地质灾害监测与预警预报.ppt

中国地质环境监测院，北京，中国地质环境监测院，北京，中国地质环境监测院，北京，中国地质环境监测院，北京，100081100081 地质灾害监测与预警预报地质灾害监测与预警预报国土资源部地质灾害防治培训国土资源部地质灾害防治培训国土资源部地质灾害防治培训国土资源部地质灾害防治培训(视频视频视频视频)，北京，北京，北京，北京，08.06.2408.06.24报告人报告人报告人报告人:刘传正刘传正刘传正刘传正地质灾害防治技术培训目标：地质灾害防治技术培训目标：防灾减灾防灾减灾意识意识进一步进一步提高提高。防灾减灾防灾减灾知识知识进一步进一步增长增长。防灾减灾防灾减灾能力能力进一步进一步增强增强。防灾减灾防灾减灾体系体系进一步进一步完善完善。1基本概念基本概念（1）地质灾害）地质灾害（2）基本属性）基本属性（3）地质环境变化）地质环境变化（4）发展趋势）发展趋势（5）减灾目标）减灾目标19801980年年年年6 6月月月月3 3日晨日晨日晨日晨5 5时时时时3535分发生在湖北省远安分发生在湖北省远安分发生在湖北省远安分发生在湖北省远安县盐池河崩塌，县盐池河崩塌，县盐池河崩塌，县盐池河崩塌，1616秒钟内摧毁矿务局机关全秒钟内摧毁矿务局机关全秒钟内摧毁矿务局机关全秒钟内摧毁矿务局机关全部建筑物和坑口设施，导致部建筑物和坑口设施，导致部建筑物和坑口设施，导致部建筑物和坑口设施，导致284284人死亡。人死亡。人死亡。人死亡。房屋可选择在反向坡坡上、坡下房屋可选择在反向坡坡上、坡下?斜坡岩层中裂斜坡岩层中裂缝发育，易形缝发育，易形成滑坡、崩塌成滑坡、崩塌房屋选址应尽可能避房屋选址应尽可能避开顺层斜坡开顺层斜坡?2003年年7月月11日日被称为被称为“美人谷美人谷”的四川省丹巴县发生特大泥石流灾害，致使的四川省丹巴县发生特大泥石流灾害，致使51人死亡人死亡和失踪。和失踪。政府和当地人是有警觉的，但从未防范雨停、政府和当地人是有警觉的，但从未防范雨停、天晴和白天会发生山体滑坡。滑坡发生前天晴和白天会发生山体滑坡。滑坡发生前3天，邻村的一个老年妇女曾告诫村民要发生天，邻村的一个老年妇女曾告诫村民要发生山体滑坡，应立即撤离，但当时没人相信她山体滑坡，应立即撤离，但当时没人相信她的警告，包括村小学的老师，也没有人去后的警告，包括村小学的老师，也没有人去后山去查看判断。山去查看判断。泥石流？泥石流？滑坡！滑坡！（1）/1地质灾害地质灾害地质灾害是由于自然或人为作用，多数地质灾害是由于自然或人为作用，多数情况下是二者共同作用引起的，在地球表层情况下是二者共同作用引起的，在地球表层比较强烈地危害人类生命、财产和生存环境比较强烈地危害人类生命、财产和生存环境的岩、土体或岩、土碎屑及其与水的混合体的岩、土体或岩、土碎屑及其与水的混合体的移动事件。的移动事件。（1）/2地质环境地质环境地质环境，是与人类社会生存、生活、地质环境，是与人类社会生存、生活、生产和发展密切相关的地壳外表圈层，它的生产和发展密切相关的地壳外表圈层，它的上界面为起伏的地表面，下界面为人类活动上界面为起伏的地表面，下界面为人类活动影响的最大深度（约影响的最大深度（约20千米），在陆地范围千米），在陆地范围内，相当于地壳的硅铝层。内，相当于地壳的硅铝层。20012001年年5 5月月1 1日，重庆市武隆县山体崩滑，死亡日，重庆市武隆县山体崩滑，死亡7979人人类型？类型？成因？成因？松动？松动/开裂开裂/垮塌垮塌崩塌现场！崩塌现场！2005年年6月月10日日1416时，黑龙江省宁安沙时，黑龙江省宁安沙兰镇小学兰镇小学105名小学生、名小学生、12名村民遇难。名村民遇难。灾难成因：灾难成因：灾难成因：灾难成因：“漫岗地漫岗地漫岗地漫岗地”之山洪、局地洪水之山洪、局地洪水之山洪、局地洪水之山洪、局地洪水!山洪？山洪山洪？山洪泥石流？泥石流？泥石流？泥石流？（2）地质灾害的基本属性）地质灾害的基本属性自然属性自然属性社会属性社会属性资源属性（灾害文明）资源属性（灾害文明）（3）地质灾害起源于地质环境变化）地质灾害起源于地质环境变化地质环境是变化的！地质环境是变化的！地质环境变化起因于四种动力地质作用：地质环境变化起因于四种动力地质作用：（1）地外天体引力作用；）地外天体引力作用；（2）地球内动力作用；）地球内动力作用；（3）地球表层外动力作用；）地球表层外动力作用；（4）人类社会工程经济活动作用。）人类社会工程经济活动作用。台湾台湾“9.21”地震前后泥石流发生的临界降雨指标变化地震前后泥石流发生的临界降雨指标变化指指 标标地震前地震前地震后地震后当日雨量当日雨量（mm）115 54617 116降雨强度降雨强度（mm/hr）4.69 20.81.42 9.27 降雨延时降雨延时（hr）9 867.5 42.5 5.12汶川特大地震主震余震分布图汶川特大地震主震余震分布图5.12 5.12 汶川地震引起甘肃省天水市汶川地震引起甘肃省天水市武山县城关镇邓家堡村滑坡险情武山县城关镇邓家堡村滑坡险情5.12汶川地震引起甘肃省汶川地震引起甘肃省陇南成昆线徽县车站陇南成昆线徽县车站1号崩塌体堵断嘉陵江，上下号崩塌体堵断嘉陵江，上下游水位差游水位差10米。米。3号崩塌体砸坏车头引起燃烧，两人受伤。号崩塌体砸坏车头引起燃烧，两人受伤。5.12汶川地震引起甘肃省文县县城南山全面爆发碎屑流汶川地震引起甘肃省文县县城南山全面爆发碎屑流5.12汶川地震造成唐家山堰塞湖。工程处汶川地震造成唐家山堰塞湖。工程处理后泄流速度达到理后泄流速度达到3000立方米每秒立方米每秒。5.12汶川地震引发绵阳至北川公路边坡崩汶川地震引发绵阳至北川公路边坡崩塌塌地震引发安县至高川乡公路崩地震引发安县至高川乡公路崩塌造成滞留车辆塌造成滞留车辆120多人死亡多人死亡四川四川绵阳绵阳地震作用对地表的破坏主要表现为三种形式：地震作用对地表的破坏主要表现为三种形式：地表破裂、山体崩滑和建筑物损坏。地表破裂、山体崩滑和建筑物损坏。山体崩滑将持续多久？山体崩滑将持续多久？19002008年世界各国地震死亡人数直方图年世界各国地震死亡人数直方图希望汶川地震希望汶川地震“震醒震醒”我们的区域工程地质工作！我们的区域工程地质工作！2001年年45月，西藏昌都地区芒康县干燥状态下月，西藏昌都地区芒康县干燥状态下发生碎屑流，造成发生碎屑流，造成318国道中断。国道中断。20002000年年4 4月月9 9日日，西西藏藏波波密密县县易易贡贡乡乡发发生生巨巨大大山山体体崩崩滑滑，碎碎屑屑物物质质堵堵塞塞易易贡贡藏藏布布河河，形形成成一一天天然然坝坝体体；溃溃坝坝后后，下下游游几几十十公里的道路和多座桥梁被毁。公里的道路和多座桥梁被毁。两侧危岩，特别是东侧危岩顶部已开裂达两侧危岩，特别是东侧危岩顶部已开裂达20厘米，裂缝中树木较厘米，裂缝中树木较为茂盛，根部生长在裂缝中；为茂盛，根部生长在裂缝中；受受灾灾区区域域人员伤亡区人员伤亡区陕西紫阳群发型（2000.7.132000.7.13，500km500km2 2同时爆发，死亡同时爆发，死亡同时爆发，死亡同时爆发，死亡213213人）人）人）人）2003 2003年年7 7月月1818日，湖北省秭日，湖北省秭归县千将坪滑坡，造成归县千将坪滑坡，造成2424人失踪，人失踪，近千人居住的村庄被毁近千人居住的村庄被毁20072007年年年年5 5月月月月1010日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴东县清太坪镇木竹日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴东县清太坪镇木竹日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴东县清太坪镇木竹日，因清江水布垭水库蓄水影响，湖北省巴东县清太坪镇木竹坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约坪村发生滑坡灾害，滑坡体积约600600万立方米，万立方米，万立方米，万立方米，246246户户户户658658人紧急撤离。人紧急撤离。人紧急撤离。人紧急撤离。磨刀河磨刀河堰塞湖堰塞湖被毁民房被毁民房滑坡坝滑坡坝滑坡南界滑坡南界被毁民房被毁民房滑坡前缘堵塞磨刀河形成堰塞湖滑坡前缘堵塞磨刀河形成堰塞湖广义显式统计模式地质灾害预报方法，预警等级指数（广义显式统计模式地质灾害预报方法，预警等级指数（W）是内外动力的联立方程组。是内外动力的联立方程组。W预警等级指数预警等级指数W=（a，b，c，d）（1）a地外天体引力作用；地外天体引力作用；b地球内动力作用；地球内动力作用；c地球表层外动力作用；地球表层外动力作用；d人类社会工程经济活动作用。人类社会工程经济活动作用。（4）地质灾害发展趋势）地质灾害发展趋势在区域社会经济建设高速发展阶段，在区域社会经济建设高速发展阶段，人类与地质环境相互作用程度加重导人类与地质环境相互作用程度加重导致地质灾害造成的受灾人口和经济损致地质灾害造成的受灾人口和经济损失绝对量是持续上升的。失绝对量是持续上升的。表表220世纪世纪7090年代全球自然灾害损失对比年代全球自然灾害损失对比*年代年代死亡数死亡数（104人）人）受灾数受灾数（108人）人）经济损失经济损失*（108美元）美元）701967.41310808014.52040907919.66290*据王振耀（据王振耀（2004）资料整理；）资料整理；*按按2000年可比价格计算。年可比价格计算。表表220世纪世纪5090年代中国自然灾害损失对比年代中国自然灾害损失对比*年代年代自然灾害年平均经济总自然灾害年平均经济总损失（损失（108元）元）泥石流滑坡年平均损失泥石流滑坡年平均损失（108元）元）5047619.16056422.647063525.48076030.4901064*42.6*仅据1991、1992两年资料；（据杜榕桓引自马宗晋（1994），自然灾害学报，VOL.4,No.1,1995）表表3中国中国20世纪后半期岩溶塌陷时段分布世纪后半期岩溶塌陷时段分布*时段时段（年）（年）196019601970197019801980合计合计塌陷点塌陷点（处）（处）151692279371384比例比例（）（）10.95.016.467.7100*据雷明堂（2004）资料整理15。通过采取各种减灾行动，可以实现因灾伤通过采取各种减灾行动，可以实现因灾伤亡人数绝对减少，灾害损失相对社会财富增长亡人数绝对减少，灾害损失相对社会财富增长的比例持续降低，从而实现控制地质灾害增长的比例持续降低，从而实现控制地质灾害增长的趋势。的趋势。经济损失总量是相对减轻而非绝对减少！经济损失总量是相对减轻而非绝对减少！地质灾害风险可接受性？不同地区不同！地质灾害风险可接受性？不同地区不同！（5）减灾目标）减灾目标 由于部门管理的分割，单纯地质灾害造成的直接经济损失统计尚由于部门管理的分割，单纯地质灾害造成的直接经济损失统计尚缺乏可信的数据，估计年平均直接经济损失在缺乏可信的数据，估计年平均直接经济损失在50亿元以上，并有逐年亿元以上，并有逐年增加的趋势。增加的趋势。图图319952007年我国地质灾害造成死亡年我国地质灾害造成死亡/失踪人数对比失踪人数对比11政府官员：行政专家的作用政府官员：行政专家的作用政府官员：行政专家的作用政府官员：行政专家的作用22技术领导：科技专家的责任与自我认知能力技术领导：科技专家的责任与自我认知能力技术领导：科技专家的责任与自我认知能力技术领导：科技专家的责任与自我认知能力 33社区地质安全：有知识、能力强、素质高的当地人社区地质安全：有知识、能力强、素质高的当地人社区地质安全：有知识、能力强、素质高的当地人社区地质安全：有知识、能力强、素质高的当地人结论结论:在地质灾害面前在地质灾害面前,我们都是新兵我们都是新兵!2实现减灾目标的战略伙伴关系实现减灾目标的战略伙伴关系急需建立各级急需建立各级急需建立各级急需建立各级政府、科学技术界、工程企业界政府、科学技术界、工程企业界政府、科学技术界、工程企业界政府、科学技术界、工程企业界和公众社会和公众社会和公众社会和公众社会“四位一体四位一体四位一体四位一体”的战略伙伴关系？！的战略伙伴关系？！的战略伙伴关系？！的战略伙伴关系？！2.1战术考察战术考察（1）在水电建设方面，）在水电建设方面，2002年年8月月14日，地处日，地处云南省南涧县与风庆县交界处澜沧江左岸大砂云南省南涧县与风庆县交界处澜沧江左岸大砂坝沟泥石流造成坝沟泥石流造成5人死亡，人死亡，2人失踪、人失踪、18人受伤，人受伤，部分工棚和正在建设的混凝土拌和系统被破坏。部分工棚和正在建设的混凝土拌和系统被破坏。从灾害地质看问题，这是一个泥石流灾害防范从灾害地质看问题，这是一个泥石流灾害防范从灾害地质看问题，这是一个泥石流灾害防范从灾害地质看问题，这是一个泥石流灾害防范问题；从工程地质看问题，这显然是一个工程问题；从工程地质看问题，这显然是一个工程问题；从工程地质看问题，这显然是一个工程问题；从工程地质看问题，这显然是一个工程场址选择的安全稳定问题。场址选择的安全稳定问题。场址选择的安全稳定问题。场址选择的安全稳定问题。20022002年年年年8 8月月月月1414日日日日大砂坝沟大砂坝沟大砂坝沟大砂坝沟（地处澜沧江上，南涧县与风庆县（地处澜沧江上，南涧县与风庆县（地处澜沧江上，南涧县与风庆县（地处澜沧江上，南涧县与风庆县交界处）爆发泥石流，造成交界处）爆发泥石流，造成交界处）爆发泥石流，造成交界处）爆发泥石流，造成5 5人死亡，人死亡，人死亡，人死亡，2 2人失踪、人失踪、人失踪、人失踪、1818人受伤，人受伤，人受伤，人受伤，部分工棚和正在建设的混凝土拌和系统被破坏。部分工棚和正在建设的混凝土拌和系统被破坏。部分工棚和正在建设的混凝土拌和系统被破坏。部分工棚和正在建设的混凝土拌和系统被破坏。2007年年7月月19日，云南省保山市腾冲县猴桥镇苏家河口水电站小江平坝料场剥离标段日，云南省保山市腾冲县猴桥镇苏家河口水电站小江平坝料场剥离标段发生滑坡，掩埋发生滑坡，掩埋3间工棚，造成间工棚，造成29人死亡，人死亡，10人受伤。人受伤。（2 2）在城市建设方面，四川省丹巴县城在后山扩建一条街，）在城市建设方面，四川省丹巴县城在后山扩建一条街，）在城市建设方面，四川省丹巴县城在后山扩建一条街，）在城市建设方面，四川省丹巴县城在后山扩建一条街，大规模切坡引发紧急滑坡险情，迫使封闭了穿过县城的省道大规模切坡引发紧急滑坡险情，迫使封闭了穿过县城的省道大规模切坡引发紧急滑坡险情，迫使封闭了穿过县城的省道大规模切坡引发紧急滑坡险情，迫使封闭了穿过县城的省道211211线、线、线、线、303303线，危及主城区线，危及主城区线，危及主城区线，危及主城区10671067户居民，户居民，户居民，户居民，46204620人生命财产安人生命财产安人生命财产安人生命财产安全以及政府机关、金融中心、商业区和公共事业单位和个体工全以及政府机关、金融中心、商业区和公共事业单位和个体工全以及政府机关、金融中心、商业区和公共事业单位和个体工全以及政府机关、金融中心、商业区和公共事业单位和个体工商户的正常运行。一旦发生滑坡，还将可能堵塞大渡河，又会商户的正常运行。一旦发生滑坡，还将可能堵塞大渡河，又会商户的正常运行。一旦发生滑坡，还将可能堵塞大渡河，又会商户的正常运行。一旦发生滑坡，还将可能堵塞大渡河，又会引发次生洪水问题。引发次生洪水问题。引发次生洪水问题。引发次生洪水问题。从灾害地质看问题，这是一个滑坡灾害的应急防治问题；从工从灾害地质看问题，这是一个滑坡灾害的应急防治问题；从工从灾害地质看问题，这是一个滑坡灾害的应急防治问题；从工从灾害地质看问题，这是一个滑坡灾害的应急防治问题；从工程地质看问题，这是一个城市规划建设的工程地质区划问题。程地质看问题，这是一个城市规划建设的工程地质区划问题。程地质看问题，这是一个城市规划建设的工程地质区划问题。程地质看问题，这是一个城市规划建设的工程地质区划问题。工程切坡和抢险压脚又涉及到岩土工程和固结压力理论问题。工程切坡和抢险压脚又涉及到岩土工程和固结压力理论问题。工程切坡和抢险压脚又涉及到岩土工程和固结压力理论问题。工程切坡和抢险压脚又涉及到岩土工程和固结压力理论问题。丹巴城建：开挖就是了！？丹巴城建：开挖就是了！？丹巴城建：开挖就是了！？丹巴城建：开挖就是了！？应急防治：堆载有理论吗？应急防治：堆载有理论吗？应急防治：堆载有理论吗？应急防治：堆载有理论吗？四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急四川丹巴县城滑坡险情应急（3）在公路建设方面，）在公路建设方面，2003年年5月月11日，日，贵州省三穗县平溪特大桥开挖弃土滑坡毁贵州省三穗县平溪特大桥开挖弃土滑坡毁坏桥墩，掩埋坏桥墩，掩埋16间工房，造成间工房，造成35人死亡。人死亡。从灾害地质看问题，这是一个滑坡灾害的从灾害地质看问题，这是一个滑坡灾害的防范问题；从工程地质看问题，这是一个防范问题；从工程地质看问题，这是一个人工填土体的工程性质与地质稳定问题。人工填土体的工程性质与地质稳定问题。20032003年年5 5月月1111日贵州省三穗县平溪特大桥滑坡日贵州省三穗县平溪特大桥滑坡毁坏桥墩，掩埋毁坏桥墩，掩埋1616间工棚，致使间工棚，致使3535人死亡。人死亡。上部残留堆积体对现场构成严重威胁。上部残留堆积体对现场构成严重威胁。（4）在铁路建设方面，南（宁）昆（明）在铁路建设方面，南（宁）昆（明）铁路八渡滑坡不仅花费巨资保证铁路畅通，铁路八渡滑坡不仅花费巨资保证铁路畅通，同时成为红水河上龙滩水库的隐患。同时成为红水河上龙滩水库的隐患。从灾从灾害地质看问题，这是一处滑坡灾害隐患；害地质看问题，这是一处滑坡灾害隐患；从工程地质看问题，这是铁路选线工程地从工程地质看问题，这是铁路选线工程地质工作的一个失误或对工程地质问题的质工作的一个失误或对工程地质问题的“漏判漏判”。南（宁）昆（明）南（宁）昆（明）铁路八渡滑坡全貌路八渡滑坡全貌图图1八渡滑坡地八渡滑坡地质质特征特征简图简图图1-1八渡滑坡全貌图图2八渡滑坡开挖、堆八渡滑坡开挖、堆载载与部分复活模式与部分复活模式简图简图-后缘未扰动段；-开挖扰动段（新滑坡）；-平台及基座未扰动段；-弃土堆载扰动段（新滑坡）；-堆载土体；-被挖掉的斜坡体。20072007年年1111月月2020日上午，日上午，湖北宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口边坡湖北宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口边坡山体崩塌，造成山体崩塌，造成3535人死亡。人死亡。照片照片2 2 湖北宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口边坡山体崩塌湖北宜万铁路巴东段高阳寨隧道进口边坡山体崩塌2.2战略考察战略考察战略考察主要从不同尺度区域的地质先导作用的战略考察主要从不同尺度区域的地质先导作用的战略考察主要从不同尺度区域的地质先导作用的战略考察主要从不同尺度区域的地质先导作用的“缺位缺位缺位缺位”来考量。来考量。来考量。来考量。（1）三峡库区移民工程的地质安全问题）三峡库区移民工程的地质安全问题三峡库区三峡库区“就滑坡论滑坡，就灾害论防治，就滑坡论滑坡，就灾害论防治，”只是跟着只是跟着“就地后靠就地后靠”的感觉被动应对而已！的感觉被动应对而已！可否这么说，近几年来花费巨资突击性实施三峡库区地可否这么说，近几年来花费巨资突击性实施三峡库区地质灾害防治工程实质上是一种质灾害防治工程实质上是一种“补课补课”行为。行为。l三峡库区：三峡库区：l l灾害地质观点大行其道，工程地质理念难觅踪影！灾害地质观点大行其道，工程地质理念难觅踪影！灾害地质观点大行其道，工程地质理念难觅踪影！灾害地质观点大行其道，工程地质理念难觅踪影！三峡库区巴东新城址三次选址，两次搬迁，三峡库区巴东新城址三次选址，两次搬迁，一直未跳出就滑坡论滑坡的一直未跳出就滑坡论滑坡的“怪圈怪圈”。2002年才开始关注整个扇形大斜坡的稳定问题，年才开始关注整个扇形大斜坡的稳定问题，担心是否会出现意大利瓦依昂水库滑坡那样担心是否会出现意大利瓦依昂水库滑坡那样的灾难，直到的灾难，直到2005年提出年提出“巴东复杂斜坡系巴东复杂斜坡系统统”，而不是小小的，而不是小小的“黄土坡黄土坡”还是还是“赵树赵树岭岭”！19821988？19961992？巴东新城址三次选址，两次搬迁巴东新城址三次选址，两次搬迁图图9-2三峡三峡库库区巴区巴东县东县新城区地新城区地质质灾害防治工作程度灾害防治工作程度图图整个扇形大斜坡的工程整个扇形大斜坡的工程地质地质？没做工作！？没做工作！天翔岭天翔岭天翔岭天翔岭赵树赵树岭地岭地岭地岭地质质剖面剖面剖面剖面图图放心吧！放心吧！放心吧！放心吧！虽虽然前然前然前然前缘缘深切深切深切深切-11.8m-11.8m但整体是但整体是但整体是但整体是稳稳定的！定的！定的！定的！马马后炮而已后炮而已后炮而已后炮而已！3监测预警监测预警3.1基本概念基本概念地质灾害预警是一种包括预测与警报的广义地质灾害预警是一种包括预测与警报的广义“预警预警”，在时间精度上包括了，在时间精度上包括了预测或预估预测或预估（估测）、预警、预报和警报（数小时）（估测）、预警、预报和警报（数小时）等等多个层次，每个层次都是一个政府机构、工多个层次，每个层次都是一个政府机构、工程技术与公众社会共同参与的综合体系。程技术与公众社会共同参与的综合体系。按预警对象的物理参量划分，滑坡泥石流灾按预警对象的物理参量划分，滑坡泥石流灾害预警可划分为害预警可划分为空间预警、时间预警和强度空间预警、时间预警和强度预警三类预警三类，一次圆满的预警应包括这三个物，一次圆满的预警应包括这三个物理参量，且应该计算做出每个物理参量发生理参量，且应该计算做出每个物理参量发生的概率大小（可能性大小），从而确定向社的概率大小（可能性大小），从而确定向社会发布的方式、范围和应急反应对策。会发布的方式、范围和应急反应对策。表表1预警工程的阶段划分预警工程的阶段划分阶段阶段时间尺时间尺度度空间尺空间尺度度方法方法数据数据指标指标措措 施施预测预测110a大区域大区域区域评价区域评价区划区划地质调地质调查查数据库数据库发育度发育度风险度风险度危害度危害度建设规划预防建设规划预防预警预警1月月1a小区域小区域一次过程一次过程观测观测监测监测数据库数据库临界区临界区间值间值局部转移局部转移或全部准备避难或全部准备避难预报预报数日数日局部局部精密仪器精密仪器监测监测分析模分析模型库型库警戒值警戒值搬迁搬迁警报警报数小时数小时局部局部精密仪器精密仪器监测监测灵敏度灵敏度分析分析警戒值警戒值紧急搬迁紧急搬迁表表2预预警警产产品等品等级级及色及色标标级级 别别含含 义义色色 标标说说 明明警警报级报级，可能危害特，可能危害特别别严严重重红红红红组织组织公众公众应应急响急响应应预报级预报级，可能危害，可能危害严严重重橙橙橙橙建建议议公众采取公众采取预预防措防措施施预预警警级级，可能危害，可能危害较较重重黄黄黄黄发发布公众知布公众知晓晓预测级预测级，可能危害一般，可能危害一般蓝蓝蓝蓝科技与管理人科技与管理人员员掌握掌握常常规级规级，一般无危害，一般无危害绿绿绿绿科技人科技人员员掌握掌握3.2地质灾害区域预警地质灾害区域预警3.2.1问题表述问题表述（1）地质灾害区域预警的物理学基础是，地质环境是变化）地质灾害区域预警的物理学基础是，地质环境是变化的，地质环境变化的动力是地外天体引力、地球内动力、地的，地质环境变化的动力是地外天体引力、地球内动力、地球表层外动力和人类社会工程经济活动等单种因素或多种因球表层外动力和人类社会工程经济活动等单种因素或多种因素的耦合作用。素的耦合作用。（2）由于天体引力、地球内动力、地球表层外动力和人类）由于天体引力、地球内动力、地球表层外动力和人类工程活动具有随机性，四者的耦合作用更是随机的。因此，工程活动具有随机性，四者的耦合作用更是随机的。因此，地质灾害区域预警的数学基础主要是概率论与数理统计。地质灾害区域预警的数学基础主要是概率论与数理统计。（3 3）实际工作中由于研究区域的尺度、统计样本）实际工作中由于研究区域的尺度、统计样本）实际工作中由于研究区域的尺度、统计样本）实际工作中由于研究区域的尺度、统计样本数量、单体规模和相关因素的巨大差异，常常难数量、单体规模和相关因素的巨大差异，常常难数量、单体规模和相关因素的巨大差异，常常难数量、单体规模和相关因素的巨大差异，常常难以区分是自然滑坡事件还是滑坡灾害事件。以区分是自然滑坡事件还是滑坡灾害事件。以区分是自然滑坡事件还是滑坡灾害事件。以区分是自然滑坡事件还是滑坡灾害事件。（4 4）统计预警是一种可能性或随机概率预警，它）统计预警是一种可能性或随机概率预警，它）统计预警是一种可能性或随机概率预警，它）统计预警是一种可能性或随机概率预警，它包含了地质灾害发生的空间范围、时间区间和暴包含了地质灾害发生的空间范围、时间区间和暴包含了地质灾害发生的空间范围、时间区间和暴包含了地质灾害发生的空间范围、时间区间和暴发强度等参数的不同等级的可能性或准确度，有发强度等参数的不同等级的可能性或准确度，有发强度等参数的不同等级的可能性或准确度，有发强度等参数的不同等级的可能性或准确度，有时给出的是一个模糊的综合量度指标，尽管我们时给出的是一个模糊的综合量度指标，尽管我们时给出的是一个模糊的综合量度指标，尽管我们时给出的是一个模糊的综合量度指标，尽管我们可以从理论上划分为地质灾害空间预警、时间预可以从理论上划分为地质灾害空间预警、时间预可以从理论上划分为地质灾害空间预警、时间预可以从理论上划分为地质灾害空间预警、时间预警和强度预警。警和强度预警。警和强度预警。警和强度预警。（5 5）地质灾害区域预警是可以划分为不同层级和）地质灾害区域预警是可以划分为不同层级和）地质灾害区域预警是可以划分为不同层级和）地质灾害区域预警是可以划分为不同层级和不同尺度的，它起源于地质调查空间精度、激发不同尺度的，它起源于地质调查空间精度、激发不同尺度的，它起源于地质调查空间精度、激发不同尺度的，它起源于地质调查空间精度、激发因素（如大气降雨）的时空预警尺度和服务的国因素（如大气降雨）的时空预警尺度和服务的国因素（如大气降雨）的时空预警尺度和服务的国因素（如大气降雨）的时空预警尺度和服务的国土范围等诸多方面限制。土范围等诸多方面限制。土范围等诸多方面限制。土范围等诸多方面限制。（6 6）地质灾害区域预警的精度评价主要考虑空间）地质灾害区域预警的精度评价主要考虑空间）地质灾害区域预警的精度评价主要考虑空间）地质灾害区域预警的精度评价主要考虑空间尺度、时间尺度和强度等级，并针对不同预警层尺度、时间尺度和强度等级，并针对不同预警层尺度、时间尺度和强度等级，并针对不同预警层尺度、时间尺度和强度等级，并针对不同预警层级和预警尺度的确定区域分别建立时间预警的准级和预警尺度的确定区域分别建立时间预警的准级和预警尺度的确定区域分别建立时间预警的准级和预警尺度的确定区域分别建立时间预警的准确率、空报率、漏报率、预警偏差和预警效率以确率、空报率、漏报率、预警偏差和预警效率以确率、空报率、漏报率、预警偏差和预警效率以确率、空报率、漏报率、预警偏差和预警效率以及空间暴发区域或暴发强度的吻合程度等内容的及空间暴发区域或暴发强度的吻合程度等内容的及空间暴发区域或暴发强度的吻合程度等内容的及空间暴发区域或暴发强度的吻合程度等内容的评价标准。评价标准。评价标准。评价标准。（7 7）地质灾害区域预警产品的应用决策主要涉及）地质灾害区域预警产品的应用决策主要涉及）地质灾害区域预警产品的应用决策主要涉及）地质灾害区域预警产品的应用决策主要涉及到发布的空间尺度、时间分辨率、社会对风险的接到发布的空间尺度、时间分辨率、社会对风险的接到发布的空间尺度、时间分辨率、社会对风险的接到发布的空间尺度、时间分辨率、社会对风险的接受性、响应对策和应急机制等方面的完善程度，更受性、响应对策和应急机制等方面的完善程度，更受性、响应对策和应急机制等方面的完善程度，更受性、响应对策和应急机制等方面的完善程度，更多地表现为风险型决策问题。多地表现为风险型决策问题。多地表现为风险型决策问题。多地表现为风险型决策问题。（8 8）地质灾害预警解除涉及到科学技术、行政职）地质灾害预警解除涉及到科学技术、行政职）地质灾害预警解除涉及到科学技术、行政职）地质灾害预警解除涉及到科学技术、行政职能、社会管理、法律依据和人文环境等多方面问题。能、社会管理、法律依据和人文环境等多方面问题。能、社会管理、法律依据和人文环境等多方面问题。能、社会管理、法律依据和人文环境等多方面问题。3.2.2研究研究现状状关于降雨关于降雨诱发型地型地质灾害区域灾害区域预警研究，国外很多学者警研究，国外很多学者进行了相行了相关研究工作（如美国的关研究工作（如美国的Cambell、Caine、Wieczorek、Canon、Ellen、Wilson等等；香港的等等；香港的Lumb、Brand、Au、Finlay、Malone、Dai&Lee等等；日本的等等；日本的纲干、武居等；澳大利干、武居等；澳大利亚的的RobinChowdhury、Flentje；意大利的；意大利的Crozier、EmmanuelJ.Gabet、PietroAleotti、EnricoGregori等等），相关研究等等），相关研究论文也文也很多。很多。具体具体归纳起来，可以起来，可以归为两大两大类：第一第一第一第一类类，统计统计分析方法。分析方法。分析方法。分析方法。通通过收集收集历史降雨数据和地史降雨数据和地质灾害灾害发生情生情况，况，进行行统计对比分析，从而得到地比分析，从而得到地质灾害和降雨之灾害和降雨之间的定性、半定的定性、半定量或定量的关系；量或定量的关系；第二第二类，机理分析方法。，机理分析方法。结合采用水文学的一些方法，分析浅合采用水文学的一些方法，分析浅层滑滑坡灾害的形成机理。从降雨渗流灾害坡灾害的形成机理。从降雨渗流灾害发生的机理生的机理过程出程出发，进行行分析。分析。目前研究情况来看，第一目前研究情况来看，第一类统计方法占主方法占主导地位。地位。l统计中常用的参数中常用的参数（1）降雨参数：）降雨参数：年均降雨量年均降雨量MAP、累、累计雨量（雨量（1h、3h、1d、3d、5d、15d等）、降雨等）、降雨强度（度（mm/d）、）、滚动雨量、雨量、标准化的雨准化的雨强NI雨雨强/MAP、标准化累准化累计雨量雨量NCR累累计雨量雨量/MAP、有效雨量、降雨周期或、有效雨量、降雨周期或频率等等。通率等等。通过统计分析分析获得得经验的降雨的降雨阈值。一是，一是，临界累界累积雨量（雨量（Campbell,1975）；）；二是，二是，临界降雨界降雨强度（度（Brandetal.,1984)；三是，最常用的，三是，最常用的，临界雨界雨强和雨量（和雨量（Caine,1980）；）；四是，四是，标准化的准化的临界雨量界雨量NCR或或NSR，过程雨量程雨量/MAP，MAP是年均雨量是年均雨量（CannonandEllen,1985;Jibson,1989;Wieczoreketal.,2000）。）。（2）灾害参数：）灾害参数：地地质灾害灾害发生的生的单点、灾害个数、点、灾害个数、频率、周期等。率、周期等。统计分析分析预警模型：警模型：24小小时雨量大于雨量大于175mm，或者，小，或者，小时雨量大于雨量大于70mm。中国香港中国香港19841984年开始启动，目前正在每天运年开始启动，目前正在每天运行。其技术支撑工作包括：行。其技术支撑工作包括：a a）降雨获取：气象部门的降雨预）降雨获取：气象部门的降雨预测、自动雨量计实时雨量（土木工测、自动雨量计实时雨量（土木工程署的程署的8686个和香港天文台的个和香港天文台的2424个），个），每每5 5分钟自动传送降雨数据。除此以分钟自动传送降雨数据。除此以外，还有雷达和卫星图像监测含雨外，还有雷达和卫星图像监测含雨云层的运动和变化；云层的运动和变化；b b）预警模型采用）预警模型采用BrandBrand等等（19841984）的临界降雨判据：）的临界降雨判据：2424小时小时雨量大于雨量大于175mm175mm，或者，小时雨量大，或者，小时雨量大于于70mm70mm。后来又经过多次修正；。后来又经过多次修正；c c）实时预警系统；）实时预警系统；d d）电视台和广播向社会发布。）电视台和广播向社会发布。香港土力工程处管理香港土力工程处管理香港土力工程处管理香港土力工程处管理8686个自动雨量计个自动雨量计个自动雨量计个自动雨量计,香港天文台运作香港天文台运作香港天文台运作香港天文台运作2424个自动雨量计个自动雨量计个自动雨量计个自动雨量计,每每每每5 5分钟向土力工分钟向土力工分钟向土力工分钟向土力工程处传送降雨数据。程处传送降雨数据。程处传送降雨数据。程处传送降雨数据。香港地区香港地区香港地区香港地区90%90%的滑坡为浅层滑坡（小于的滑坡为浅层滑坡（小于的滑坡为浅层滑坡（小于的滑坡为浅层滑坡（小于3m3m），且规模小于），且规模小于），且规模小于），且规模小于50m50m3 3。a.美国美国Caine（1980）b.美国美国Wieczorek（1987）旧金山湾地区：旧金山湾地区：1985年，美国地质调查局（USGS）和美国气象服务中心（NWS）联合开展；1986年2月的首次对旧金山湾地区发出泥石流预警并获成功。作为第一个预警系统，从4个方面保证运行：a）降雨方面：国家气象中心降雨预报（未来6小时预报），降雨实时连续监测（多于40个实时雨量计）；b）预警方法方面：Canon and Ellen（1985）的ID临界降雨判据；c）预警运行上：美国地调局根据降雨预报和实时降雨监测，实时预警系统进行分析；d）美国地调局和气象中心共同确定预警，并向社会发布。俄勒冈州、夏威夷州、佛基尼俄勒冈州、夏威夷州、佛基尼亚州、加勒比海的波多黎各等。亚州、加勒比海的波多黎各等。不同地区的ID预警模型（SFBR：旧金山湾；H1、H2：夏威夷；BR：佛基尼亚；PR：波多黎各。）美美国国有效雨量：Rwa=a1R1+a2R2+atRt=atRt。日本日本l基于基于GIS的分析方法（分析各影响因子和灾害之的分析方法（分析各影响因子和灾害之间的关系）的关系）（1）概率方法概率方法；（2）Logistic回回归；（3）确定性模型（安全系数）；）确定性模型（安全系数）；（4）神）神经网网络模型；模型；（5）AHP模型；模型；（6）统计分析分析u理理论模型模型斜坡的坡度决定着日降雨量的斜坡的坡度决定着日降雨量的阈值；斜坡土体的厚度或者斜坡土体的厚度或者说容容许水量决定着累水量决定着累积雨量雨量阈值 EmmanuelJ.Gabet(2004)机理分析机理分析u数数值模模拟方法方法1）常规意义上的数值模拟（如flac、slope、有限元等），用于分析斜坡稳定性（一般为单体滑坡）降雨降雨过程与孔隙水程与孔隙水压力的力的变化化降水降水过程与斜坡程与斜坡稳定性的定性的变化化2 2）基于网格的斜坡稳定性分析与）基于网格的斜坡稳定性分析与GISGIS相结合的区域数值模拟方法相结合的区域数值模拟方法 TRIGRSTRIGRS模型（模型（Baum et al.2002Baum et al.2002）机理分析机理分析u模型模型试验方法方法（室内、室外）（室内、室外）YoichiOkura等，等，2002HirotakaOchiai等，等，2004机理分析机理分析云南东川蒋家沟泥石流观测站废弃的观测站址！废弃的观测站址！（1）研究地）研究地质灾害与地灾害与地质环境的关系，地境的关系，地质灾害与坡度、坡向、灾害与坡度、坡向、岩性、构造等因子之岩性、构造等因子之间的的紧密关系，分析同一因子不同区段（密关系，分析同一因子不同区段（类型）型）对地地质灾害灾害发生的敏感性，从而确定出影响滑坡生的敏感性，从而确定出影响滑坡发生的地生的地质环境条境条件件组合。合。（2）基