滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警三維地質(zhì)分析預(yù)警模型構(gòu)建探討
——以重慶市武隆區(qū)石橋鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡群為例

楊文喜

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局205地質(zhì)隊(duì)，重慶 402160）

滑坡指的是斜坡巖體或土體沿著一軟弱面整體下滑的現(xiàn)象，直接威脅區(qū)域發(fā)展安全。對(duì)此，只有做好有效的監(jiān)測(cè)預(yù)警，方可真正減小地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。目前，我國(guó)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)發(fā)展迅猛，各種自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)得到推廣應(yīng)用，文章圍繞此展開(kāi)具體分析。

1 滑坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)發(fā)展情況

目前，我國(guó)對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的治理工作，已經(jīng)從被動(dòng)走向了主動(dòng)，從事后治理變?yōu)榱耸虑邦A(yù)防，滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警工作得到了廣泛重視。從監(jiān)測(cè)手段劃分，滑坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)可分為人工監(jiān)測(cè)、簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)、專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)3大類(lèi)。隨著用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的儀器設(shè)備的發(fā)展與更新，為專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)工作實(shí)施提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得遠(yuǎn)程自動(dòng)遙測(cè)、采集數(shù)據(jù)成為可能。

目前，我國(guó)滑坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)設(shè)備性能、監(jiān)測(cè)精度均有了較大的提升，從以前的單一因素監(jiān)測(cè)逐漸發(fā)展成為綜合化、系統(tǒng)化、立體化監(jiān)測(cè)，如最新的“空-天-地”三維一體化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)，在地質(zhì)災(zāi)害早期識(shí)別、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、預(yù)警預(yù)報(bào)等方面均發(fā)揮著顯著作用，打造一個(gè)專(zhuān)業(yè)的綜合性的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)地質(zhì)環(huán)境安全具有重要意義。

2 滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警三維地質(zhì)分析預(yù)警模型構(gòu)建思路

文章以重慶市武隆區(qū)石橋鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡群為例，具體分析了滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警三維地質(zhì)分析預(yù)警模型的構(gòu)建思路。

2.1 專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警模型整體思路

該項(xiàng)目根據(jù)不同性質(zhì)的滑坡的物質(zhì)組成和破壞模式采用齋藤法建立預(yù)警預(yù)報(bào)模型（牽引式滑坡模型、推移式滑坡模型），采用滑坡變形-時(shí)間曲線的加速度特征法和切線角法建立地災(zāi)四級(jí)預(yù)警的機(jī)制。

2.2 專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)分析預(yù)警模型構(gòu)建模塊

監(jiān)測(cè)預(yù)警工作的核心任務(wù)是準(zhǔn)確掌握地質(zhì)災(zāi)害體的變形發(fā)展趨勢(shì)規(guī)律，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)地質(zhì)災(zāi)害體發(fā)生大規(guī)模活動(dòng)破壞的時(shí)空節(jié)點(diǎn)，對(duì)減災(zāi)防災(zāi)給予可靠的技術(shù)支持。分析預(yù)警模型流程分為地質(zhì)模型、力學(xué)模型、監(jiān)測(cè)模型、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型。

（1）滑坡物理模型。該次監(jiān)測(cè)實(shí)施方案中直線型滑坡物理模型涉及不穩(wěn)定斜坡1、不穩(wěn)定斜坡3；滑坡2、滑坡4、滑坡5、滑坡6，不穩(wěn)定斜坡2屬于折線型滑坡。

（2）滑坡力學(xué)模型。石橋鄉(xiāng)滑坡群的力學(xué)模型有牽引式、推移式兩種。①牽引式滑坡：監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)地段為滑坡的中后部，包括滑坡2（龍洞灣滑坡）、滑坡4（茅臺(tái)滑坡）、滑坡5（芝子榜滑坡）、滑坡6（白子坪滑坡）；②推移式滑坡：滑坡監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)應(yīng)該是中前部，包括不穩(wěn)定斜坡1、不穩(wěn)定斜坡2-1、不穩(wěn)定斜坡2-2、不穩(wěn)定斜坡2-3、不穩(wěn)定斜坡2-4、不穩(wěn)定斜坡3-1、不穩(wěn)定斜坡3-2、不穩(wěn)定斜坡3-3、潛在深部順層滑移區(qū)。

（3）監(jiān)測(cè)模型。監(jiān)測(cè)模型是根據(jù)滑坡的物理模型和力學(xué)模型而定的，監(jiān)測(cè)模型的建立主要是確定關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)剖面和關(guān)鍵監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置，還要合理確定監(jiān)測(cè)措施，要有針對(duì)性地確定所需要的監(jiān)測(cè)要素。石橋鄉(xiāng)滑坡不穩(wěn)定斜坡主要以牽引式、推移式為主，監(jiān)測(cè)要素包括位移量、降雨、庫(kù)水位、地下水位、裂縫、推力。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在滑坡中所處的位置，點(diǎn)所處的微地形，地貌地物，巖土成分及結(jié)構(gòu)特征等變形數(shù)據(jù)綜合分析滑坡變形的性質(zhì)和特征。

（4）分析預(yù)警模型。滑坡在變化過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)階段性特征，可作為判別滑坡發(fā)展情況、滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)依據(jù)。

3 滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警三維地質(zhì)分析預(yù)警模型構(gòu)建情況

3.1 監(jiān)測(cè)方法

針對(duì)該滑坡監(jiān)測(cè)內(nèi)容，為了獲取“空-天-地”一體準(zhǔn)確的滑坡變形信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合前期實(shí)地地質(zhì)調(diào)勘查工作得出的滑坡基本情況。針對(duì)滑坡群各個(gè)滑坡點(diǎn)的危害性和重要性，采用相關(guān)監(jiān)測(cè)手段結(jié)合人工地質(zhì)巡查對(duì)該滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警，如表1所示。

3.2 總體架構(gòu)

監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)基于面域監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)和孕災(zāi)環(huán)境監(jiān)測(cè)等方法通過(guò)硬件、軟件系統(tǒng)形成一套綜合性立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

根據(jù)石橋鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡群的地質(zhì)環(huán)境條件、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、InSAR數(shù)據(jù)采集、信息化管理以及智能預(yù)警需求，以三維地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，自動(dòng)位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為模型相關(guān)影響項(xiàng)，建立專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)管理分析預(yù)警模型，同時(shí)疊加影響因素，不斷完善模型綜合分析和預(yù)警預(yù)報(bào)功能，如圖1所示。

3.3 預(yù)警判斷方法及閾值的確定

（1）預(yù)警判斷方法。該項(xiàng)目監(jiān)測(cè)目的是通過(guò)實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，判斷滑坡單體目前變形發(fā)展的趨勢(shì)，建立分析預(yù)警模型，進(jìn)而預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)滑坡單體未來(lái)在各種工況下的穩(wěn)定性，如若監(jiān)測(cè)出滑坡單體變形較大，接近臨崩狀態(tài)，則按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行滑坡預(yù)警。在專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)施過(guò)程中，可通過(guò)監(jiān)測(cè)布置位置進(jìn)行宏觀、切線角及切線角改進(jìn)的切線角法定量分析判斷，對(duì)于布置于災(zāi)害體內(nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)可進(jìn)行宏觀分析判定災(zāi)害體變形階段，通過(guò)災(zāi)害體內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形數(shù)據(jù)綜合判斷，確定預(yù)警級(jí)別，粗判結(jié)果向主管部門(mén)進(jìn)行通報(bào)；通過(guò)對(duì)滑坡加速度-時(shí)間曲線的分析，得到臨滑預(yù)警值，計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理實(shí)現(xiàn)滑坡自動(dòng)預(yù)警。

表1 滑坡專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)方法

圖1 監(jiān)測(cè)分析預(yù)警模型總體構(gòu)架

（2）預(yù)警告警值和預(yù)警閾值的確定。①預(yù)警告警值的確定。該項(xiàng)監(jiān)測(cè)告警值如表2所示。②預(yù)警閾值的確定。該項(xiàng)目預(yù)警閾值采用前人的一些成功預(yù)警案例的經(jīng)驗(yàn)值結(jié)合外部因子（降雨量、庫(kù)水位、地下水）得到的閾值，在今后監(jiān)測(cè)過(guò)程中再根據(jù)滑坡變形演化情況結(jié)合外部因子（降雨量、庫(kù)水位、地下水）實(shí)時(shí)修正預(yù)警閾值，做到有效的監(jiān)測(cè)分析預(yù)警。降雨對(duì)滑坡的穩(wěn)定性有一定程度的影響，故參考三峽庫(kù)區(qū)滑坡10年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析研究。

表2 監(jiān)測(cè)告警值

（3）宏觀地質(zhì)變形預(yù)警判斷法。由于目前各類(lèi)預(yù)警預(yù)報(bào)模型還不完全成熟，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)應(yīng)遵循“以自動(dòng)化監(jiān)測(cè)為主，以人工地質(zhì)巡查監(jiān)測(cè)為輔”的原則，將專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行宏觀地質(zhì)巡查作為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要補(bǔ)充手段。巡查監(jiān)測(cè)人員在發(fā)現(xiàn)上述地表變形、滑塌加劇等宏觀地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)應(yīng)該及時(shí)報(bào)告，監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)單位應(yīng)派專(zhuān)家組及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況并結(jié)合專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變形情況，判斷災(zāi)害體穩(wěn)定性及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，是否應(yīng)發(fā)出監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)信息等。同時(shí)，所采用的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)全過(guò)程遠(yuǎn)程操控，實(shí)時(shí)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按照設(shè)置的閾值或變形速率，及時(shí)發(fā)出預(yù)警。業(yè)主單位亦可以通過(guò)監(jiān)測(cè)公眾平臺(tái)，在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上隨時(shí)查看數(shù)據(jù)，掌握各災(zāi)害體的變形情況。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，有效落實(shí)滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑坡異常情況和隱患，方可保障滑坡體內(nèi)及周邊企事業(yè)單位和居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。該項(xiàng)目建立重慶市武隆區(qū)石橋鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡群三維分析預(yù)警模型和重慶市滑坡群災(zāi)種三維分析預(yù)警模型，為防災(zāi)減災(zāi)、預(yù)警和下一步地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)科學(xué)防治和政府決策提供有力的技術(shù)依據(jù)。