主要包括以位移形變和應(yīng)力變化等直觀信息為主的監(jiān)測技術(shù),如地表相對位移監(jiān)測、地表絕對位移監(jiān)測、深部位移監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測(壓力盒、應(yīng)變計、滑坡推力)。該類技術(shù)目前較為成熟,精度較高,常作為常規(guī)監(jiān)測技術(shù)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測。由于獲得的是災(zāi)害體位移形變的直觀信息,特別是位移形變信息,往往成為預(yù)測預(yù)報的主要依據(jù)。
目前應(yīng)用的新技術(shù)有:非接觸類(如激光微小位移)位移監(jiān)測技術(shù)、GPS高精度實時監(jiān)測技術(shù)、時域反射技術(shù)(TDR)、光纖應(yīng)變技術(shù)等。間接監(jiān)測類:
主要包括由于災(zāi)害體動勢能聚集、調(diào)整所引起的地球物理場、地球化學(xué)場、放射性異常變化信息的監(jiān)測技術(shù)方法,包括:地溫、微重力、地聲、地微震、地電、汞蒸氣、放射性射氣濃度等。相對于位移變形信息,場變信息具有明顯的超前性,是地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、預(yù)報的重要依據(jù),其與直接變形信息結(jié)合可極大提高監(jiān)測的有效性和準(zhǔn)確性。目前除地聲監(jiān)測已用于工程實踐之外,這一類技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用程度還很低。
誘發(fā)因素類:
主要包括以監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素為主的監(jiān)測技術(shù)方法,如氣象監(jiān)測、地下水動態(tài)監(jiān)測、地震監(jiān)測、人類工程活動。降水、地下水活動是地質(zhì)災(zāi)害的主要自然誘發(fā)因素,而人類工程活動則是加速地質(zhì)災(zāi)害的催化劑,因此地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素監(jiān)測是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)的重要組成部分。
二、預(yù)測預(yù)報方法
災(zāi)害體變形破壞是一個復(fù)雜的力學(xué)過程,不同類型、不同特征的滑坡,受滑坡介質(zhì)密度、體積、滑面幾何特征、滑帶土的殘余強度和峰值強度等因素控制,破壞前位移速率存在很大差別,如新灘滑坡,破壞前一個月的平均變形速率為85.9~399mm/d,而酒埠江滑坡、李家河滑坡和瓦依昂滑坡,破壞前21~30天的位移變形速率為8.2~10mm/d,因此進行預(yù)測預(yù)報研究時首先應(yīng)對滑坡進行分類,研究不同類型的滑坡變形破壞方式及破壞過程,總結(jié)其內(nèi)在的規(guī)律,僅用位移變形或其它單一指標(biāo)進行失穩(wěn)預(yù)報存在很大的風(fēng)險性,往往出現(xiàn)誤報、漏報等情形。
目前常用的地質(zhì)災(zāi)害(滑坡)預(yù)報方法,多為對位移監(jiān)測數(shù)據(jù)序列進行數(shù)學(xué)方法處理,作趨勢性外推。這種處理方式受監(jiān)測點選擇的隨機性和多種相關(guān)因素的綜合影響,準(zhǔn)確性較低,在實際應(yīng)用中往往不能達到預(yù)期效果。災(zāi)害預(yù)測的數(shù)學(xué)模型方法主要有:長、中期預(yù)報的極限分析法、比擬法;短期臨災(zāi)預(yù)報的Verhulst模型(植物生長模型)、Verhulst反函數(shù)模型、協(xié)同模型、突變理論模型、時間序列預(yù)測模型、灰色系統(tǒng)預(yù)報模型、運動學(xué)模型、動力學(xué)模型、神經(jīng)元。
★工程實踐
1995年以來,由中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究所承擔(dān)的國家重點地質(zhì)災(zāi)害防治專項“長江三峽鏈子崖危巖體防治工程監(jiān)測及預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)”,建立了集相對位移、絕對位移、巖體應(yīng)力、錨索測力計、水平孔多點位移、深部位移等多種監(jiān)測技術(shù)方法于一體的立體化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和自動傳輸、處理、預(yù)測預(yù)報系統(tǒng),圓滿完成了防治工程施工監(jiān)測任務(wù),積累了大量的數(shù)據(jù)資料和豐富的實踐經(jīng)驗。
★地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的發(fā)展趨勢
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工程是一個集多種技術(shù)學(xué)科于一體的系統(tǒng)工程,包括專業(yè)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)和多級群測群防系統(tǒng)。專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集管理及分析系統(tǒng)、預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)、專家決策系統(tǒng)、預(yù)警信息傳輸和實時發(fā)布系統(tǒng)等構(gòu)成。新時期地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在如下幾個方面:
1、專業(yè)監(jiān)測技術(shù)方法的提高和創(chuàng)新
常規(guī)監(jiān)測技術(shù)方法應(yīng)用日趨成熟,新技術(shù)新方法不斷涌現(xiàn),并在實踐中將得到檢驗;通過各種軟硬件標(biāo)準(zhǔn)的建立,監(jiān)測設(shè)備的集成化程度有所提高,如不同監(jiān)測手段所使用的不同設(shè)備,可以集成于同一采集單元,從數(shù)據(jù)采集、傳輸、到數(shù)據(jù)管理分析均可自動化進行。
2、提高預(yù)測預(yù)報的綜合能力
建立在各種理論基礎(chǔ)上的純數(shù)學(xué)預(yù)測預(yù)報模型會日趨完善,特別是短期臨災(zāi)預(yù)報模型,將會進一步應(yīng)用于工程實踐,但是由于地質(zhì)災(zāi)害的復(fù)雜性和缺少大量臨災(zāi)事件的檢驗,使得純數(shù)學(xué)預(yù)測預(yù)報模型在短時期內(nèi)還很難達到較好的效果;地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展是一個力學(xué)過程,是反復(fù)的能量積累與釋放的過程,位移形變過程中,往往使地球物理等場發(fā)生變化,同時其不穩(wěn)定性的性狀、規(guī)模和過程的力學(xué)形跡亦不同程度地外現(xiàn)出來,如異常氣味、地下水動態(tài)異常、聲發(fā)射活動增強、巖體開裂、破碎、掉塊、滑移、巖層壓陷、地鼓、裂縫加寬加深等,綜合研究這些物理場信息和宏觀地質(zhì)性狀,可有效提高預(yù)報的準(zhǔn)確性。
3、提高實時傳輸發(fā)布能力
利用現(xiàn)代無線傳輸技術(shù)進行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息的遠程傳輸和實時發(fā)布,將極大地提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的工作效率,降低系統(tǒng)建設(shè)的工作成本,擴大監(jiān)測預(yù)警范圍。遠程傳輸和實時發(fā)布也有利于專家反饋意見和管理決策的迅速到位,這對提高防災(zāi)減災(zāi)的工作效率更具有實際意義。
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)示意圖
總而言之,以先進的地質(zhì)災(zāi)害綜合監(jiān)測預(yù)報技術(shù)作為技術(shù)支撐,以先進的遠程傳輸和實時發(fā)布技術(shù)作為保障,綜合提高我國的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警水平,是目前開展地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作的重點。
提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警水平和系統(tǒng)的工作效率,必須進行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)方法的研究工作,解決預(yù)警過程中的各種技術(shù)問題,注重每一環(huán)節(jié)的技術(shù)優(yōu)化和提高,這不僅可以提高我國地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警技術(shù)水平,而且對我國的地質(zhì)災(zāi)害的防治起到重要的示范作用和指導(dǎo)意義。
中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究所承擔(dān)的地調(diào)實施項目“地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)方法研究與示范”,正是基于研究地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)方法的研究課題。通過自主研究開發(fā)和引進先進技術(shù)相結(jié)合,立足于國際先進水平,建立基于鉆孔傾斜儀深部位移監(jiān)測、GPS地表變形監(jiān)測、時間域反射技術(shù)(TDR)、孔隙水壓力監(jiān)測等監(jiān)測手段和方法的示范站;通過地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測優(yōu)化集成方案、數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、多媒體網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸(GPRS)、監(jiān)測信息互聯(lián)網(wǎng)實時發(fā)布等預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)的研究、示范運行,實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、處理、分析、實時發(fā)布和授權(quán)訪問。
地址:北京海淀區(qū)知春路23號量子銀座903(863軟件園)
淘網(wǎng)址:http://shop35321900.taobao.com
