建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害防治專群結(jié)合監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)的研究

華洪濤

（江西省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì) 江西 九江 332000）

地質(zhì)災(zāi)害是在自然外力或人為因素的作用下所形成的地質(zhì)現(xiàn)象或者破壞作用，包括對(duì)人們生命和財(cái)產(chǎn)的威脅，同時(shí)也包括與對(duì)自然環(huán)境的破壞。目前的地質(zhì)災(zāi)害情況較為復(fù)雜，往往是自然界與人類活動(dòng)互相作用的結(jié)果，包括山體滑坡、地面沉降、煤層塌落、自然黃土失陷、土地凍融、沙土液化等多種形式。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前往往存在崩塌前兆，這也給地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防工作提供了便利性，需要秉承科學(xué)、謹(jǐn)慎、客觀的態(tài)度對(duì)待地質(zhì)災(zāi)害，并借助現(xiàn)代化的工具儀器進(jìn)行測(cè)量預(yù)警，相關(guān)職能機(jī)構(gòu)既要發(fā)揮自身的作用，同時(shí)也要爭取到其他行業(yè)的技術(shù)協(xié)助，從而形成網(wǎng)格化的監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)，進(jìn)一步提高我國地質(zhì)災(zāi)害的防治能效。

1 地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)容概述

1.1 我國地質(zhì)災(zāi)害概況

我國的地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)具有規(guī)模大、強(qiáng)度大等特點(diǎn)，因此，在經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡較嚴(yán)重，例如，在山區(qū)丘陵地帶的自然降水量忽然增加造成的泥石流或山體滑坡等危險(xiǎn)直接會(huì)影響或破壞山寨地區(qū)房屋，還會(huì)沖毀道路、橋梁，破壞電力通信等設(shè)施，嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2021年，我國因洪澇和地質(zhì)災(zāi)害造成的直接損失達(dá)2500億元。從防災(zāi)減災(zāi)的體系建設(shè)角度分析，應(yīng)逐步地對(duì)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查，并采用監(jiān)控手段避讓風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)建立相應(yīng)的應(yīng)急處置方案，形成立體化的工作網(wǎng)絡(luò)布局［1］。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害防治工作的基本形式

地質(zhì)災(zāi)害包含的內(nèi)容較為復(fù)雜，不同的災(zāi)害形勢(shì)需要采用不同的干預(yù)手段。

首先，對(duì)于山坡丘陵地帶出現(xiàn)的山體滑坡或山頂崩塌，一般采用工程加固方式，包括打錨桿、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、架設(shè)鋼拱架、噴射混凝土等，如圖1所示。同時(shí)，也考慮自然降水造成的水土流失問題，因此，應(yīng)采用簡易的排水工程疏導(dǎo)水流，防止自然降水進(jìn)一步滲透到山體或土壤內(nèi)部，尤其對(duì)于泥石流災(zāi)害要不斷地完善排水系統(tǒng)，避免地表水滲透，防止地面出現(xiàn)坑洞情況。

圖1 鋼筋網(wǎng)格混凝土坡面防護(hù)

其次，地震災(zāi)害造成的破壞力尤其大，波及的范圍也非常廣，預(yù)防工作主要采用隔振或減振方式，對(duì)居住性房屋要有效加固，并注重房屋柔性點(diǎn)的利用，盡量利用柔性材料吸收地震動(dòng)能。

最后，對(duì)于破壞性較大的地質(zhì)災(zāi)害，還需要做好應(yīng)急處置措施，要將人員及物資及時(shí)撤離危險(xiǎn)區(qū)域，對(duì)于前期可以預(yù)防的地質(zhì)災(zāi)害要提早規(guī)避，要注重災(zāi)害的發(fā)生規(guī)模及傳導(dǎo)方向，例如，泥石流災(zāi)害不可順著下游方向跑動(dòng)，而是應(yīng)沿著山坳或和河道側(cè)方逃跑，但不要停留在凹坡處。

1.3 信息化地質(zhì)災(zāi)害防治體系

以往人們應(yīng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害過程中往往沒有較為有效的措施，并處于災(zāi)害被動(dòng)應(yīng)急狀態(tài)，都是事后才能進(jìn)行救援，缺乏前期的預(yù)見性，即便前期有了一系列的自然性征兆，但是由于信息阻礙等問題，也無法及時(shí)將信息傳遞出去。近年來，隨著信息化技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，給地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防體系也提供了發(fā)展契機(jī)，并多次在政府工作報(bào)告中強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害防治工作，并提出了將監(jiān)測(cè)運(yùn)行體系、防治體系、應(yīng)急體系等進(jìn)行綜合融合的要求，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GIS 技術(shù)等對(duì)災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行地圖管理，提前發(fā)布預(yù)警信息，并建立相應(yīng)的預(yù)報(bào)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，提高預(yù)警信息傳播速度，同時(shí)也能為救援措施提供更多的時(shí)間［2］。

2 自動(dòng)化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)全時(shí)段監(jiān)測(cè)覆蓋。一般自動(dòng)化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分包括傳感器、數(shù)據(jù)處理器、監(jiān)控報(bào)警器等，可以結(jié)合多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合評(píng)估和判斷，并能夠分析出地質(zhì)災(zāi)害的嚴(yán)重程度而發(fā)布不同的報(bào)警信號(hào)，相較于傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)而言，避免了巡檢時(shí)間過長帶來的風(fēng)險(xiǎn)增加。另外，自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)具有智能化的優(yōu)勢(shì)，能依據(jù)監(jiān)測(cè)過程中獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)建模做出科學(xué)判斷，不需要過多的人力參與，從而進(jìn)一步提高了工作效率。

2.1 應(yīng)用于降水量監(jiān)測(cè)

自然降水可以滋養(yǎng)地表的植被生物，但是，如果短時(shí)間內(nèi)區(qū)域的降水量陡然增加，則會(huì)增加該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害概率，因此，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠在所監(jiān)控的區(qū)域內(nèi)采用內(nèi)部慣性漏斗實(shí)時(shí)監(jiān)控，既能有效地對(duì)降水量進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，同時(shí)也能對(duì)可能造成的山頂滑坡或山頂塌方進(jìn)行數(shù)據(jù)建模判斷。當(dāng)前的自動(dòng)化降水量監(jiān)測(cè)技術(shù)還與氣象部門形成了聯(lián)動(dòng)機(jī)制，可以根據(jù)自身監(jiān)測(cè)信息與氣象部門的信息進(jìn)行對(duì)比判斷。為了更好地提高降水量監(jiān)測(cè)質(zhì)量，還需要對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)進(jìn)行裝置架設(shè)，保證監(jiān)控裝置具有代表性，從理論上而言，監(jiān)控裝置越多，則代表數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，也可以減少過多的人為參與，更多是基于數(shù)據(jù)算法進(jìn)行災(zāi)害預(yù)估［3］。

2.2 地面裂縫監(jiān)測(cè)

地面裂縫監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)不同地質(zhì)板塊之間的運(yùn)動(dòng)形態(tài)及人類活動(dòng)造成的地質(zhì)變化進(jìn)行的監(jiān)測(cè)活動(dòng)，主要包括構(gòu)造地質(zhì)裂縫監(jiān)測(cè)和沉降地質(zhì)裂縫監(jiān)測(cè)兩種手段。

首先，地面裂縫監(jiān)測(cè)要科學(xué)地排布傳感器，以此達(dá)到對(duì)地質(zhì)變化的全面覆蓋。由于當(dāng)前城鎮(zhèn)化建設(shè)腳步逐漸加快，因此還要注重不同建筑物之間的互相影響及擾動(dòng)。例如，城市高層周邊的地鐵站建設(shè)就有可能造成地下的土壤和巖石側(cè)傾，從而影響周邊其他建筑物和構(gòu)造物［4］。

其次，對(duì)于煤礦等地下暗挖工程，為避免采空區(qū)沉降及崩塌問題，應(yīng)利用裂縫監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行多樁位測(cè)量，通過地表裂縫變化及地質(zhì)圖，讓移動(dòng)情況進(jìn)行地面裂縫監(jiān)測(cè)，同時(shí)也要注重監(jiān)測(cè)樁體的科學(xué)覆蓋方式。為了有效地提高地下工程作業(yè)的安全性，應(yīng)注重工作的提前支護(hù)，因?yàn)榈孛媪芽p監(jiān)測(cè)也可能存在較小的時(shí)間差，當(dāng)發(fā)現(xiàn)后再預(yù)警，有可能有掩埋的風(fēng)險(xiǎn)［5］。

2.3 地下水位監(jiān)測(cè)

地下水位是引發(fā)多種地震災(zāi)害的主要導(dǎo)向因素，但是由于地下水的范圍較廣且監(jiān)測(cè)手段無法覆蓋，所以困難較大，因此，在傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害工作過程中，往往沒有有效的行事手段。隨著當(dāng)前科技手段的不斷優(yōu)化，目前可以采用封堵或疏導(dǎo)的方式進(jìn)行應(yīng)對(duì)，可以有效地針對(duì)地下水變化進(jìn)行預(yù)防抵御。尤其對(duì)于礦山開采行業(yè)而言，地下水位如果發(fā)生大范圍變化，有可能發(fā)生冒頂或水淹災(zāi)害，應(yīng)改變傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模式，注重信息化技術(shù)的應(yīng)用，既能保證監(jiān)測(cè)手段的穩(wěn)定性，同時(shí)也讓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。應(yīng)用于地下水監(jiān)測(cè)過程中，要對(duì)傳感探頭進(jìn)行提前設(shè)置，并對(duì)地下水位的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)算，包括水流變化、水壓變化、水位變化等，如果發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)報(bào)警［6］。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在當(dāng)前數(shù)字智能化的技術(shù)發(fā)展背景下，地質(zhì)災(zāi)害防治監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)也需要利用數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別，從大量的原始數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)報(bào)，結(jié)合數(shù)據(jù)小波分析算法，讓監(jiān)控具有動(dòng)態(tài)性和智能性。由于我國地緣面積廣闊，不同地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)千差萬別，因此，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫要有針對(duì)性地對(duì)區(qū)域性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合比對(duì)。預(yù)測(cè)內(nèi)容包括災(zāi)害發(fā)生時(shí)間、發(fā)生地點(diǎn)及破壞形式等，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫要有針對(duì)性地將歷史技術(shù)數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，然后實(shí)行三級(jí)預(yù)警模式。初級(jí)預(yù)警對(duì)于數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行報(bào)告，同時(shí)二次預(yù)警要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行校正，三次則包含預(yù)警模型庫在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)可視化顯示和表達(dá)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)救援行動(dòng)提供有效的數(shù)據(jù)支撐［7］。

3.2 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)通過對(duì)災(zāi)害模型的數(shù)字化構(gòu)建進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，因此，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信息管理平臺(tái)對(duì)于技術(shù)數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用具有較高的作用發(fā)揮。在信息化技術(shù)的架構(gòu)下，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)傳輸、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)步驟及數(shù)據(jù)處理等，要求遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)能夠快速同步到監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中，包括遙感設(shè)備、無人機(jī)偵察等，能讓遠(yuǎn)程客戶端的數(shù)據(jù)與采集進(jìn)行及時(shí)傳遞，減少時(shí)間間隔，能讓監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)變化與遠(yuǎn)程端口達(dá)到毫秒級(jí)同步。另外，地質(zhì)災(zāi)害防治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)還要建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化的記錄日志，針對(duì)各類地質(zhì)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并對(duì)比歷史災(zāi)害的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，為未來的地質(zhì)防治工作奠定扎實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)［8］。

3.3 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)一共包含4 個(gè)模塊，即監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理模塊及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)模塊分工不同，但是需要協(xié)同工作才能實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)警的作用。例如，某地的地質(zhì)數(shù)據(jù)包含為垂直裂縫、覆蓋黃土及松散巖石等并錄有相應(yīng)的具體數(shù)值，當(dāng)降水量達(dá)到一定高度時(shí)，可能造成山體滑坡問題，而遙感裝置會(huì)根據(jù)傳感器測(cè)定的降雨量進(jìn)行分析，以及對(duì)于土壤和巖石的擾動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)化模擬，計(jì)算出土方下滑的數(shù)據(jù)量及裂縫原始的移動(dòng)位置，通過數(shù)據(jù)建模，對(duì)地表變形速率與極速率增量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并得出相應(yīng)的預(yù)警等級(jí)，此時(shí)在預(yù)警系統(tǒng)中會(huì)有數(shù)據(jù)提示，如果只是初步預(yù)警階段，則會(huì)密切監(jiān)視各項(xiàng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)，并對(duì)周邊人員進(jìn)行疏散預(yù)警。地質(zhì)災(zāi)害防治動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是能以動(dòng)態(tài)數(shù)字建模的方式給予相關(guān)人員警示，可以根據(jù)災(zāi)害等級(jí)做好風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，在一定程度上減少人員的生命和財(cái)產(chǎn)損失［9］。

3.4 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)要遵循科學(xué)性、實(shí)用性、先進(jìn)性及完整性原則，注重國標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。同時(shí)，要將預(yù)警系統(tǒng)與災(zāi)害防治系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)要與地質(zhì)、建筑、水利、公路、冶金、礦業(yè)的相關(guān)行業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)接，確保數(shù)據(jù)表述清楚，話術(shù)也要有相應(yīng)的監(jiān)督管理依據(jù)，同時(shí)，為了更好地在預(yù)警過程中讓相關(guān)人員快速理解，應(yīng)采用基本術(shù)語，預(yù)警說明要簡明扼要。

4 結(jié)語

綜上所述，地質(zhì)災(zāi)害防治措施要與監(jiān)測(cè)預(yù)警點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，有針對(duì)性地對(duì)自動(dòng)化檢測(cè)過程進(jìn)行優(yōu)化，尤其對(duì)水量檢測(cè)、地面裂縫檢測(cè)、地下水位檢測(cè)及地面沉降監(jiān)測(cè)等方面發(fā)力，制定相應(yīng)的避險(xiǎn)策略，面對(duì)地質(zhì)問題，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)預(yù)報(bào)，盡量降低災(zāi)害的破壞風(fēng)險(xiǎn)，保障人員及財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)我國地質(zhì)防治工作水平穩(wěn)步提升。