和社会的需要。

(2)地质灾害监测网络建设现状与存在的问题

1)突发性地质灾害监测。全国突发性地质灾害监测状况参见表7.2。截至2003年,全国完成地质灾害调查与区划的县(市)达到545个,面积200万km2,共调查出灾害隐患点7万余处,建立了群测群防点4万多处;湖南、广西、四川、宁夏、青海、新疆开展专业监测与巡测的灾害点120余处。

三峡库区20个市(区、县)已成立17个地质环境监测站,建立了秭归-巴东段(50km)地质灾害GPS监测网并投入监测运行。该网包括国家级控制网(A级)、基准网(B级)、滑坡监测(C级)三级GPS监测网,对12个单体滑坡进行监测,共建有59个GPS监测点。

黑龙江省七台河市地面塌陷监测网控制面积10km2,设地面塌陷监测点58个,为矿山地质灾害监测起到了示范作用。

2)缓变性地质灾害监测。缓变性地质灾害监测网在长江三角洲地区除上海市建立了覆盖全市的较为完善的、由基岩标、分层标、GPS观测点、地面水准点和地下水监测孔等构成的地面沉降监测网络外,江苏的苏锡常地区2002年也在个别地区建立了分层标,其他地区尚属空白。环渤海地区只有天津市在城区建立了7组分层标,而且多建于1985年以前。北京市的3组基岩标和分层标正在建设之中。西安设立了部分地裂缝监测点,宁波初步建成了地面沉降监测网。目前开始实施地面沉降和地裂缝监测的主要地区为华北平原和长江三角洲和部分大中城市。全国地面沉降监测现状参见表7.2的有关内容。

3)区域性群测群防体系尚未建成。群众对地质灾害缺乏预防知识,基层主管部门缺少专业技术人员,群专结合的地质灾害监测体系和群测群防的监测网络不健全,全国大部分县(市)还没有建立。目前仅是开展过地质灾害调查与区划的539个县(市)建立了群测群防监测网络。地质灾害监测尚未引起全社会足够的重视,资金保证程度差,缺乏完善的救灾防灾系统。因此,加大宣传和管理力度,加强立法工作,强化地质环境管理,编制地质灾害防治工作规划纲要,指导各县(市)编制本地区的地质灾害防治规划,积极有效地开展地质灾害防治工作,对防灾减灾是非常必要的。

4)监测工作经费严重不足。地方各级政府尚未建立地质灾害专项资金渠道,仅靠国家补助的部分地质灾害防治专项资金开展工作。每年的监测经费不足以维持正常的监测工作,监测工作日益萎缩,设备陈旧老化、设施破损严重,影响监测成果质量,难以满足准确快速实时监测的要求。

表7.2 全国地质灾害监测状况

7.1.3 监测预警信息系统建设

利用中国地质环境监测院提供的数据库软件,省级地质环境监测总站(院、中心)基本实现了991年以后地下水监测数据和地质灾害调查数据的入库管理,部分省(区)还建立了图形库、文档库、监测点档案库和信息管理系统等。四川省开展了地质灾害预报信息随同天气预报播出的试点工作。全国地质环境监测信息管理现状如表7.3所示。

表7.3 全国地质环境信息管理现状

在网络建设方面,只有少数省(区、市)实现了与Internet的专线连接(河北、青海、海南等)和内部局域网建设,多数省区通过拨号上网向中国地质环境监测院传输数据。目前,地质环境监测数据的分析和开发利用还很不够,地质环境监测数据基本上没有向社会和公众开放。这些情况表明,在地质灾害防治方面,信息传输与处理没有跟上时代步伐。

❽ 四信地质灾害监测预警系统主要功能有哪些

主要作用是:通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声内、孔隙水压力容、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测,使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台,为防灾减灾提供实时信息服务。
广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等,有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

❾ 实施地质灾害监测预警体系建设规划的投资估算

地质灾害监测预警规划主要费用项目包括:建立国家级地面沉降监测网,地质灾害监测重点工程,地质灾害监测预警研究试验区,重大突发性地质灾害单体监测工程等。到2010年,投资估算经费为37.4亿元人民币。

❿ 浅议三峡库区地质灾害预警工程常用监测方法及应用

王爱军1,2薛星桥1,2

(1中国地质大学(武汉),湖北武汉,430074;

2中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051)

【摘要】长江三峡库区地质灾害预警监测是服务于地质灾害防治、保障三峡工程建设安全的主要基础工作。开县、万州区、巫山县的38个滑坡灾害专业监测点,采用大地形变监测、深部位移钻孔倾斜仪监测、地下水动态监测、滑坡推力监测、地表裂缝相对位移监测、GPS全球卫星定位系统监测、TDR时间域反射监测和宏观监测等综合系列监测方法。每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表内部变形或受力变化;重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。对滑坡监测及监测成果统计分析,多种监测数据成果具有明显的一致性和相关性,反映了滑坡体的变形情况和特征,证实监测方法合理有效,监测成果将为地质灾害预警工程和地质灾害防治工程提供可靠依据。

【关键词】三峡库区地质灾害预警工程监测方法应用

1前言

长江三峡库区自然地质条件复杂,是地质灾害的多发区和重灾区。三峡工程的兴建和百万移民工程,在一定程度上改变了原有地质环境的平衡状态,加剧了地质灾害的发生。随着三峡工程建设的不断推进,库区地质灾害对三峡工程和库区人民生命财产安全的影响日益增加,及时有效地防治库区地质灾害已成为三峡工程建设的重要任务之一。地质灾害预警监测工作是实现地质灾害防治的主要基础工作。

三峡库区共有38个滑坡灾害专业监测点在进行专业监测工作,其中重庆市开县14个、万州区14个、巫山县10个。

2监测方法

2.1大地形变监测

采用全站仪监测。在滑坡体外选取地质条件较好、基础相对稳定的点位作为监测基准点,在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩。

2.2深部位移监测

采用钻孔倾斜仪进行监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置测斜钻孔,分别在其主滑方向和垂直主滑方向上进行正反两回次自下而上的测读,监测点间距0.5m,使用移动式“CX-01型重力加速度计式钻孔测斜仪”,监测数据稳定后自动记录,每期监测共记录4组数据。

2.3滑坡推力监测

在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,在钻孔中选择适当的深度部位,预置一系列滑坡推力传感器,用传导光纤连接至地面,每次监测采用“BHT-Ⅱ型崩塌滑坡推力监测系统”测量记录各点数据。

2.4地表裂缝相对位移监测

在裂缝的两侧适当部位安置数套裂缝计,进行原位裂缝相对位移监测。机械式监测具有干扰少、可信度高、性能稳定特点,监测记录数据可直接做出时间—位移曲线,测量结果直观性强。仪器一般量程范围在25~100mm间,读数器的分辨率为0.01mm,操作温度在-40℃~+105℃之间。

2.5地下水动态监测

在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,对地下水水位,孔隙水压力、土体含水率、温度等参数监测,采用自动水位记录仪、孔隙水压力监测仪等仪器监测。其中孔隙水压力监测仪的孔隙水压力量程为-80kPa~200kPa,分辨率0.1kPa,精度0.5%F·S;土体含水率量程为0至饱和含水率,分辨率1%;温度量程为0~70℃,分辨率0.1℃,精度1%F·S。

2.6GPS全球卫星定位系统监测

在滑坡体外选取地质条件较好,基础相对稳定的点位,作为监测基准点;在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩,观测时采取多点联测。GPS监测方法,可进行全天候监测,不受通视条件限制,同时监测 X、Y、Z三维方向位移量,方便灵活,并可监测灾害体所处地带的区域地壳变形情况。采用的美国 Ashtech公司生产的UZ CGRS型GPS,最小采样间隔1s,最少跟踪和接收12颗卫星,使用Ashtech Solution 2.6软件解算,精度可达水平3mm+1ppm,垂直6mm+2ppm。

2.7时间域反射测试技术(TDR)监测

即采用电缆中的“雷达”测试技术,在电缆中发射脉冲信号,同时进行反射信号监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置监测钻孔,将同轴电缆埋入监测孔,地表与 TDR监测仪相连接,把测试信号与反射信号相比较,根据其异常情况判断同轴电缆的断路、短路、变形状态,推断出电缆的变形部位,进而推算滑坡体地层的变形部位和位移量。TDR监测采用了固定式预置同轴电缆,成本低,可进行自上而下的全断面连续监测,量程范围大。

2.8宏观监测

以定期巡查方法为主,对变形较大的滑坡体,据其变形特征布置一定数量的简易观测点进行定期观测,及时掌握其变形动态。

对于每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表变形和滑坡体内部变形或受力变化,重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。监测点的布置应重点突出,控制滑坡的重点部位;照顾全面,力求能反映滑坡体整体变形情况。钻孔孔口周围用混凝土浇筑,布置精确监测点位。

3监测效果分析

根据2003年7月至12月滑坡灾害专业监测数据资料,初步分析三峡库区地质灾害预警工程监测方法及应用效果。

3.1大地形变监测

大地形变监测,开展了开县大丘九社和巨坪九社滑坡、巫山县狗子包滑坡和板壁塘滑坡,共4个滑坡的监测。以下以开县大丘九社滑坡为例简述监测效果。

大丘九社滑坡位于开县镇东镇大丘九社斜坡上,滑坡平面形态近似矩形,剖面上呈凹型;分布高程205~300m,滑体长约250m、宽约300m,面积710万m2,估计厚度20m,体积约140万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及砂岩互层组成的平缓层状斜坡中,滑坡体的物质组成主要为砂岩及砂岩碎块石土,表层为松散土壤,局部出露砂岩碎块石,为崩滑堆积体滑坡。

图1开县大丘九社滑坡累计位移量曲线图

(a)X方向(b)Y方向(c)H方向 D1——监测点编号

大丘九社滑坡体上布置了3排监测点,每排3个共计9个监测点,滑坡体对面斜坡上布置了2个基准点,分别在2个基准点进行监测。监测网布置既控制了整体滑坡体又突出重点,采用前方交汇法施测。

8月5日进行了首次测量,9月21日进行D1第二次测量成果与之对比,表明变形趋势明显,滑体向 NEE向滑移。10月24日监测成果表明各监测点的变形趋于缓和。11月和12月监测成果表明各监测点无明显变化(见图1)。监测数据与宏观调查定性分析相一致。

利用全站仪进行大地形变监测,其特点为监测方便,可随时对一些危险滑坡监测,既可以在滑坡体上设置永久性监测桩,又可以设置临时性监测桩;监测精度高,测点中误差可达到3.5mm;不仅能测定相对位移,而且能监测绝对位移;在满足测量条件下可进行连续监测,监测滑坡滑移的全过程,不存在量程限制。但该仪器监测受天气因素和光线条件制约,难以在雨雾条件和夜间实施监测,且受地形和通视条件制约,施测以人工操作为主,不易实现自动化监测。

3.2深部位移钻孔倾斜仪监测

深部位移钻孔倾斜仪监测点为开县6个滑坡、16个钻孔,巫山县5个滑坡、19个钻孔,万州区8个滑坡、24个钻孔,共计19个滑坡、59个钻孔。以下以开县虎城村滑坡为例简述监测效果。

虎城村滑坡为堆积层滑坡,位于开县长沙镇虎城村斜坡。该滑坡在平面近似矩形,剖面为凹形,分布高程330~400m,纵长约300m,横宽约500m,滑体估计平均厚度12m,面积15万m2,体积180万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及泥质粉砂岩组成的水平层状岩层斜坡上,滑体上部为崩坡积紫红色碎石土层。滑坡威胁居民400余人及其财产安全。该滑坡布置了3个深部位移钻孔倾斜仪监测钻孔。

Kx-162钻孔位于滑体的中部。2004年10月,在9.5~10.5m测试深度处发生明显的位移变形,本月变形量5.56mm,变形方向247°。11月,没有增大趋势,累积形变4.58mm,略小于10月份累积变形量,变形方向253°(见图2)。

Kx-165钻孔位于滑体的下部。2004年10月,在15.0~16.5m测试深度处发生明显的位移变形(见图3),本月变形量5.45mm,变形方向241°。11月,没有明显的增大趋势,累积变形5.39mm,同10月份累积变形量相近,变形方向240°。

地质灾害调查与监测技术方法论文集

图2开县虎城村滑坡 Kx-162钻孔位移随深度变化曲线

(a)EW方向(b)SN方向

图3开县虎城村滑坡Kx-165钻孔位移随深度变化曲线

(a)EW方向(b)SN方向

深部位移钻孔倾斜仪监测方法,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑移方向和相对滑动位移量;但在滑坡发生较大或急剧加速的位移变形时,由于钻孔和孔内测斜管变形、破坏,测斜仪探头不能送入钻孔之内,可能使钻孔失去监测价值。

3.3 滑坡推力监测

滑坡推力监测共设有2个测点、4个钻孔:巫山县淌里滑坡钻孔2个,曹家沱滑坡钻孔2个。以下以淌里滑坡为例简述监测方法与效果。

淌里滑坡位于巫山县曲尺乡长江干流左岸斜坡上,滑坡在平面形态上呈不规则的圈椅状,前缘分布高程90m,后缘高程400m,平均坡度约30°~40°,纵长约800m,横宽150~250m,滑体厚20m,面积24万m2,体积490万m3。滑坡发育于三叠系巴东组(T2b)灰岩、泥灰岩、泥岩中,滑体物质主要为泥灰岩及泥岩碎块石土,表层多为松散土层,下部碎块石土结构密实。

Ws-t-tzk1推力孔位于滑体的下部,Ws-t-tzk2推力孔位于滑体的中部。其滑坡推力监测成果数据见图4、图5。推力监测曲线图表明,各次监测数据规律性强,基本一致,传感器没有发现明显的数值变化。滑坡推力监测结果与宏观监测结果和同时进行的钻孔倾斜仪监测结果相一致,说明此阶段滑坡暂时处于相对稳定的微变形状态。

图4巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk1钻孔滑坡推力监测曲线图

图5巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk2钻孔滑坡推力监测曲线图

滑坡推力监测方法属于固定点式监测,在钻孔中预置传感器,用传感光纤连接,在地面用滑坡推力监测系统采集传感信息,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,自上至下监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑坡推力变化量,可定期进行数据采集监测;在对采集和传输处理系统进行改进的基础上,可实现无值守自动化连续监测。

4结论

(1)通过多手段的综合监测,掌握了被监测滑坡体的表面、内部自上至下滑移带的变形及受力情况,数据综合分析表明其反映了滑坡位移变化及动态特征,取得了进行灾害预警的重要基础数据资料,说明采用的监测方法合理有效。

(2)钻孔倾斜仪深部位移监测方法,当滑坡体发生一定量缓变位移后,部分钻孔不能再进行全孔施测,造成勘察监测资金浪费和滑坡体监测点及监测部位减少。

(3)目前一月一次的监测周期,难以保证在滑坡发生滑移险情时能进行有效监测。为此应在进行专业监测的同时,进行群测群防监测。特殊情况下,对危险滑坡灾害点,调整监测方案,进行加密监测或连续监测,使监测满足预警预报要求。

(4)从长远发展考虑,监测应以免值守、易维护、低成本、固定式、自动化快速连续采集传输和半自动化监测及人工监测相结合为方向,以建立起高效的地质灾害监测网络与地质灾害预警系统。

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