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三峡地质灾害监测

发布时间: 2021-02-26 16:58:07

㈠ 年度三峡库区地质灾害防治工作情况

(2014年1月14日)

2013年,中国地质环境监测院三峡地质灾害监测中心(三峡库区地质灾害防治工作指挥部,以下简称“三峡中心”)深入贯彻落实党的十八大、十八届三中全会精神,在国土资源部地质环境司(地质灾害应急管理办公室)、三峡库区地质灾害防治工作领导小组办公室、中国地质环境监测院(地质灾害应急技术指导中心)的正确领导下,紧紧围绕三峡库区地质灾害防治这一中心工作,坚持对上支撑、横向指导,坚持长远防治能力建设、日常监测应急指导两手抓,有序推进各项工作。三峡中心全体同志齐心协力,认真履职,圆满完成了项目管理、监测预警、应急处置等重点工作,实施了能力建设、队伍建设、制度建设等基础工作,取得了良好的成效。全年三峡库区未发生地质灾害造成人员死亡失踪,连续11年保持库区地灾无伤亡的良好局面。同时,对以往工作进行了梳理,初步确定了2014年重点工作。

一、强化业务支撑,指导落实防治措施

三峡中心认真履行库区地灾防治专门技术机构的支撑、指导职能,全面落实司、院的工作部署,加强调查研究、协调联络和监督检查,确保防治目标科学合理、防治措施落到实处。

(一)组织开展防治趋势预测,明确年度防治任务。在部组织下开展了库区地灾防治趋势会商工作,会同两省市国土部门对2013年三峡库区滑坡、库岸崩塌等灾害发生趋势进行了研判,指导库区市县对全年防治工作趋势做了深入研判,进一步明确了防治重点。

(二)做好行政管理支撑保障,督促落实防治要求。协助地质环境司做好姜大明部长巡库工作以及在此期间召开的库区地灾防治工作会商会,提前准备了丰富的技术资料。会后,与部应急中心、重庆市局和湖北省厅共同完成了巡库检查工作。

(三)多次组织全面巡查排查,指导强化防治措施。6月,组织开展了第二轮库区地质灾害防治检查指导工作。7月,配合部派出的2个工作组分别赴两省市开展第三轮检查指导工作。派员参加了国务院三峡办175米试验性蓄水水位消落期巡库工作和2013年三峡工程试验性蓄水安全巡查。

(四)指导开展地灾隐患排查,全面掌握隐患情况。指导两省市按照部要求,在汛前开展全面排查,在重要时点巡查。组织专业技术人员对排查成果资料进行了整理,入库26个区县10821处(段)再排查数据1.6万条。在长江三峡水利枢纽工程竣工环境保护验收调查中使用了这些成果。

(五)积极承担规范编制任务,推动提升工程质量。参加了地灾防治行业标准规范框架体系、目录和实施方案的起草工作,作为牵头单位组织开展地质灾害信息系统、监测、施工、监理、综合管理等类型共24项标准规范的编制工作,并作为主编单位承担其中21项的编制工作。

二、强化项目管理,全面完成工作任务

按照三峡后续工作总体规划要求,如期完成了后续地灾治理年度项目实施方案组织编制、项目审核,完成了三期治理工程竣工验收等工作。

(一)顺利完成三期地灾治理工程质量国家级行政验收。协助地质环境司、领导小组办公室组织了三期地灾治理工程竣工国家级行政验收,包括国家级工程竣工初步验收和最终验收鉴定书等资料汇编整理,行政验收意见起草,重大地灾治理工程现场检查组织等。

(二)完成二、三期治理工程档案归档与信息化成果验收。根据峡库区二期三期治理工程档案及信息化终验成果意见,验收通过重庆库区22个区县中18个。达到汇交标准并已办理成果资料移交的区县有6个。按照年度计划推进治理工程信息化验收,建立了工程数据库。

(三)完成三峡库区三期地质灾害防治科学研究成果验收。组织专家完成了三峡库区地灾防治科学研究项目共七个专题20个课题和监测预警工程专业监测的“滑坡预报模型和预报判据建立项目”验收。

(四)有序推进后续工作防治项目组织实施。一是完成地灾防治项目初步设计。二是组织专家完成地灾防治项目初步设计技术审查。三是编制完成地灾防治2013年实施方案,配合部向国务院三峡办报送方案。

三、强化监测预警,有效避免人员伤亡

坚持群专结合的工作格局,在帮助指导地方落实群测群防措施的基础上,对重要隐患进行专业监测,辅以地灾气象预警预报信息服务,使近库区隐患周边60万人的生命安全得到了保障,2013年库区地灾继续保持零伤亡。

(一)加强专业监测网络建设。完成了200多处专业监测的复测与验收,收集分析225处滑坡监测资料,预警滑坡14次。开展了122个滑坡预报模型研究。召开了专业监测工作会,建立数据采集和传输系统,采集入库信息约12万条。

(二)指导群专结合的监测工作。在汛前下发了关于加强库区地灾监测预警工作的通知,召开库区地灾防治工作会议,指导两省市构建和完善监测预警体系。汇总分析每月群测群防监测资料,制作科普宣传片1部,出版宣传画册一本。

(三)加强气象预警预报。充分利用气象等部门资源,实现了库区降雨诱发地灾精细化预报,形成系列预报产品,有效服务于库区。在2013年底地灾气象预警预报现场会,汇报展示了库区地灾气象预警预报平台,效果良好。

(四)完成地质环境公报。完成了三峡工程生态与环境监测公报——《三峡工程生态与环境监测系统蓝皮书》(2012年)涉及的地质环境专项报告,宣传了库区地灾防治成效,为有关方面提供了可靠的地质环境信息。

四、强化应急处置,提高应急工作效率

三峡中心高度认识应急工作的重要性,紧密联系环境司、地调局、监测院,保持高度的责任感和政治敏感性,认真谨慎做好突发灾情险情和舆情的处置工作。

(一)加强应急值守,及时报送防治信息。严格执行全年24小时应急值守制度和应急调查处置制度,与两省市、26个县区建立了通畅的信息传送渠道。全年上报信息50多次,中办国办采用6篇次,部采用19次,及时报告了防治工作成效、防治工作进展等。

(二)完善指挥系统,确保应急工作效率。完成了应急会商视频会议系统维修升级及其与应急指挥系统的集成。完善应急监测指挥车和应急通信平台,升级了视频会议系统,实施15次应急演练和野外训练,编写10期应急演练报告,时刻为应急提供稳定可靠的设备保障和熟练的技术支撑。

(三)及时启动响应,指导开展应急处置。共组织开展了重庆武隆巷口镇木林危岩、鸭江镇白果树滑坡、白马镇二台坪泥石流、羊角场镇庆口危岩,云阳县外郎小学滑坡等近10起地灾应急调查,提出了险情应急处置建议。3名专业技术人员被聘为部地灾应急专家,按要求报送专家工作情况。

五、强化能力建设,努力提升防治水平

从基地建设、科学研究、科普宣教、信息化建设等着手,软硬结合,全面提升三峡中心的防治技术能力,树立三峡库区地灾防治技术排头兵的良好形象。

(一)地灾防治科学研究成绩突出,防灾认识不断深入。一是建立了地灾预报模型判据。二是全面展开三峡工程环保验收的地质环境影响专题调查工作。三是启动三峡水库日降幅对防治工程影响调查评价研究。四是编制完成滑坡泥石流监测技术标准,提交了初步研究成果。

(二)全面建成地灾防治信息系统,信息服务显著提升。完成了年度中心计算机网络系统和两省市、区县地质环境监测站计算机广域网系统维护等工作,保证了网络系统、视频会议系统、卫星传输系统和专线网络的正常工作,为防治工作正常开展提供了稳定的网络服务。

(三)推进监测试验示范基地建设,示范作用逐步增强。基本完成了基地大楼改造工程施工,构建了气象监测网、地灾气象预报预警平台建设,完成了滑坡预报模型与判据试用验证评估,监测预警示范作用进一步增强,试验基地的硬件设施条件将得到进一步改善。

(四)系统整理地质灾害成果资料,规范档案资料管理。整理地灾工作成果资料5000余册,完成档案立卷1000盒,电子文档上传服务器,实现办公资料共享查阅,并建立了成果资料收交、借阅、发送程序,建立了档案台帐,进一步规范了档案资料管理。

(五)积极申报国土资源科普基地,拓宽科普宣传渠道。成功申报第三批国土资源科普基地,获部命名科研实验类国土资源科普基地。按要求编制了科普工作规划计划,加强科普能力建设。编制了《百年圆梦——三峡库区地质灾害防治工程史诗画册》,彰显防治工作成就。

六、强化队伍建设,积极提升管理能力

三峡中心着力打造一支思想过硬、业务精通、作风扎实的高素质人才队伍,着力建设一个制度完善、责任明确、奖惩分明的高效率管理体系。

(一)加强队伍建设,规范技术管理。引进技术人员3名,通过实施“给压力,挑担子”工程,提高队伍整体素质,安排12人次参加部、院培训。加强了技术质量管理,基本实现了技术业务管理制度化。

(二)推行目标管理,完成防治任务。按照院要求,围绕三峡库区地灾防治中心工作,推行了目标管理,统筹兼顾,保证重点,完成了年度防治任务。

(三)强化安全生产,严防事故发生。贯彻安全生产责任制,全年车辆安全行驶,安全生产实现零事故的目标。加强保密工作监督和检查,整改隐患,没有发生泄密事件。

(四)规范经济管理,强化资产管理。以预算管理为核心,逐步规范预算管理和经济活动等,使经济管理与业务管理协调推进。

(五)加强党建和文明创建,促进中心工作。深入学习贯彻党的十八大、十八届三中全会精神,坚决落实院党的群众路线教育实践活动实施方案,被院党委授予“先进基层党组织”称号。编制了2013年工会工作计划和活动安排,大力推进文明创建活动,促进了中心工作上新台阶。

七、把握工作要点,为三峡做出新贡献

2014年,三峡中心将紧密结合部关于全国地灾防治工作的总体部署和库区防治工作的具体要求,继续保持高度警惕,戒骄戒躁,兢兢业业做好库区地灾防治工作。

(一)工作思路。一是不断加强三峡库区地灾防治后续规划项目实施的协调、指导、监督和检查,认真履行职能,支撑部、局、院工作。二是进一步推进三峡库区地灾监测预警实验基地建设,继续推进三峡库区地灾监测预警体系建设,培养人才,改善基地条件,系统总结三峡库区地灾防治技术,在试验研究、技术培训和推广应用等方面建成全国地灾防治试验示范创新基地。三是建立和完善三峡库区地灾防治信息中心,支持防治管理和决策。

(二)工作重点。一是年初开展趋势分析,形势研判,确定防范重点地区,明确主要防治措施,配合部做好工作部署。二是配合部开展巡库指导工作,在汛期、大范围强降雨、175米蓄水等期间,组织专家开展巡查指导,督促地方加强防治措施。三是督促指导两省市提前完成2014年开展项目的前期工作,做好年度防治实施方案的编制报送。四是指导地方实施好防治工程,保持专业监测和群测群防体系高效运行。五是加强应急值守,及时启动应急响应,指导地方政府做好突发灾情险情的应急处置。六是完成三峡工程竣工验收涉及地灾的各项工作,按时提交防治工程验收报告。

中国地质环境监测院三峡地质灾害监测中心(指挥部)

2014年1月14日

㈡ 三峡库区地质灾害防治为库岸稳定提供了有力保障

中国地质调查局武汉地质调查中心

三峡工程筹备工作开展以来,各部门地质工作的重心在于查清区域稳定性与地震地质条件、库区及坝址区水文地质条件、近区岩土体类别与分布特征等工程适宜性、基础性地质问题。自1993年三峡工程开工后,地质工作逐步转为以施工地质保障为主,并对库首链子崖危岩体、黄蜡石滑坡等特别重大的地质灾害体开展了紧急勘察治理工作。2002年1月25日国务院正式批准的《长江三峡库区地质灾害防治总体规划》(以下简称《规划》),标志着三峡库区地质灾害防治工作正式启动。各相关部门按照《规划》的指导原则,分阶段对库区地质灾害开展了调查评价、勘查治理和监测预警等工作,为三峡水库蓄水后的库岸稳定提供了技术支撑,为库区人民生命财产安全乃至经济社会平稳发展做出了贡献。

一、地质灾害调查与科研工作为岸坡稳定性评价提供了技术支撑

针对三峡库区高陡岩质边坡及危岩体分布发育状况不清、存在蓄水失稳风险的情况,武汉地质调查中心开展了“长江中游宜昌—江津段环境地质调查”,以人口相对集中的11个城镇作为主要调查区,筛查典型危岩体232个,确定了对长江航道安全存在重大威胁的龚家方至独龙不稳定斜坡、箭穿洞和万州鸡哈寨等10余处危岩体,提出了包括监测、工程治理等为主的综合预防措施(图1)。如2007年在秭归县沙镇溪镇发现咸水井滑坡局部活动,滑坡体上的国家电网500千伏输电铁塔受到威胁,技术人员根据铁塔上的铭牌地址通知并函告了国家干线电网的有关部门,国家电网随即组织实施了滑坡勘察和治理工作,保障了电网的安全运行。2009年4月初,调查人员发现龚家方至独龙一带的高陡斜坡岩体出现多处变形迹象,及时向重庆市政府进行了汇报并建议加强监测,同时将大宁河口至横石溪口上水航道向江心方向迁移100米。重庆市政府随即采纳了迁移航道的建议,将龚家方至独龙不稳定斜坡纳入到重庆市地质灾害监测预警系统。

2010年7月,中国气象局发出三峡库区可能出现极端暴雨天气的预测后,武汉地质调查中心、湖北省地质环境监测总站和重庆市地质环境监测总站紧急开展了“长江三峡库区汛期地质灾害排查”工作,对上游江津市至下游秭归县的二十余县市区的主要地质灾害隐患进行了排查,及时处置存在变形和重大威胁的灾害隐患点上百处,编写地质灾害应急处置报告百余份,为当地政府做好突发性地质灾害提供了技术安全、经济可行的决策方案。

二、监测预警工作成功预测多起地质灾害,避免了人员伤亡和财产损失

按照国务院、三峡建设委员会有关文件精神,国土资源部三峡库区地质灾害防治工作指挥部、中国地质环境监测院及鄂渝两省市地质环境监测总站积极行动,在库区建立了较为完善的地质灾害监测预警体系,将GIS、GPS、RS等技术引入到地质灾害监测预警领域。目前已对库区近200处重要的地质灾害隐患开展了专业监测,对近2000处一般隐患点开展了群测群防工作,初步实现了地质灾害监测数据和预警信息的网络化管理。国土资源部还与中国气象局合作,开展了汛期突发性地质灾害的气象预警预报,并通过电视、互联网、手机短信等媒体发布地质灾害预警信息,成功预测了以秭归县千将坪滑坡为代表的多起地质灾害的发生,有效地减轻了人员伤亡和财产损失。

2003年以来,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心联合重庆市巫山县国土资源局、重庆市地质环境监测总站等单位,开展了“地质灾害预警关键技术方法研究与示范”、“库水波动下地下水孔隙水变化实时监测与地质灾害预测评价”等工作,建立了基于钻孔倾斜仪深部位移监测、GPS地表变形监测、时间域反射技术(TDR)、孔隙水压力监测等监测手段为主的监测预警示范站,实现了地质灾害监测技术优化集成、监测数据的远程传输和监测信息互联网实时发布,对我国地质灾害监测预警技术和灾害信息管理起到了显著的推动作用。

武汉地质调查中心于2009年启动的“三峡库区高陡岩质边坡成灾机理研究”已获得阶段性成果,建立了高陡边坡失稳模式,确定了边坡失稳判据,对边坡失稳可能产生的涌浪进行了预测模拟。

图1 长江三峡巫峡段重要危岩变形体分布示意图

㈢ 国土资源部关于做好年三峡库区地质灾害防治工作的通知

国土资发〔2013〕29号

湖北省国土资源厅、重庆市国土资源和房屋管理局:

为贯彻落实党的十八大关于加强生态文明建设的重要精神和《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》,加强三峡库区地质灾害防治工作,现将2013年有关事项通知如下:

一、充分认识库区防治工作的重要性

三峡库区地质条件复杂,地质环境脆弱,在库水位大幅涨落和降雨、工程建设等因素综合作用下,崩塌、滑坡等突发地质灾害防治难度大。党的十八大把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业五位一体的总体布局,将生态文明建设提升到新的战略高度。两省(市)国土资源主管部门要深刻领会党的十八大精神,坚持以人为本,充分认识防治工作的极端重要性、长期性和艰巨性,在认真总结三峡工程试验性蓄水地质灾害现状、特点及规律的基础上,夯实巡查排查、专家驻守、监测预警、应急处置、督查督办“五道防线”,精心组织开展防治工作。

二、认真编制实施年度项目实施方案

两省(市)国土资源主管部门要按照三峡后续工作规划安排以及三峡后续工作规划年度实施指导意见,认真组织编制年度工程防治项目和搬迁避让实施计划(年度项目实施方案)并提出年度资金预算申请并及时上报。年度项目实施方案包括工程治理项目(含工程后期维护及效果监测)、监测预警项目(含监测能力建设、日常安全监测与防范)、应急能力建设、突发地质灾害应急项目以及科学研究项目等。列入年度实施方案的工程治理项目,应具有经审查的勘查报告、初步设计和概算。

三、加强防治项目监督管理

两省(市)国土资源主管部门要严格按照国家有关规定,对防治项目实行资质管理,承担勘查、设计、施工、监理、技术评估的单位必须具有部颁发的相应资质。要加强对项目的指导、监督,确保设计合理、质量可靠。建立健全项目统计信息报告和档案管理制度,及时收集、整理、统计有关信息,于每季度第三个月向部报告有关情况。严格按照国家有关规定和三峡库区地质灾害防治技术要求,做好档案管理工作,资料信息采集入库统一使用三峡库区地质灾害防治信息系统软件。

四、全面开展隐患巡查排查

两省(市)国土资源主管部门要结合往年试验性蓄水情况,充分利用前期调查监测、巡查排查等工作成果,全面开展汛期和试验性蓄水期间的隐患巡查排查工作。重点针对城镇、乡村、旅游景点等人员聚集区,库岸、公路等交通要道沿线和重大工程项目施工区。对发现的隐患点要逐一登记造册,纳入群测群防工作体系,落实防灾责任人和监测人员,重大隐患要在开展勘查、科研的基础上加快落实工程治理或搬迁避让等措施。

五、加强监测和预警预报

两省(市)国土资源主管部门要加强与水利、气象等部门的合作,实时掌握雨情水情和趋势,做好地质灾害气象预警预报。要强化专业单位技术人员分片驻守库区各区县工作机制,加强技术指导和专业监测工作。要将应急预案和减灾措施落实到县(区)、乡(镇)和村组负责干部、群测群防监测人员和受威胁群众。对新发现有变形迹象的隐患点,要尽快落实群测群防和专业监测措施,掌握变形发展动态。对尚未实施工程治理或搬迁避让受威胁人员的隐患点,要加强监测。完善预警预报信息发布渠道,及时发布预警信息,为防治工作提供科学依据。

六、做好应急值守和信息报送

两省(市)国土资源主管部门要完善值班制度,落实专人负责值守,明确信息报送责任,规范报送程序,确保信息报送及时、准确、畅通。充分利用三峡库区地质灾害防治信息与预警指挥系统进行信息报送。发现险情,要及时按规定上报并启动应急预案,划定危险区并设置警戒线,协助地方政府组织群众避险,避免群死群伤事故发生。遇有险情威胁航道的情况,要及时通报航运部门。灾害发生后,要强化技术指导,协助地方政府开展抢险救灾工作,防止发生次生灾害。

七、深入开展宣传教育和培训

两省(市)国土资源主管部门要通过开展贴近实际、简便易学和群众喜闻乐见的宣传形式,全面普及预防、辨别、避险、自救等知识,提升干部群众临灾自救互救能力。要在所有隐患点设立警示牌和宣传栏,及时向受威胁群众发放防灾、避险明白卡,组织所有隐患点周边群众开展简便实用的应急演练,明确险情发生后撤离转移的路线和避让地点。充分发挥驻守库区专家和专业技术人员优势,通过集中培训、现场指导等方式对群测群防监测员、基层管理干部开展培训,提高防灾减灾骨干力量专业水平。

2013年是全面贯彻落实党的十八大精神的开局之年,是实施三峡后续工作地质灾害防治任务的关键之年,请务必立足防大灾、应大急、救大险,切实采取有效措施,努力避免和减少人员伤亡和财产损失。

国土资源部

2013年4月1日

㈣ 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。

参考文献

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[2]王洪德,姚秀菊,高幼龙,薛星桥.防治工程施工对链子崖危岩体的扰动.地球学报,2003,24(4):375~378

[3]张青,史彦新,朱汝烈.TDR滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报,2001,12(2):64~66

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[5]段永侯,等.中国地质灾害.北京:中国建筑工业出版社,1993

㈤ 三峡大坝对四川地区地质灾害有没有影响

三峡是由瞿塘峡,巫峡和西陵峡组成。三峡水电站,又称三峡工程、三峡大坝。位于专中属国重庆市到湖北省宜昌市之间的长江干流上。大坝位于宜昌市上游不远处的三斗坪,并和下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。它是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题,使它从开始筹建的那一刻起,便始终与巨大的争议相伴。三峡水电站的功能有十多种,航运、发电、种植等等。1992年4月3日,全国人大七届五次会议以1767票赞同、171票反对、664票弃权、25人未按表决器,近三分之一的人反对或者弃权的结果,通过了《长江三峡工程决议案》,1994年正式动工兴建,2003年开始蓄水发电,2009年全部完工。

㈥ 长江三峡地区地质灾害的特点和危害

一 、三峡滑坡、崩塌和泥石流地质灾害

滑坡、崩塌和泥石流是三峡库区的主要外动力地质现象,也是地质灾害的主要类型。据已有资料统计,宜昌—江津间长江干流各县(市、区)移民区规模较大的滑坡、崩塌体有1153处,变形体299处,总共约1500处。其中1085处滑坡体积约37.4亿m3,沿岸299处变形体面积60.34km2。滑坡以云阳、万县市三区、巫山、奉节等县(区)的数量最多,危害程度也最大。据最新研究,在奉节、巫山等地还发育有岩溶形成的大型古滑坡。而且滑坡还在不断增加。

二、 三峡岩溶塌陷

岩溶是碳酸盐岩类遭受水流溶蚀并形成各种地貌的地质作用。由于岩溶作用,使岩体行成孔洞结构,导致地面塌陷、岩溶崩滑、岩溶突水和水库渗漏等,常给地面建筑、遂道、采矿拙进和水库造成危害。最新的一次岩溶塌陷发生在1997年5月30日,地点位于奉节县宝塔坪新建居民小区,塌陷坑直径25m,方量7000方,陷坑边缘距移民新居仅2.5m,在当地引起了极大反响,现投资300万元进行治理。根据最新研究,岩溶作用是导致库区滑坡、崩塌和泥石流发育的主要原因,这是因为岩溶作用使泥质灰岩中碳酸盐溶解析出,导致岩石破碎、软化、泥化,最后发生滑坡、崩塌、泥石流,这种情况在巫山、奉节两个新县城非常普遍。

三 、 三峡水土流失灾害问题

三峡是长江上游水土流失强烈的地区之一。据调查统计,地区水土流失面积达65%以上,年土壤侵蚀总量约2.11亿吨(不包括滑坡、崩塌泥石流)。据库区18个县市统计,以较强度侵蚀为主,面积占总面积的42.2%,较强度侵蚀和极强度侵蚀达近50%。水土流失最大的危害在于导致耕地减少、土层变薄、肥力下降,地质—生态环境变差。据万县市统计,近年来水土流失面积比50年代末增加了60%,由耕地变为裸岩的面积达135万亩,平均每年减少耕地3.75万亩。

水土流失是导致中、下游地区河床淤高、洪水加剧、水灾肆虐的主要原因。水土流失加重的原因是不合理或过度开发土地资源,使地区处于过度开垦—水土流失增强—耕地面积减少—产量下降—强力开垦的恶性循环中。

㈦ 如何缓解三峡大坝所带来的地质灾害问题

作为当今世界最大的水利发电工程——三峡大坝,从开建之日起争议就未停止回过,供水蓄水可能引答发地质灾害的忧虑一直存在。中国经济网记者7月10日在由北京市科技记者编辑协会举办的媒体沙龙上了解到,清华大学 “973”项目研究证明,消能是减轻地质灾害的关键,水电开发本身就是要把河水中的能量取走,因此,其结果一定会减轻地质灾害。

㈧ 国土资源部关于做好三峡水库近期调度期间地质灾害防治工作的通知

国土资电发〔2011〕77 号

湖北省国土资源厅、重庆市国土资源和房屋管理局、三峡库区地专质灾害防治工作指挥部属:

2011 年 5月20日,国家防办组织召开了三峡水库近期调度会商会,研究决定三峡水库近期按以下调度方式运行: 5月20日~ 24日,按日均流量 10000 立方米每秒左右控泄; 5月25日~6月10日,按日均流量 11000 立方米每秒左右控泄。

请你们根据工作安排,进一步加强汛期地质灾害防治,强化巡查排查、监测预警、应急值守和应急处置,配合做好水库调度工作。

如有重大情况,请及时报部。

国土资源部

二〇一一年五月二十日

㈨ 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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