当今地质灾害研究的重点与发展趋势

1. 　当今地质灾害研究的重点与发展趋势

近十年来，地质灾害问题日益受到国际社会的广泛关注和高度重视。联合国已将地质灾害纳入了“国际减灾十年计划”，并成立了国际滑坡研究组等专门组织，实施了“全球滑坡灾害编图计划”。与此呼应，还提出了一些洲际或大区域的地质灾害编图计划。如由日本地调局组织的“东亚自然灾害编图计划”。国际地科联地质环境委员会目前则正在组织编制区域性和全球性地质灾害目录清单，尤其是影响城市地区的地质灾害目录清单，目的旨在帮助和指导主要由一些国际组织如联合国教科文组织等管理的地质灾害防治和减轻方面的特别援助项目计划。一些发达国家如美、英、日等早在70年代便开始了全国性的地质灾害调查与评价，其它一些国家如加拿大、澳大利亚、巴西、俄罗斯、意大利、西班牙、葡萄牙等，从80年代后期始，也分别开展了全国性或区域性的地质调查评价和研究工作。目前我国正在实施新一轮国土资源大调查工作，“地质灾害预警工程”是其中的一项重要内容。从国内外地质灾害研究和工作部署来看，总体呈现以下趋势：①建立地质灾害数据库及灾害风险填图；②地质灾害实时监控与定量评价及其灾害预警系统研究；③注重群发或诱发的灾害系统研究；④建立地质灾害快速反映部队；⑤工作部署重点包括快速发展地区、城市走廊带、工程和交通走廊的地质灾害主题填图及其监测研究计划。

2. 地质灾害的成因分析

地质灾害都是在一定的动力诱发（破坏）下发生的。诱发动力有的是天然的，有的是人为的。据此，地质灾害也可按动力成因概分为自然地质灾害和人为地质灾害两大类。自然地质灾害发生的地点、规模和频度，受自然地质条件控制，不以人类历史的发展为转移；人为地质灾害受人类工程开发活动制约，常随社会经济发展而日益增多。诱发地质灾害的因素主要有：1、采掘矿产资源不规范，预留矿柱少，造成采空坍塌，山体开裂，继而发生滑坡。2、开挖边坡：指修建公路、依山建房等建设中，形成人工高陡边坡，造成滑坡。3、山区水库与渠道渗漏，增加了浸润和软化作用导致滑坡泥石流发生。4、其它破坏土质环境的活动如采石放炮，堆填加载、乱砍乱伐，也是导致发生地质灾害的致灾作用。

3. 我国地质灾害灾情分析

减轻自然灾害活动已经受到全世界的重视，我国政府也十分重视。今天，人类对自然灾害已经摆脱了盲目状态，开始了自觉的、有组织、有计划的减灾活动。我国气象局和国土资源部每天在天气预报时都进行地区灾害预报。人类与自然灾害作斗争开始了一个新纪元。减灾必须对灾情状况、减灾技术、减灾效益有所了解，才能做到事半功倍。为此，下面对我国地质灾害地理分布特点、灾情状况及减灾效益做一简要分析，为减灾活动提供一个宏观认识。
1.中国地质灾害地理分布特点
中国地质灾害地理分布严格地受中国大地构造控制。世界上地质灾害重灾区有两个带，一个是环太平洋带；另一个是地中海带。我国位于环太平洋带上，而且也是地中海带与太平洋带扭结带上，具体来说，我国系处于印度板块、太平洋板块、蒙古板块挤压三角区上。在这三大板块挤压下，我国大陆内形成了两大地壳活动带：这就是大家经常提到的南北带和东西带。实际上，南北带呈“Y”字形，东西带呈北东东向。在这个大的轮廓控制下，我国的强地震区、强滑坡区、强泥石流区都分布在这个带上。这个带上的地质灾害比世界其他国家和地区都严重。中国地质灾害确实比较严重，我国东部也不是铁板一块，而是破碎地块。其内部起伏不一，有升有降，它控制着这个区域内的地质灾害发生、发展；也控制着这个区域内其他自然灾害的发生和发展。比如洪水泛滥，人们只想到洪水泛滥是水文因素造成的，其实洪泛区主要是受地质构造因素控制。现在的洪泛区都是近代地壳沉降带。现在采用的防洪对策是筑堤挡水，是治标，而不是治本对策。其实，“本”是地壳沉降。盲目加高大堤，早晚要酿成大灾。所以，著者认为防洪对策也要从地质角度考虑。
2.我国地质灾害灾情分析
下面先举几个实例，然后做一简要分析。
（1）地震灾害：我国历史上有记载的地震4000多次，造成人员伤亡的346次，死亡人数达230余万。地震灾害每年造成的经济损失约10亿～20亿元，死亡人数约2000～3000人。大震尤其严重。
（2）山崩、滑坡、泥石流等山地灾害：我国是一个多山国家，山地、高原、丘陵占国土面积的69%。河流纵横、沟谷广布。在地壳运动、大气、地震及人类活动影响下每年都产生大量山崩、滑坡、泥石流等山地灾害。据四川省统计，1981～1985 年5 年间，一次暴雨激发崩塌、滑坡在1000处以上的县有28个，1万处以上的县有14个，2万处以上的有3个。云、贵、陕、川是我国崩塌、滑坡的多发区，情况类似。全国受泥石流灾害威胁的县城有70 座，1975～1984 年10 年内全国18 个省、市、区爆发泥石流造成死亡2136人，毁田65.66万亩，毁房18.07万间，铁路中断了4164h，直接经济损失16亿元。综合分析已有统计资料，包括山崩、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害每年造成的直接经济损失达20～30亿元。
（3）灾害性水土流失：国际上规定，土壤侵蚀模数超过1万t/km2者为灾害性水土流失。我国西北黄土丘陵区超过此数者有5万km2，长江流域坡地坡度大于20°者皆属于灾害性水土流失区。另外，覆盖厚度对土壤侵蚀成灾也极有影响。如西北黄土区土层厚度达数十米至数百米，水土流失只造成耕地肥力降低；而长江上游土层极薄，仅数十厘米到数米，水土流失使耕地石板化，失去耕作条件。长江上游由于坡地水土流失带来的经济损失每年达25亿元。四川省耕地石板化已累计达1167万亩。湖北省郧西县已有40个自然村因土地石板化不得不移民他乡。这种灾害在贵州、云南也大量出现了。
（4）风沙和沙漠化灾害：我国风沙和沙漠化灾害面积为150.9万km2，占国土面积17.5%，主要分布于我国北方干旱、半干旱和半湿润地区。近半个世纪来，我国沙漠化土地扩大了5万km2。据初步统计，我国因风沙灾害每年损失15亿元。
（5）人类诱发的地质灾害：人类由于盲目活动在经济活动过程中诱发了大量地质灾害。人口愈集中的地方，人类诱发的地质灾害愈多。我国东部地区是我国人口和经济最集中地区，人类活动比较频繁，人类活动诱发的地质灾害比较多见，我们通常称为工程地质灾害，如矿山建设、地下水提取、交通建设、石油开采等人类活动都会诱发地质灾害。这类地质灾害，就其单个来说损失数字不大，而总计起来，数字就十分可观了。总的来说，我国人类活动因素诱发的地质灾害损失是非常巨大的，估计每年造成经济损失大约10～20亿元。在面上来说我国还存在严重的水土流失和沙漠化，常被认为是气候原因形成的，实际上也主要是人类活动诱发形成的。
综合上面资料我们得到我国在地质灾害方面每年造成的经济损失大约为90～110亿元（1989年统计资料）。这个数相当我国自然灾害总损失的1/16，这个数是相当可观的。地质灾害的影响主要威胁是在居民点和工程。地质灾害造成的损失不是瞬时即逝，而是长期的，它威胁着人类的生存。
地质灾害有两种类型，一种是有声有色的，如地震；另一种是无声进行的，如沙漠化、水土流失。有声有色的容易被重视，无声进行的容易被忽视，要注意无声进行的灾害后果是十分严重的。自然灾害按其发生的时间尺度来说可分为三种：①突发性的，发生在几分几小时内；②中速的，发生在几天几个月内；③慢性的，发生在几年或几十年、几百年内。如我国西北战国时期的晋国也就是现在的山西省，当时是森林茂盛，物产丰富；现在是植被稀疏，遍地黄土，晋北地区一片荒凉。这就是由于长期内植被破坏，水土流失造成的慢性灾害的后果。它威胁着我们子孙后代的生存，问题十分严重。这就是我国地质灾害的灾情概况。
3.减灾实例及减灾效益
我国在减轻地质灾害方面已经做了一些工作，大体上展现在4个方面：
（1）工程地质灾害预测预报预防工作 如施工地质超前预报、隧洞塌方监测预报、煤矿突水预测、煤与瓦斯突出预测、各种工程地质灾害预测。
（2）自然地质灾害预测预报工作 如地震趋势预测、地震临震预报、滑坡预报等。
（3）地质灾害防治工作 如鸡扒子滑坡整治、东川泥石流防治、铁路固沙、七省市水土保持、链子崖-黄腊石地质灾害防治。
（4）救灾工作 解放后我国政府对灾后救济做了大量工作，不一一列举。
总结已做过的工作，不难看出，地质灾害防治结果的经济效益是巨大的，下面举几个实例说明。
（1）1982年7月长江郧阳地区发生了鸡扒子大型滑坡，长时间碍航。花了3年时间，投资8000余万元进行防治，滑坡造成的直接经济损失估计为1000余万元，总计损失近1亿元。为了防止山坡继续滑动，投资300万元治坡，收到了较好效果。
（2）1985年6月12日凌晨，长江秭归县新滩发生了2000～3000万m3的大型滑坡，其中260万m3入江，停航12天。由于作了准确预报，无一人伤亡，财产损失也极小。如果没有这个准确预报，据估算，可能造成的直接经济损失约8700万元。预报投资约200万元。这项防治经济效益为1∶44。
（3）东川泥石流是闻名于世的大型地质灾害，它对居住在东川市的6万多居民生存存在严重威胁。据统计，解放以来，泥石流给东川市造成的损失已达数亿元。1982～1985年中国科学院成都地理所与东川市联合进行考察，提出了防治规划，1986年开始实施防治。1987年7月5日发生了30年罕见的暴雨，没有造成灾害。现在整个工程已经完成，该市已被云南省誉为“花园城市”。
（4）七省市水土保持也取得了显著的经济效益。以宁夏西吉黄家二岔小流域综合治理试验示范区为例，该区土地面积为5.7km2。1983年开始综合治理。以粮食单产为例，1982年单产为23.1kg，1990年为120kg，提高了425.4%；全流域净产值：1990年是1982年的8.1倍；人均收入1990年可达731元，比1982年提高了380.9%。
我们应该看到，地质灾害防治是长效的，不仅得益于今天，而且造福于子孙后代。一般来说，地质灾害防治效益可达1∶20，地震工程的效益一般可达1∶10左右。地质灾害防治效益极为可观，可以这么说，减灾就是增产。
总起来说，地质灾害成因主要来自三个方面：①暴雨洪水；②地壳运动；③人类活动。而人类活动可促进前两项自然因素作用加剧，且面广，量大。人类工程活动常可造成大量的工程地质灾害。地质灾害防治是重要的减灾措施，一般来说，下面几点措施是非常重要的：①当务之急是提高全民减灾意识，加强科学普及和提高全民减灾意识；②要有投资、有工程措施，没有投资是减不了灾、得不到效益的；③建立减灾工程是“地质工程”的观念。它不是一般的土木工程，脱离了地质的基础减灾工程有可能导致严重的致灾后果。链子崖地质灾害防治紧紧地依靠地质获得成功，为减灾实践提供了范例；④环境保护是减轻地质灾害的基础性工作，一边治理，一边破坏是减不了灾的。这个问题必须引起重视。

4. 我国地质灾害灾情分析

减轻自然灾害活动已经受到全世界的重视，我国政府也十分重视。今天，人类对自然灾害已经摆脱了盲目状态，开始了自觉的、有组织、有计划的减灾活动。我国气象局和国土资源部每天在天气预报时都进行地区灾害预报。人类与自然灾害作斗争开始了一个新纪元。减灾必须对灾情状况、减灾技术、减灾效益有所了解，才能做到事半功倍。为此，下面对我国地质灾害地理分布特点、灾情状况及减灾效益做一简要分析，为减灾活动提供一个宏观认识。
1.中国地质灾害地理分布特点
中国地质灾害地理分布严格地受中国大地构造控制。世界上地质灾害重灾区有两个带，一个是环太平洋带；另一个是地中海带。我国位于环太平洋带上，而且也是地中海带与太平洋带扭结带上，具体来说，我国系处于印度板块、太平洋板块、蒙古板块挤压三角区上。在这三大板块挤压下，我国大陆内形成了两大地壳活动带：这就是大家经常提到的南北带和东西带。实际上，南北带呈“Y”字形，东西带呈北东东向。在这个大的轮廓控制下，我国的强地震区、强滑坡区、强泥石流区都分布在这个带上。这个带上的地质灾害比世界其他国家和地区都严重。中国地质灾害确实比较严重，我国东部也不是铁板一块，而是破碎地块。其内部起伏不一，有升有降，它控制着这个区域内的地质灾害发生、发展；也控制着这个区域内其他自然灾害的发生和发展。比如洪水泛滥，人们只想到洪水泛滥是水文因素造成的，其实洪泛区主要是受地质构造因素控制。现在的洪泛区都是近代地壳沉降带。现在采用的防洪对策是筑堤挡水，是治标，而不是治本对策。其实，“本”是地壳沉降。盲目加高大堤，早晚要酿成大灾。所以，著者认为防洪对策也要从地质角度考虑。
2.我国地质灾害灾情分析
下面先举几个实例，然后做一简要分析。
（1）地震灾害：我国历史上有记载的地震4000多次，造成人员伤亡的346次，死亡人数达230余万。地震灾害每年造成的经济损失约10亿～20亿元，死亡人数约2000～3000人。大震尤其严重。
（2）山崩、滑坡、泥石流等山地灾害：我国是一个多山国家，山地、高原、丘陵占国土面积的69%。河流纵横、沟谷广布。在地壳运动、大气、地震及人类活动影响下每年都产生大量山崩、滑坡、泥石流等山地灾害。据四川省统计，1981～1985年5年间，一次暴雨激发崩塌、滑坡在1000处以上的县有28个，1万处以上的县有14个，2万处以上的有3个。云、贵、陕、川是我国崩塌、滑坡的多发区，情况类似。全国受泥石流灾害威胁的县城有70座，1975～1984年10年内全国18个省、市、区爆发泥石流造成死亡2136人，毁田65.66万亩，毁房18.07万间，铁路中断了4164h，直接经济损失16亿元。综合分析已有统计资料，包括山崩、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害每年造成的直接经济损失达20～30亿元。
（3）灾害性水土流失：国际上规定，土壤侵蚀模数超过1万t/km2 者为灾害性水土流失。我国西北黄土丘陵区超过此数者有5万km2，长江流域坡地坡度大于20°者皆属于灾害性水土流失区。另外，覆盖厚度对土壤侵蚀成灾也极有影响。如西北黄土区土层厚度达数十米至数百米，水土流失只造成耕地肥力降低；而长江上游土层极薄，仅数十厘米到数米，水土流失使耕地石板化，失去耕作条件。长江上游由于坡地水土流失带来的经济损失每年达25亿元。四川省耕地石板化已累计达1167万亩。湖北省郧西县已有40个自然村因土地石板化不得不移民他乡。这种灾害在贵州、云南也大量出现了。
（4）风沙和沙漠化灾害：我国风沙和沙漠化灾害面积为150.9万km2，占国土面积17.5%，主要分布于我国北方干旱、半干旱和半湿润地区。近半个世纪来，我国沙漠化土地扩大了5万km2。据初步统计，我国因风沙灾害每年损失15亿元。
（5）人类诱发的地质灾害：人类由于盲目活动在经济活动过程中诱发了大量地质灾害。人口愈集中的地方，人类诱发的地质灾害愈多。我国东部地区是我国人口和经济最集中地区，人类活动比较频繁，人类活动诱发的地质灾害比较多见，我们通常称为工程地质灾害，如矿山建设、地下水提取、交通建设、石油开采等人类活动都会诱发地质灾害。这类地质灾害，就其单个来说损失数字不大，而总计起来，数字就十分可观了。总的来说，我国人类活动因素诱发的地质灾害损失是非常巨大的，估计每年造成经济损失大约10～20亿元。在面上来说我国还存在严重的水土流失和沙漠化，常被认为是气候原因形成的，实际上也主要是人类活动诱发形成的。
综合上面资料我们得到我国在地质灾害方面每年造成的经济损失大约为90～110亿元（1989年统计资料）。这个数相当我国自然灾害总损失的1/16，这个数是相当可观的。地质灾害的影响主要威胁是在居民点和工程。地质灾害造成的损失不是瞬时即逝，而是长期的，它威胁着人类的生存。
地质灾害有两种类型，一种是有声有色的，如地震；另一种是无声进行的，如沙漠化、水土流失。有声有色的容易被重视，无声进行的容易被忽视，要注意无声进行的灾害后果是十分严重的。自然灾害按其发生的时间尺度来说可分为三种：①突发性的，发生在几分几小时内；②中速的，发生在几天几个月内；③慢性的，发生在几年或几十年、几百年内。如我国西北战国时期的晋国也就是现在的山西省，当时是森林茂盛，物产丰富；现在是植被稀疏，遍地黄土，晋北地区一片荒凉。这就是由于长期内植被破坏，水土流失造成的慢性灾害的后果。它威胁着我们子孙后代的生存，问题十分严重。这就是我国地质灾害的灾情概况。
3.减灾实例及减灾效益
我国在减轻地质灾害方面已经做了一些工作，大体上展现在4个方面：
（1）工程地质灾害预测预报预防工作 如施工地质超前预报、隧洞塌方监测预报、煤矿突水预测、煤与瓦斯突出预测、各种工程地质灾害预测。
（2）自然地质灾害预测预报工作 如地震趋势预测、地震临震预报、滑坡预报等。
（3）地质灾害防治工作 如鸡扒子滑坡整治、东川泥石流防治、铁路固沙、七省市水土保持、链子崖－黄腊石地质灾害防治。
（4）救灾工作 新中国成立后我国政府对灾后救济做了大量工作，不一一列举。
总结已做过的工作，不难看出，地质灾害防治结果的经济效益是巨大的，下面举几个实例说明。
（1）1982年7月长江郧阳地区发生了鸡扒子大型滑坡，长时间碍航。花了3年时间，投资8000余万元进行防治，滑坡造成的直接经济损失估计为1000余万元，总计损失近1亿元。为了防止山坡继续滑动，投资300万元治坡，收到了较好效果。
（2）1985年6月12日凌晨，长江秭归县新滩发生了2000～3000万m3的大型滑坡，其中260万m3 入江，停航12天。由于作了准确预报，无一人伤亡，财产损失也极小。如果没有这个准确预报，据估算，可能造成的直接经济损失约8700万元。预报投资约200万元。这项防治经济效益为1∶44。
（3）东川泥石流是闻名于世的大型地质灾害，它对居住在东川市的6万多居民生存存在严重威胁。据统计，新中国成立以来，泥石流给东川市造成的损失已达数亿元。1982～1985年中国科学院成都地理所与东川市联合进行考察，提出了防治规划，1986年开始实施防治。1987年7月5日发生了30年罕见的暴雨，没有造成灾害。现在整个工程已经完成，该市已被云南省誉为“花园城市”。
（4）七省市水土保持也取得了显著的经济效益。以宁夏西吉黄家二岔小流域综合治理试验示范区为例，该区土地面积为5.7km2。1983年开始综合治理。以粮食单产为例，1982年单产为23.1kg，1990年为120kg，提高了425.4%；全流域净产值：1990年是1982年的8.1倍；人均收入1990年可达731元，比1982年提高了380.9%。
我们应该看到，地质灾害防治是长效的，不仅得益于今天，而且造福于子孙后代。一般来说，地质灾害防治效益可达1∶20，地震工程的效益一般可达1∶10左右。地质灾害防治效益极为可观，可以这么说，减灾就是增产。
总起来说，地质灾害成因主要来自三个方面：①暴雨洪水；②地壳运动；③人类活动。而人类活动可促进前两项自然因素作用加剧，且面广，量大。人类工程活动常可造成大量的工程地质灾害。地质灾害防治是重要的减灾措施，一般来说，下面几点措施是非常重要的：①当务之急是提高全民减灾意识，加强科学普及和提高全民减灾意识；②要有投资、有工程措施，没有投资是减不了灾、得不到效益的；③建立减灾工程是“地质工程”的观念。它不是一般的土木工程，脱离了地质的基础减灾工程有可能导致严重的致灾后果。链子崖地质灾害防治紧紧地依靠地质获得成功，为减灾实践提供了范例；④环境保护是减轻地质灾害的基础性工作，一边治理，一边破坏是减不了灾的。这个问题必须引起重视。

5. 地质灾害监测方法技术现状与发展趋势

【摘要】20世纪末期以来，监测理论和技术方法有长足发展，常规技术方法趋于成熟，设备精度、设备性能已具较高水平，并开发了部分高精度（微米级位移识别率）、自计、遥测、自动传输的监测设施。未来，将充分综合运用光学、电学、信息学、计算机和通信等技术（诸如光纤技术—BOTDR、时域反射技术—TDR、激光扫描技术、核磁共振技术、NUMIS、GPS技术、合成孔径干涉雷达技术—InSAR及互联网通讯技术等），进一步开发经济适用、有效可行的地质灾害监测新技术，提高精度、准确性和及时性，最大程度地减小地质灾害造成的损失。
【关键词】地质灾害　监测　技术方法　新技术　优化集成
20世纪80年代以来，我国地质灾害时空分布特点呈现新的变化。随着人类工程活动越来越强，人为地质灾害日趋严重，规模、数量和分布范围呈增加趋势；人口密集、经济发达地区地质灾害造成的损失越来越大。崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害发生频度和造成的损失不断加大，地面沉降、海水入侵等缓慢性地质灾害的范围逐渐增加。据相关统计资料显示，1995～2002年，地质灾害共造成9000多人失踪或死亡，突发性地质灾害共造成直接经济损失524亿元，缓慢性地质灾害造成直接经济损失590亿元，间接经济损失2700亿元。地质灾害已经成为严重制约我国经济发展的重要因素之一。
为了摸清我国地质灾害的分布情况，我国系统地开展了地质灾害调查工作，先后出台了《地质灾害防治管理办法》和《地质灾害防治条例》，明确指出：防治地质灾害，实行“以人为本，防治结合，统筹规划，突出重点，分期实施，逐步到位”的方针。并于2003年4月启动了全国性地质气象预报。对已经查明的地质灾害体，特别是对生产建设、人民生命财产安全构成严重威胁的地质灾害，若能运用适当、有效、经济可行的监测措施，作出科学的监测预报，则可最大程度地减小灾害损失。
滑坡监测在不同条件、不同时期其作用不同，总的来说有以下几个方面：
（1）通过综合分析多种监测方法的监测数据，确定地质灾害稳定状态及发展趋势，及时作出预测，防止或减轻灾害损失。
（2）研究导致灾害体变形破坏的主导因素、作用机理，为防治工程设计提供依据。
（3）在防治工程施工过程中，监测、分析灾害体变形发展趋势及工程施工的扰动，保障施工安全。
（4）施工结束后，进行工程效果监测。
（5）综合利用长观监测资料，分析灾害体变形破坏机制和规律，检验在防治工程设计中所采用的理论模型及岩土体性质指标值的准确性，对已有的监测预报理论及模型进行验证改进，改善、提高监测预测预报技术方法。
1　地质灾害监测技术综述
地质灾害监测的主要任务为监测地质灾害时空域演变信息（包括形变、地球物理场、化学场）、诱发因素等，最大程度获取连续的空间变形数据，应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。
地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。地质灾害的形成机理是开展地质灾害监测工作的基础；监测仪器是开展工作的手段；更为重要的是只有充分利用时空技术，才能有效发挥地质监测的作用；预测预报是开展地质灾害监测的最终目的。
崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害，具有爆发周期短、威胁性及破坏性显著、成因复杂等特点，因此，当前地质灾害的监测技术方法的研究和应用多是围绕突发性地质灾害进行的。1.1　监测方法
监测方法按监测参数的类型分为四大类：即变形、物理与化学场、地下水和诱发因素监测（见表1）。
表1　主要地质灾害监测方法一览表


1.1.1 变形监测
主要包括以测量位移形变信息为主的监测方法，如地表相对位移监测、地表绝对位移监测（大地测量、GPS测量等）、深部位移监测。该类技术目前较为成熟，精度较高，常作为常规监测技术用于地质灾害监测。由于获得的是灾害体位移形变的直观信息，特别是位移形变信息，往往成为预测预报的主要依据之一。
1.1.2　物理与化学场监测
监测灾害体物理场、化学场等场变化信息的监测技术方法主要有应力监测、地声监测、放射性元素（氡气、汞气）测量、地球化学方法以及地脉动测量等。目前多用于监测滑坡等地质灾害体所含放射性元素（铀、镭）衰变产物（如氡气）浓度、化学元素及其物理场的变化。地质灾害体的物理、化学场发生变化，往往同灾害体的变形破坏联系密切，相对于位移变形，具有超前性。
1.1.3　地下水监测
地下水监测主要是以监测地质灾害地下水活动、富含特征、水质特征为主的监测方法。如地下水位（或地下水压力）监测、孔隙水压力监测和地下水水质监测等。大部分地质灾害的形成、发展均与灾害体内部或周围的地下水活动关系密切，同时在灾害生成的过程中，地下水的本身特征也相应发生变化。
1.1.4　诱发因素监测
诱发因素类主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法，如气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素；降雨量的大小、时空分布特征是评价区域性地质灾害（特别是崩、滑、流三大地质灾害的判别）的主要判别指标之一；人类工程活动是现代地质灾害的主要诱发因素之一，因此地质灾害诱发因素监测是地质灾害监测技术的重要组成部分。
1.2　监测仪器
1.2.1　按从监测仪器同灾害体的相对空间关系分为接触类和非接触类
（1）接触类：是指必须安装于灾害体现场或进行现场施测的监测仪器系列。如滑坡地表或深部位移监测、物理和化学场监测等。该类仪器所获得的信息多为灾害体细部信息，信息量丰富。
（2）非接触类：是指于现场安装简易标志或直接于灾害体外围施测的监测仪器系列。该类监测方法多以获得灾害体地表的绝对变形信息为主，易采用网式施测；特别是突发性地质灾害的临灾前后，具有安全、快捷等特点。如激光微位移监测、测量机器人、遥感雷达监测等。
1.2.2　按监测组织方式分为简易监测、仪表监测、控制网监测、自动遥测
（1）简易监测：采用简易的量测工具（皮尺、钢尺、卡尺）对灾害体地表的裂缝等部位进行监测。
（2）仪表监测：采用机测或电测仪表（安装、埋设传感器）对滑坡进行地表及深部的位移、应力、地声、水位、水压、含水量等信息监测。
（3）控制网监测：在滑坡变形破坏区及周边稳定地带，布设大地测量或GPS卫星定位测量控制点网，进行滑坡绝对位移三维监测。
（4）自动遥测：利用有线和无线传输技术，对仪表监测所得信息进行远距离遥控自动采集、传输，可实现全天候不间断监测。
2　地质灾害监测方法技术现状
地质灾害监测技术是集多门技术学科为一体的综合技术应用，主要发展于20世纪末期。伴随着电子技术、计算机技术、信息技术和空间技术发展，国内外地质灾害调查与监测方法和相关理论得到长足发展，主要表现在：
（1）常规监测方法技术趋于成熟，设备精度、设备性能都具有很高水平。目前地质灾害的位移监测方法均可以进行毫米级监测，高精度位移监测方法可以识别0.1mm的位移变形。
（2）监测方法多样化、三维立体化。由于采用了多种有效方法结合对比校核以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络，使得综合判别能力加强，促进了地质灾害评价、预测能力的提高。
（3）其他领域的先进技术逐渐向地质灾害监测领域进行渗透。随着高新技术的发展和应用的深入，卫星遥感、航空遥感等空间技术的精度逐渐提高，一些高精度物探（如电法、核磁共振等技术）的发展，使得地质灾害的勘查技术与监测技术趋于融合，通过技术上的处理、提升，该类技术逐渐适用于区域性的地质灾害和单体灾害的监测工作。
“八五”以来，我国在地质灾害监测技术研究方面取得了丰硕的成果，并积累了丰富的经验，使我国的地质灾害监测预警水平得到很大程度的提高；但是还存在一定的局限性，主要表现在：
（1）地质灾害监测技术、仪器设施多种多样，应用重复性高，受适用程度、精度、设施集成化程度、自动化程度和造价等因素的制约，常造成设备资源浪费，效果不明显。
（2）所取得的研究成果多侧重于某一工程或某一应用角度，在地质灾害成灾机理、诱发因素研究的基础上，对各种监测技术方法优化集成的研究程度较低。
（3）监测仪器设施的研究开发、数据分析理论同相关地质灾害目标参数定性、定量关系的研究程度不足，造成监测数据的解释、分析出现较大的误差。
因此，要提高地质灾害预警技术水平，必须在地质灾害研究同开发监测技术方法相结合的基础上，进行地质灾害监测优化集成方案的研究。
3　地质灾害监测技术方法发展趋势
3.1　高精度、自动化、实时化的发展趋势
光学、电学、信息学及计算机技术和通信技术的发展，给地质灾害监测仪器的研究开发带来勃勃生机；能够监测的信息种类和监测手段将越来越丰富，同时某些监测方法的监测精度、采集信息的直观性和操作简便性有所提高；充分利用现代通讯技术提高远距离监测数据信息传输的速度、准确性、安全性和自动化程度；同时提高科技含量，降低成本，为地质灾害的经济型监测打下基础。
监测预测预报信息的公众化和政府化。随着互联网技术的发展普及，以及国家政府的地质灾害管理职能的加强，灾害信息将通过互联网进行实时发布，公众可通过互联网了解地质灾害信息，学习地质灾害的防灾减灾知识；各级政府职能部门可通过所发布信息，了解灾情的发展，及时做出决策。
3.2　新技术方法的开发与应用
3.2.1　调查与监测技术方法的融合
随着计算机的高速发展，地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高，可以实现高分辨率、高采样技术的应用；地球物理技术将向二维、三维采集系统发展；通过加大测试频次，实现时间序列的地质灾害监测。
3.2.2 智能传感器的发展
集多种功能于一体、低造价的地质灾害监测智能传感技术的研究与开发，将逐渐改变传统的点线式空间布设模式；由于可以采用网式布设模式，且每个单元均可以采集多种信息，最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。
3.3　新技术新方法
3.3.1　光纤技术（BOTDR）
光导纤维监测技术又称布里渊散射光时域光纤监测技术（BOTDR），是国际上20世纪70年代后期才迅速发展起来的一种现代化监测技术，在航空、航天领域中已显示了其有效性。在土木、交通、地质工程及地质灾害防治等领域的应用才刚刚开始，并受到各发达国家研究机构的普遍重视，发展前景十分广阔。
通过合理的光纤敷设，可以监测整个灾害体（特别是滑坡）的应变信息。
3.3.2　时间域反射技术（TDR）
时间域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）是一种电子测量技术。许多年来，一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。早在20世纪30年代，美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。在80年代初期，国外的研究人员将时间域反射测试技术用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。90年代中期，美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究，针对岩石和土体滑坡曾经做过许多的试验研究，国内研究人员已经开始该方法的研究工作，并已经在三峡库区投入试验应用阶段，同时开展了与之相关的定量数据分析理论研究。
所埋设电缆即是传感器，又可传输测试信号；该方法相对于深部位移钻孔倾斜仪监测具有安装简单、使用安全和经济实用等特点。
3.3.3　激光扫描技术
该技术在欧美等发达国家应用较早，我国近期开始逐渐引进。主要是用于建筑工程变形监测以及实景再现，随着扫描距离的加大，逐渐向地质灾害调查和监测方向发展。
该技术通过激光束扫描目标体表面，获得含有三维空间坐标信息的点云数据，精度较高。应用于地质灾害监测，可以进行灾害体测图工作，其点云数据可以作为地质灾害建模、地质灾害监测的基础数据。
3.3.4　核磁共振技术（NUMIS）
核磁共振技术是国际上较为先进的一种用来直接找水的地球物理新方法。它应用核磁感应系统，通过从小到大地改变激发电流脉冲的幅值和持续时间，探测由浅到深的含水层的赋存状态。我国于近期开始引进和研究，目前已经在三峡库区的部分滑坡体进行了应用试验，效果较好。
应用于地质灾害监测，可以确定地下是否存在地下水、含水层位置以及每一含水层的含水量和平均孔隙度，进而可以获知如滑坡面的位置、深度、分布范围等信息，从而对滑坡体进行稳定性评价，并对滑坡体的治理提出科学依据。
3.3.5　合成孔径干涉雷达技术（InSAR）
运用合成孔径雷达干涉及其差分技术（InSAR及D-InSAR）进行地面微位移监测，是20世纪90年代逐渐发展起来的新方法。该技术主要用于地形测量（建立数字化高程）、地面形变监测（如地震形变、地面沉降、活动构造、滑坡和冰川运动监测）及火山活动等方面。
同传统地质灾害监测方法相比，具有如下特点：
（1）覆盖范围大；
（2）不需要建立监测网；
（3）空间分辨率高，可以获得某一地区连续的地表形变信息；
（4）可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息；
（5）全天候，不受云层及昼夜影响。
但由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响，精度及其适用性还不能满足高精度地质灾害监测。
为了克服该技术在地面形变监测方面的不足，并提高其精度，国内外技术人员先后引入了永久散射点（PS）的技术和GPS定位技术，使InSAR技术在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高，在一定的条件下精度可达到毫米级。永久散射（PS）技术通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点，克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题。
随着卫星雷达系统资源的改进和发展，以及相应数据处理软件的提高，该技术在地质灾害监测领域的应用将趋于成熟。
3.4　地质灾害监测技术的优化集成
3.4.1　问题的提出
（1）监测方法的适应性。对于各种监测方法所使用的监测仪器设施，均有各自的应用方向和使用技术要求；针对不同地质灾害灾种、类型，其使用技术要求（包括测点布设模式、安装使用技术要求等）不同。
（2）地质灾害不同的发展阶段。对于崩塌、滑坡等突发性地质灾害，不同发展阶段所适用的监测方法和仪器设施各异，监测数据采集周期频度不同。
（3）监测参数与监测部位。实践证明，一方面，不同的监测参数（地表位移、深部位移、应力、地下水动态、地声等）在不同类型的灾害体监测中具有不同程度的表现优势；另一方面，同一灾害体不同部位的监测参数随时间变化趋势特点并不相同，即存在反映灾害体关键部位特征的监测点，又存在仅反映局部单元（不具有明显的代表性，甚至是孤立的）特征的监测点。因此，监测要素（监测参数、监测部位）的优化选择，是整个监测设计工作的基础。
（4）自动化程度。决定于设备的集成度、控制模式、数据标准化程度和信息发布方式。
（5）经济效益。决定于地质灾害的规模、危害程度、监测技术组合、设备选型等因素。
3.4.2　设计原则
地质灾害监测技术优化集成方案遵循以下原则：
（1）监测技术优化原则：针对某一类型地质灾害，确定优势监测要素，进行监测内容、监测方法优化组合，使监测工作高效、实用。
（2）经济最优原则：首先，不过于追求高、精、尖的监测技术，而应选择发展最为成熟、应用程度较高的监测技术；其次，对于危害程度较大的大型地质灾害体，可选择专业化程度较高的监测技术方法，由专业人员进行操作、维护，对于危害程度低，规模小的灾害体，可选择操作简单、结果直观的宏观监测技术，由群测群防级人员进行操作。
3.4.3　最终目标
根据不同种类地质灾害和不同类型地质灾害的物质组成、动力成因类型、变形破坏特征、外形特征、发育阶段等因素，研究适用于不同类型地质灾害的监测要素（监测参数、监测点位的集合）、监测方法、监测点网的时空布置模式、监测技术要求，建立典型地质灾害监测的优化集成方案。

6. 国际地质灾害防治科技研究现状与发展趋势

10.1.1 地质灾害形成机理与调查评价科技研究
（1）降雨诱发型滑坡和泥石流的形成机理
近30年来，降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一，其核心是通过研究降雨与滑坡的各种关系，预测可能的滑坡状态。据初步统计，全球至少有23个国家的学者对降雨型滑坡进行了不同程度的研究，美国、意大利、日本、英国、澳大利亚、新西兰以及中国香港和内地学者发表的研究论文较多。1984年后，中国香港政府加大了对降雨型滑坡的研究力度。除每年进行降雨滑坡的调查外，特别加强从更深层次上研究滑坡与降雨的关系，降雨滑坡分布发育规律，降雨入渗的水文地质模型，以及应用概率统计和其他数学方法建立更精确的滑坡—降雨关系。随着研究程度的深入，研究者一致认为香港火成岩风化层的非饱和土和残积土特有的性质控制着浅层降雨型滑坡的形成机理。研究结果表明，降雨型滑坡形成机理的本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡。因而，从理论上解释雨水入渗后斜坡应力的变化过程，以及雨水在斜坡中的渗透特性和渗透过程，是降雨型滑坡成因机理研究的关键。
（2）岩溶塌陷发育机理和判据研究
日本学者Nogushi（1970）、苏联学者Xоменко（1986）、美国学者Ralphj Hodek（1984）和Thom-as M.Tharp（1995）、俄罗斯学者Anikeev（1999）等，先后采用物理模型试验或数值分析的方法，系统研究了非黏性土潜蚀塌陷的过程。国外一些学者还尝试采用岩土工程离心机进行塌陷试验，如：Borms和Bennermark（1967），Marir（1984），Bertin（1978），Howell和Jenkins（1984），Sterling和Ronayne（1984），Craig（1990），Abdulla和Goodings（1996），运用离心机模拟塌陷破坏机理和导致塌陷的临界组合条件，重点研究了上覆在洞穴上方的弱固结砂层的塌陷破坏与洞穴开口大小、洞穴自身强度、弱固结砂层强度和厚度、上覆砂层的厚度，以及地表荷载的关系。
美国、意大利、英国开展的基于GIS技术的地质灾害的风险评价工作中，包含了岩溶塌陷危险性评价。
（3）区域滑坡和泥石流调查与危险性评价
早期的地质灾害空间预测主要依据野外调查与航空相片解译情况，由专家进行地质灾害敏感性判断和评价，故称之为专家评价法（Aleotti和Chowdhury，1999）。该方法评价结果精度取决于野外调查的详细程度和专家的知识与经验，评价中运用的隐含规则使结果分析与更新困难，而且不同调查者与专家得出的结果无法进行比较。
20世纪70年代，以美国加利福尼亚旧金山地区圣马提俄郡的滑坡敏感性图为代表，利用多参数图的加权（或不加权）叠加得到区域滑坡灾害预测图的方法得到大力推广。该方法的优点是克服了使用隐含规则的问题；缺点是权重的确定仍保持主观性，模型的推广应用有一定困难。
20世纪80年代，受统计回归分析和判别分析在石油运移与矿床预测中应用的启发，Carrara（1983）将多元统计分析预测方法引用到区域滑坡空间预测中，并使该技术在世界各国得到迅速发展与推广。如Haruyama和Kawakami（1984）利用数学统计理论对日本活火山地区降雨引发的滑坡灾害进行了危险度评价。Baeza和Corominas（1996）利用统计判别分析模型进行了浅层滑坡敏感性评估，其斜坡破坏的正确预测率达到96.4%，说明了统计预测的适用性。Carrara，Cardinali和Guzzetti等（1991）将统计模型与GIS结合，应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡危险性评估，结果证明统计分析与GIS的综合使用是一种快速、可行、费用低的区域滑坡危险性评价与制图方法。
20世纪90年代以来，随着计算机技术和信息科学的高速发展，以处理和分析地理空间数据为主要特点，具有属性数据库与图形库动态连接功能的地理信息系统（GIS）技术得到了空前发展，其与定量化的地质灾害空间预测模型方法的结合也成为地质灾害研究的新领域。
Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl（1994）在哥伦比亚的麦德林（Medellin）地区分析滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上，利用GIS技术将两者合成产生了风险评价分区图。Anbalagan和Bhawani Singh（1996）在Anbalagan（1992）关于山区滑坡灾害评估和区划制图研究的基础上，提出了风险评价制图的新方法——风险评价矩阵（RAM）。
Aleollt（2000）采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的皮埃德蒙特（Piedmont）地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的危险性及综合风险进行了区划性制图研究。Michael-Leiba等（2000）在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中，把斜坡灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体，以GIS软件为技术平台，分别采用平面和三维评价系统，对凯恩斯（Cairns）地区进行了斜坡地质灾害的危险性和风险区划研究。Ragozin（2000）从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性。提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素的概率乘积表示；对于区域性滑坡灾害评估，用给定地区的面积、滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型。
10.1.2 监测预报技术方法研究
（1）诱发滑坡和泥石流的临界降雨量与气象预警研究
在诱发地质灾害的降雨临界值研究方面，各国学者用来确定降雨诱发滑坡临界值的方法很多，其不同点在于考虑的因素不同。Glade（1997）建立了确定诱发滑坡的降雨临界值的三个模型，并在新西兰的惠灵顿地区进行了验证。三个模型要求的基本数据为：日降雨量、滑坡发生日期和土体潜在日蒸发量（通过Thornthwaite method方法计算得到）。模型建立的前提是：①假设最大日降雨量的地区，蒸发量最小；②滑坡由最大降雨量诱发。这三个模型基本概括了当前确定诱发滑坡的降雨临界值的方法。
在对美国旧金山湾地区1986年2月12～21日的滑坡和泥石流灾害预警工作中，首先由美国地质调查局分析确定，通过当地电台、电视台以及美国国家气象中心的特别预报方式来进行预警。这次滑坡泥石流灾害的预警分为两个阶段：第一次是2月14日的6个小时灾害危险期，另一次是17～19日之间的60小时的灾害危险期。由于地质条件的复杂性和地形条件的变化，这两次预报主要是针对整个旧金山海湾地区，而不是某一个特定的滑坡灾害地点。根据滑坡泥石流灾害发生后的调查，10处滑坡泥石流灾害发生点有目击者能提供精确的时间，其中有8处滑坡泥石流所发生的时间与预警的时间段一致。
据研究，旧金山湾地区的6小时降雨量达到4英时（即101.6mm）时，就可能引发大面积泥石流。为了监测降雨期间地下水位的变化，他们还设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水位变化。旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式，实时雨量监测数据，国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。
1984年开始，香港地区采用雷达图像解译小范围地质构造，用于确定滑坡发生的潜在区域。进而建立了用于滑坡灾害的降雨量监测网络，其中自动雨量计1999年由48个扩展为86个。将雨量资料定时传给管理部门。如预测24小时内降雨量达到175mm或60分钟内市区内雨量超过70mm，即认为达到滑坡预报阈值，即由政府发出通报。香港平均每年约发出三次山洪滑坡暴发警报。
（2）滑坡和泥石流灾害监测技术方法研究
对于滑坡和泥石流的监测，在美国、瑞士、意大利、日本、韩国等发达国家已经做了很多工作，特别是单体滑坡已经达到真正实时监测的阶段。监测内容包括地面位移、地裂缝、地下位移、地下水位（水压力）和水温、地声等。监测技术采用常规监测、自动观测、GPS和卫星通信等相结合（图10.1，10.2）。在我国的香港特别行政区，也建立了比较完善的基于降雨监测的地质灾害监测网络。

图10.1 使用太阳能无线遥控系统（左图）和变形计（右图）


图10.2 瑞士南部Canton Ticino地区的滑坡实时监测（据www.geodev.ch）

（3）地面沉降监测预测新技术新方法研究
在美国、荷兰、日本等发达国家，地下水水位往往与基岩标、分层标布设在同一孔内同时进行自动化监测（图10.3）。一是可以判明是否是由于过量抽取地下水所致，即地面沉降的形成原因；二是可以与监测到的地面沉降数据进行动态的耦合分析，得出地下水开采量（水位）与地面沉降量的相关关系；再通过水流模型可对地面沉降进行预报预测。同时，作为地下水位的实时监测数据，能够直接成为地下水资源管理的可靠依据。

图10.3 分层标自动监测系统及原理示意图（据Amelung等，1999）

在美国加利福尼亚州萨克拉门托，GPS测量已经取代了区域性的地面标高的水准测量。1986年在该区建了38个GPS监测站，1989年后达到了68个。采用严格的测量程序，其大地高程的精度可达到毫米级。我国上海经过近两年应用Ashtech Z12双频GPS信号接收机测定大地高程，于1999年也取得了大地高程精度达3mm的好成果。其优点是对于区域性地面沉降的大范围监测具有事半功倍的效果。
根据美国地调局资料，美国用于探测地面沉降的干涉合成孔径雷达（InSAR）技术还处于开发和试验之中（图10.4）。Gabriel等率先于1989年发表了《测绘大区微小高程变化：雷达干扰测量法》的文章。1993年，Massonet等利用雷达干扰测量法测绘了着陆器地震的地面形变场区。Van der Kooij等用太空飞船干涉卫星孔径雷达资料调查研究了荷兰格洛宁根（Groningen）天然气开采区的地面沉降问题。Marco等利用美国实验研究学会干涉卫星孔径雷达资料对美国贝尔瑞吉（Belridge）油田1992～1996年的地面沉降进行了详细的研究。由于这种探测技术的使用，地面沉降测量的精度已达毫米级，其探测结果能很好地处理成平面二维沉降等值线图。而且该方法可以省去常规水准标石测量的许多人力和物力的投入。因此，不能低估这一新技术的开发应用前景，在目前情况下可以参照国外成功的经验在我国进行试验。
（4）岩溶塌陷监测技术研究
美国学者Benson（1987）提出利用地质雷达进行监测预报的方法，并在美国北卡罗来纳州威尔明顿（Wilmington）西南部的一条军用铁路进行了试验，监测周期为半年，取得了良好的效果。2002年，在国土资源大调查项目的支持下，中国地质科学院岩溶地质研究所在广西桂林柘木镇建立了我国第一个岩溶塌陷灾害监测站，为深入系统地研究岩溶塌陷预测预报方法提供了良好的条件。

图10.4 合成孔径雷达干涉测量获得的内华达州拉斯维加斯谷地

（5）地质灾害监测预警信息传输处理与发布系统研究
发达国家和地区已经越来越重视地质灾害监测的信息化工作。例如美国、日本、意大利、法国和韩国等建立了地质灾害实时监测系统，在实际应用中可以做到实时预警。针对单种地质灾害开展监测预警方面的研究工作较多，多灾种的集成系统尚不多见。
10.1.3 地质灾害治理工程技术研究
（1）地质灾害防治理论
重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究。如日本针对温泉地区的滑坡特点，研究采用排气工程和地下水截水工程进行滑坡综合防护；法国针对降雨诱发的粘土滑坡采用虹吸排水技术；美国和日本在研究植被覆盖好的地区发生的浅层滑坡，开展采用调整植物类型的生物措施研究等。在地质灾害的防治工程中，普遍采用生物防护系统，注重生态环境保护，日本在滑坡治理中，抗滑桩和建筑地基结合，实现防治工程与土地开发利用相结合。
（2）地质灾害防治工程设计技术方法
国外对于复杂支挡结构设计技术、地下水排水技术设计，基于环境和景观设计的技术规程和实用的计算机软件开发等方面，都进行了大量研究，形成了比较配套的设计计算理论方法和产业化软件。如：美国开发了三维连续体的快速拉格朗日分析软件——FLAC3D，三维模拟离散元程序——3DEC；加拿大开发的地质工程问题和地质环境模拟分析的软件包——GEO-SLOPE Office（GEO-SLOPE Office 5.0 for Windows），已经广泛应用于世界上许多国家的滑坡等地质灾害防治工程设计，形成了模块化的设计软件和方法。
（3）地质灾害治理工程技术
在治理技术上，广泛应用土工织物、预应力复杂支挡结构、地下水排水技术。尤其以美国、西欧、日本和我国的香港特别行政区在地质灾害治理方面投入大，成就显著。如日本地附山滑坡治理工程，耗资达150亿日元（约15亿人民币），可算得上地质灾害防治工程的博物馆。
国外对崩塌和滑坡灾害治理的常见技术工程包括：①冲刷防护工程：防冲坝、沉积坝、护岸、防波坝、丁坝；②减重和反压工程；③地面排水工程：地面排水沟、防渗工程；④地下排水工程：地下排水沟、泄水洞、水平钻孔、集水井和虹吸排水工程；⑤地下截水工程：隔渗芯墙截水，灌浆截水，化学固化法截水；⑥支挡工程：挡土墙、格栅墙、抗滑桩、岩石锚杆；⑦排气工程：用于治理温泉地区的滑坡；⑧生物护坡技术和轻型网状防护系统结合用于崩塌和小型滑坡灾害的治理。
由于水是形成滑坡的重要诱发因素，地面排水工程和地下排水工程总是被首先考虑的治理技术，也是在大型滑坡防治中首选采用的治理技术。美国、日本、新西兰等国在滑坡治理中广泛应用地下排水工程技术，采用水平钻孔排水和排水井、排水隧洞联合排水技术治理滑坡。法国采用虹吸排水技术治理100多处降雨诱发的粘土滑坡。它是一个密封的聚氯乙烯管系统。该技术的最大优点是可以自流排水，降低滑坡的地下水位。
在支挡工程技术应用方面，研究应用大截面抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索、小型钢架桩加锚索、微型桩群等多种支挡结构，并在锚索防腐技术、通用的计算方法、设计软件和技术标准方面取得明显进展。减重和反压工程是经济有效的防治滑坡的工程措施。英国Huchinson提出的“中性线”方法为减重和反压计算提供了理论依据。
近年来，发达国家在地质灾害防治工程实践中，在崩塌和小型滑坡灾害治理中应用轻型网状防护系统与生物护坡系统的配合技术，使防治工程进一步向轻型化和美观化方向发展。如SNS柔性支护系统和生物护坡系统，在欧洲许多国家应用比较普遍。
10.1.4 国际地质灾害防治科技研究发展趋势分析
地质灾害防治科技未来总体发展趋势是：重视地质灾害早期预测、预警能力建设，提高地质灾害领域防灾减灾科技水平和能力，建立3S（即：RS——遥感，GPS——全球定位系统和GIS——地理信息系统）技术平台，发展和建立区域地质灾害动态实时监测网站和预测预警信息系统，建立地质灾害信息系统平台和共享通道，提高地质灾害减灾防灾技术的支撑能力。
对地质灾害形成机理的深入研究一直是国际地质灾害研究的难点，而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一，重点是研究诱发泥石流、浅层滑坡的临界降雨量随区域和气候变化而变化，揭示降雨与滑坡的各种关系，预测可能的滑坡状态。
应用GIS技术开展地质灾害的区域特征分析和灾情空间制图正成为热点。通过计算机高技术手段（GIS，GPS，RS等）将灾情分析与危险性评价、风险性预测有机结合起来，形成实时预警决策体系将成为灾害地质研究的一个重要趋势。
在各种监测技术方面，发达国家在加强各类地质灾害实时监测台站建设的同时，均十分重视高新技术的应用，高科技空间对地观测技术在地质灾害方面的应用研究也是发达国家的重要研究方向。各种更为先进的遥感探测系统的应用逐步深入，美国、法国、意大利和日本等国都将GPS、干涉雷达遥感在滑坡、地面沉降等动态调查和监测中的应用作为重点研究方向。
近年来，发达国家在地质灾害治理工程技术方面具有如下特点和发展趋势。
在防治理论上：重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究；注重防治工程与生态环境保护和土地利用结合；形成模块化的设计软件和方法，研究开发新的治理技术方法。
在灾害信息处理方面：各种高速的数值预报已逐步实现；高速、智能化、综合化的通信网络技术、分布式数据库技术和海量数据操作技术的发展，又使灾害通信、计算机网络和信息开发处理融为一体，形成了综合的灾害信息网络系统，使各种分散的灾害信息真正做到资源共享；人工智能、多媒体和三维模拟技术的发展，推动了灾害信息产品的应用和再加工。

7. 　环境地质学与地质灾害学研究现状及发展趋势

从学科内容来说环境地质学应研究地质环境的自然地理地质特征及其演化历史和发展趋势，研究地质环境评价和预测，编制环境地质图系，研究地质环境（包括地质灾害）的勘查、监测和防治技术方法，以及合理利用和保护地质环境的对策和措施等。
1）地质环境评价和预测
定性地进行地质环境评价，如综合区域地质地理条件，地壳稳定性，岩土特性，地球化学背景，可能发生的地质灾害，作出分级区划评价较为易行。但是从整体上对地质环境进行系统分析，定量评价地质环境和预测在国内外仍属薄弱环节。现国际地质界开始重视这方面的研究。国际地科联CoGeoenvironment委员会于1994年建立了环境地质指标体系共27种。其内容涉及新构造活动、侵蚀与沉积、风化作用、斜坡稳定性、地下水、土壤质量、地球化学与地球物理参数、自然景观及其它动态要素，这是国际环境地学研究的一项重要进展，为开展区域性长期观测和建立预测模型奠定了基础。同时，委员会还计划开展“地表过程与土地持续利用”关系的研究。
国际上区域环境地质评价的方法有A.Cendrero等提出的自然单元分级体系为基础，基本上是自然地质地理分区，加上半定量化的指标，该方法在西班牙被广泛应用；有经济评估与风险评估方法，以地质灾害和地质问题作为评价主体，用货币值形式表征地质环境质量的优劣及人类活动对其产生的影响。这在美国有较广泛的应用。如加利福尼亚州城市地质总体规划，旧金山湾地区土地潜力定量评价，美国九大自然灾害的风险评价。中国学者采用系统论观点，提出地质环境是一个内部由岩石、土、水三个子环境系统构成，外部处于大气圈、水圈、生物圈、地球内部圈层及人类社会经济系统作用下的开放、动态和人－自然复合系统，以环境地质问题的强度指数，外部系统的影响程度指数和地质环境的质量指数作为量化指标建立了地质环境系统及其评价预测体系，并作出了21世纪初期中国地质环境态势的预测和评价。
2）环境地质制图
环境地质图（系）是环境地质研究成果的图式化，是直观反映地质环境的重要表达形式。为了便于经济建设规划决策部门使用，不仅要求内容科学化，充分反映区域地质环境特征，分析研究不同地区地质环境与人类活动的相互关系，在自然和人为作用下存在的主要环境地质问题及地质灾害，并进行综合评价，而且要求形式简明易读。国内外编制了不同比例尺的综合性或专门性图件，既有全国性的，如俄、美、加、澳、英等国均将其列入国家级中、大比例尺地质图的构成部分，也有一个城市或一个地区的编图。从编图方法看，在传统的地质学编图方法基础上，借助GIS及最新卫星成果，根据不同指标参数用多元统计方法编制数据库，对地质灾害进行预测，意大利、巴西、美国均取得较好的效果。俄罗斯已将1:200万地质生态图（即环境地质图）列为国家新一代地质图系进行填编，并对1:5万地质制图的要求也从以前的两种（地质图、矿产预测图）增加到与1:20万相同的四种，包括了地质生态图在内。现已编制完成14张1:500万生态地质图，反映了全俄生态地质环境现状及人类活动的影响。
中国水勘院1992年编制出版了中国环境地质图系11幅。它们以地质灾害图件为主，其中8幅为滑坡崩塌类型及分布，泥石流灾害，岩溶塌陷，地下水诱发危害，土地盐渍化沼泽化，沙漠及土地沙漠化，土壤侵蚀，特殊类土及危害。另外3幅则为地质自然保护区、旅游地质资源和环境地质分区图。该图系综合评价了不同地区的环境地质条件，反映了主要地质灾害类型形成和分布发育规律，提出合理保护地质环境、开发地质资源的对策建议。
3）环境地球化学
这是环境地学的重要分支学科。其主要研究内容包括微量元素与健康、地方病的关系，煤和有机物等的地球化学对环境的影响，全球环境变化以及分析技术等。通过地球化学填图可获得元素丰度的背景值，为防治地方病提供科学依据。如中国已查明低硒（低钼）的地球化学环境带，它呈NE-SW向，与克山病分布区域基本一致，从而采取相应防治措施，取得显著成效。众多的地学研究者开展了地质环境中氡、锶、氟、汞等元素与流行病、地方病、癌症发病率的关系研究。氡含量与肺癌死亡率的关系在云南个旧地区得到了验证。矿区的氡含量超出一般地区的23倍，死亡人数达千人以上。大部分氡来自花岗岩中铀的衰变。中国通过编制元素环境化学图、浅层地下水地球化学图、地方性氟分布图、胃癌死亡率分布图和大量资料的分析，有力地说明了地质环境和流行病学的关系。近年来，研究利用自然地球化学作用去除有关化学元素，调整环境条件；还有新兴的植物治理法，利用植物（萃取技术、根际过滤技术、重物固化技术）来清洁土壤中的重金属。因此，环境地球化学的成果在当前环境治理的理论与实践中起着极为重要的作用。
4）地质灾害学
由于地质灾害分布广泛，类型众多，其突发性、复杂性及发生规律尚未充分掌握，往往造成严重灾情，引起社会的关注和众多学科，特别是地质科学的参与和研究，因而逐渐形成并提出了地质灾害学的概念，研究内容包括地质灾害的类型划分，成灾条件，致灾作用，地质灾害的监测、预测和预报，地质灾害的防治原则和对策、决策以及风险分析。其中对地质灾害的决策可分为长期、中期、短期的，临灾的和反馈性的。灾害预报的基本方法建立在类比分析、因果分析及统计分析基础之上。
近10年来国内外开展了重点地区的地质灾害测年研究工作。他们应用同位素测年技术：14C法，铀系法，热发光（TC）法，电子自旋共振（ESR）法测定10～3Ma的年轻地质体、活动断裂、古地震、地质体滑动或运动的年龄以及地质灾害复活（发）周期等取得成效。
如何加强地质灾害预测和防治的理论研究，实现灾害地质现象的实时控制和管理决策过程科学化与人工智能化，是一项新的研究内容。中国专家1989年就研制了“地质灾害分类专家系统”。在此基础上又研制了“地质灾害预测防治智能决策系统”。应用这个决策系统可进行地质灾害时空演化预测，危险性区划，灾害经济评估以及减灾防灾对策的选择等工作。在应用于京、津、唐地区岩溶塌陷、地面沉降、海水入侵地质灾害时，证实了模拟的合理性和实用性。
在全国性地质灾害趋势预测方面中国作了重要的探索。1996年编制了1:600万地质灾害趋势预测图。该图运用地理信息系统的风险评价方法对地质灾害（主要是滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂缝）进行现状评价；在此基础上，结合降雨条件，区域地震活动，区域地壳稳定程度，区域岩组条件和人类工程活动等因素，运用模糊综合评判模型进行综合评判，划分出地震灾害高、中、低风险区，这对国土整治和减灾防灾有重要意义。
对于地质灾害的评估也是地质灾害学的重要研究内容之一。“八五”期间中国研究建立了灾情评估计算机系统。该系统根据地质灾害勘查与管理需要，将灾情评估分成3种类型：以独立灾害体为对象的点评估，以小面积行政自然区为对象的面评估和以大面积行政自然区为对象的区域性评估。根据灾情构成，将地质灾害评估内容和步骤分为4个方面：危险性评价，易损性评价，破坏损失评价，防治工程评价。应用该系统针对崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地面沉降、地裂缝、海水入侵、膨胀土胀缩等8种地质灾害进行了研究，为决策部门确定灾害防治对策和管理提供了依据和方法。国际上自1990年开始制定了“国际减轻自然灾害10年”（IDNDR）计划，其中对于灾害定量化的研究是减灾科学中重要的问题。
地质灾害经济评价方面的进展：在开展地质灾害的勘查、监测和防治时，都涉及到经济活动或经济现象，需要作出合理的经济评价。但国内外目前尚缺乏可供借鉴的系统理论、方法和经验。目前在灾害经济评价中采用了价值评价法，还有效益评价法、机会成本法等，为制定和选择防治灾害最优决策方案提供可靠的经济依据。“八五”期间中国学者提出了地质灾害经济评价系统。它包括灾害风险评估（单项和综合地质灾害风险预测及评估，以及危险区预测和评估）和灾害经济评价（防灾方案技术经济评价，含防灾效益评价以及灾害损失经济评价）两部分，其中一系列技术方法的应用具有实用意义。
5）地质环境与地质灾害的勘查、监测和防治
对在人类工程经济活动影响下的地质环境和灾害进行勘查，并对其变化动态进行长期有效的监测，是研究保护地质环境和防治地质灾害的重要依据。不少国家开展对主要地质灾害勘查、监测和防治方法技术的研究，取得重要进展。中国已在各省、市建立了地质环境监测站网，在勘查技术新方法方面有遥感、高分辨率地震、高密度电法、土壤测氡等，并研制了218Po测氡仪和微机音频大地电场仪等两种新型勘查仪器。这种新的勘查技术方法和仪器对调查地面岩溶塌陷、地裂缝、活动断裂、隐伏溶洞、潜在的地质灾害有明显效果。
实践证明，遥感技术和GIS应用于地质环境和地质灾害的监测、管理有广阔前途。加拿大用最新发射的Radarsat最新数据研究环境地质问题。美国学者用雷达研究地壳形变、火山监测、新构造运动取得好的效果，中国学者用大量影像资料展示出煤层自燃火区地质灾害的情况。在第30届国际地质大会上，美、日学者报告了红外遥感技术，德国介绍了用高空间分辨率星载传感器在地质中应用的成果，荷兰将遥感用于灾害预防、防灾准备及减轻灾害3个方面的成果，这些都代表了当前国际上的研究水平。在地质灾害监测新仪器方面中国最近研制了地声监测器，滑坡诱发因素监测仪器，遥控边坡稳定性监测仪器和滑坡自动报警仪器4种类型，为采用多参数、多因素监测灾害发生提供了手段。地声监测对崩塌、滑坡孕育初期十分有效；滑坡诱发因素主要监测滑坡体内土壤含水率，孔隙水压力及土体温度；遥控全自动边坡稳定性系统可同时监测72个点上的滑坡地表位移或孔内位移；滑坡自动监测报警系统则监测滑坡位移参数，有16个通道，位移超过门限值时即发出声、光报警信号，其中一些仪器达到国际先进水平。
地质灾害治理新工艺新设备方面，研制成功MD-50型锚杆钻机，具有多用性，有钻进复杂岩层和处理事故的能力，可用来治理滑坡。此外还有扩底承压式预应力锚索，这是加固崩塌、滑坡体的重要治理工具。

8. 　中国地质灾害灾度分析

一、地质灾害灾度计算方法
如前所述，灾度只是反映不同地区地质灾害破坏损失的相对程度。用灾度指数作为灾度指标，灾度指数高，灾害破坏损失严重；灾度指数低，破坏损失轻。
灾度大小主要受两方面条件控制：①地质灾害活动程度（即灾变强度）。通常情况下，地质灾害活动越频繁，活动的规模或强度越大，灾变强度越高，破坏损失越严重，灾度越高。②地质灾害的易损性。通常情况下，地质灾害受灾财产价值越高，对灾害的抗御能力和可恢复性能越差（即易损性越高），破坏损失越严重，灾度越高。
根据上述规律，我们通过典型调查，可以建立灾度指数与灾变强度和易损性的相关模型：
Zd=Kx·Kd·Zw·Ys
式中：Zd——灾度指数；
Kx——修正系数；
Kd——统计系数；
Zw——灾变指数；
Ys——易损性指数。
二、中国地质灾害灾度分布特征
除西藏自治区和台湾省的大约53个县（市）因资料缺乏而难以评价外，按照上述方法对其余30个省（市、自治区）2371个县（市、区、旗）进行了灾度计算，根据灾度分布情况，分为微度灾害、轻度灾害、中度灾害、重度灾害、特重度灾害5个等级。根据对不同灾度等级单元的调查统计结果，各灾度等级大致对应的期望损失强度分别为：＜0.5、0.5～2.0、2.0～5.0、5.0～15.0、＞15.0万元/102km2·a。结果显示，中国地质灾害灾度分布极不均匀，西北、东北和东部沿海的广大地区多属于微度和轻度灾害区，中度以上灾害主要分布在中国中部区域（表18-10、图18-4）。
微度灾害。主要分布在中国东部的大兴安岭、小兴安岭、东北平原、华北平原、长江中下游平原和西北的准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、青藏高原等地区。这些地区历史灾害稀少，损失轻微，今后除局部地区灾度有可能出现明显提高外，绝大部分地区仍将维持微灾或基本无灾现状。

图18-4　中国地质灾害灾度分布图


表18-10　中国地质灾害灾度等级划分的分布情况

轻度灾害。分布广泛但比较零散。主要在东北的长白山，华北的山西高原、山东丘陵，东南的江南丘陵、浙闽丘陵、两广丘陵，西北的阿尔泰山、天山，西南的部分地区。这些地区的共同特点是灾害种类比较多，活动频繁，但灾害规模比较小，单次事件损失一般不超过10万元。今后时期，该类灾害的局部地区，因资源开发和工程经济活动的迅速发展，灾害损失和灾度可能显著上升。
中度灾害。分散分布在中部和东部地区。主要在辽东半岛、燕山、太行山、黄土高原、秦岭、川滇山地、云贵高原、江南丘陵的部分地区。这些地区灾害种类多，部分地区灾害点的密度大，活动频繁，但以中、小型为主，大型、特大型和群发性灾害偶有发生，单次事件损失变化大，一般为几千到几十万元，少数达百万元。由于一些地区具有潜在危险性，所以今后一段时期灾度可能进一步提高。
重度灾害。主要分布在中国东部的陕北高原、秦岭、鄂西山地、川滇山地的部分地区，零星分布在辽东半岛、燕山、天山的部分地区。这些地区灾害种类多、密度大，不但中小型灾害十分频繁，而且经常发生大型、特大型和群发性灾害，单次事件损失多数为几万元或数百万元，部分超过1000万元。这些地区地质自然环境脆弱，不但历史灾害比较严重，而且存在比较严重的潜在危险性，今后发展的总趋势是灾度将不断提高。
特重度灾害。集中分布在中国中部的秦岭、鄂西山地、川滇山地的部分地区，零星分布在辽东半岛和燕山山地的部分地区。这些地区地质灾害种类多，密度大，尤其是滑坡、崩塌、泥石流特别强烈，中小型灾害每年都要发生，大型、特大型和群发性灾害也十分频繁，单次灾害事件损失为几万元到近亿元。这些地区自然环境差，大部分地质灾害处于活动期或发展期，今后时期，在自然条件和社会经济条件共同影响下，大部分地区地质灾害灾度将进一步提高。