地质灾害监测预警方法与系统(课堂PPT).ppt

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title stylea,地质灾害监测预警,吴益平,中国地质大学（武汉）,工程学院,1,2,提 纲,主要监测技术与内容,1,2,3,4,5,地质灾害监测的目的与原则,地质灾害监测预警的概念,地质灾害区域预警,单体地质灾害预警,地质灾害监测预警,地,质灾害预警是一种包括预测与警报的广义,“,预警,”,，在时间精度上包括了,预测或预估（估测）、预警、预报和警报（数小时）,等多个层次，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。,3,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,空间预警、时间预警和强度预警三类,，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。,4,表,1,预警工程的阶段划分,阶段,时间尺度,空间尺度,方法,数据,指标,措 施,预测,1,10a,大区域,区域评价区划,地质调查数据库,发育度,风险度,危害度,建设规划预防,预警,1,月,1a,小区域,一次过程观测,监测,数据库,临界区间值,局部转移,或全部准备避难,预报,数日,局部,精密仪器监测,分析模型库,警戒值,搬迁,警报,数小时,局部,精密仪器监测,灵敏度分析,警戒值,紧急搬迁,5,表,2,预警产品等级及色标,级 别,含 义,色 标,说 明,警报级，可能危害特别严重,红,组织公众应急响应,预报级，可能危害严重,橙,建议公众采取预防措施,预警级，可能危害较重,黄,发布公众知晓,预测级，可能危害一般,蓝,科技与管理人员掌握,常规级，一般无危害,绿,科技人员掌握,6,7,地质体内部信息源,：,位移场（深部断层位移、地面沉降位移、斜坡位移）,地应力场（构造应力、自重应力）,孔隙水压力场,水化学场,声波场,电磁场,地质体外部信息源,：,大气要素（降雨、冻融、,),河岸侵蚀,人类活动,其它信息源,动物异常行为,地质灾害监测的目的,1,、及时掌握灾害体变形动态，分析其稳定性，超前做出预测预报，防止灾难发生。,2,、为灾害治理工程等提供可靠资料和科学依据。,3,、为政府部门对在地质灾害易发区的经济建设、环境治理等方面的规划和决策提供基础依据。,4,、向全社会提供崩塌、滑坡监测信息服务。,8,监测预警工程,人们将地质灾害的监测、预报和预警工作的运作体系称为,监测预警工程,，它包括地质灾害监测预报信息系统的建立和运行，岗位责任人员组织系统的建立和实施，临灾紧急抢险避难行动方案的制订（及后续执行）。,监测预警工程的实施中应贯彻以下,基本原则,，即：,（,1,）监测、预警方法要土洋结合，以有效为准；,（,2,）工作队伍要群专结合，以专带群，重大问题靠专，面上的问题靠群；,（,3,）管理决策要技政结合，技术上负责搞好灾情、险情判断，行政上负责工程系统运行的组织实施。,9,滑坡常规监测技术,不同类型的滑坡，所采用的监测技术方法各不相同,就监测内容来说，常分为：,（,1,）位移监测,（,2,）应力应变监测,（,3,）地下水动态监测,（,4,）地表水动态监测,（,5,）地声监测,（,6,）放射元素监测,（,7,）环境因素监测,（,8,）宏观现象监测,10,11,位移监测,主要有简易监测（皮尺、钢尺等）、仪器仪表监测（绝对位移监测、裂缝相对位移监测、地面倾斜监测等）几种形式。,一、相对位移监测,相对位移监测是设点量测地质体重点变形部位点与点之间的相对位移变化（张开、闭合、下沉、抬升、错动等），从而定量表示变形的一种监测方法。主要用于对裂缝、崩滑带、采空区顶底板软弱夹层、危岩体边界等部位的监测。,按所采用的仪表可分为,机械式传动仪表观测法,(,简称机测法,),和,电子仪表观测法,(,简称电测法,),两类。,12,（一）机测法,1,、主要方法,（,1,）在裂缝或滑面两侧（或上、下）设标记或埋桩，定期用钢尺等直接量测裂缝张开、闭合、位错或下沉等变形；,（,2,）在裂缝、滑带以及建筑物上设置骑缝式标志，如贴水泥砂浆片、玻璃片等，直接量测；,（,3,）在平斜硐及采空区顶板设置重锤，量测硐顶的相对位移和沉降。,2,、特点,（,1,）简便易行，投入快，成本低，便于群测群防；,（,2,）操作简单，直观性强；,（,3,）精度稍差，观测时劳动强度大。,13,14,裂缝两侧设立标杆,裂缝壁上安装标尺,在滑坡裂缝两侧设置木桩、标尺，,埋桩法测量滑坡体后缘位移量,可以测量其变形拉裂,15,图,2-6,钢尺直接测量裂缝伸缩量,16,图,2-10 BGK4420,裂缝计,（二）电测法,电测法往往采用二次仪表观测，即将传感器,(,探头,),埋设于崩滑灾害体变形部位，使用能将传感器电信号转换成人们所感知,(,或熟识,),信息的电子仪表,(,如频率计之类,),观测。,特点：,（,1,）仪表灵敏度高、精度高；,（,2,）监测采样速度快，可自动巡回检测，远距离传输；,（,3,）观测的成果资料不及机测可靠度高。,电测位移计一定要具备,防风、防雨、防腐蚀、防潮、防震、防雷电干扰,等性能，以保障仪器仪表的长期稳定性 及监测成果资料的可靠度。,17,二、绝对位移监测,有大地测量法、,GPS,测量法、近景摄影测量法等。,（一）大地形变监测,1,、主要监测方法有：视准线法、小角法、测距法等。,2,、特点,（,1,）量程不受限制，能大范围全面控制崩滑体；,（,2,）技术成熟、精度高；,（,3,）易受通视条件和气象条件（风、雨、雪、雾）影响；,（,4,）外业工作量大、周期长。,18,3,、常用监测仪器,一般采用高精度测角、测距的光学仪器和光电测量仪器。,4,、观测点的布设,观测点分为固定观测点,(,控制点,),和变形观测点，标型均为 墩标。固定观测点,(,控制点,),，埋设在滑坡体之外稳定区,(,基岩,),；,变形观测点主要布置在滑坡主轴观测断面线,(,或利用主勘探线 剖面,),和监测网通过的滑坡体地面拉伸、压缩变形和上述变形的过渡地段。,19,20,图,2-4,全站仪应用于边坡监测,(,二,)GPS,测量法,1,、特点,（,1,）观测点之间无需通视，选点方便；,（,2,）观测不受气候条件限制，可进行全天侯监测；,（,3,）可同时进行平面位移与垂直位移监测；,（,4,）可长期连续监测，不会漏掉重大的变形信息；,（,5,）从数据采集、数据处理到分析、管理的全过程易于实现自动化。,（,6,）如果监测点数量多、且要全部进行长期自动化监测时，需要大量的,GPS,接收机、太阳能供电装置及通讯设备、微机等安装在野外无人值守的监测房内，安全难以得到保证等问题。,2,、适用范围,适用于各种滑坡不同变形阶段的三维位移监测。,21,22,9/2002,系统配置,移动电话,-,无线收发机,-,电缆,23,9/2002,系统配置,(,续,),控制器,基准参考测量站,rover Measurement Station,landslide,rover Measurement Station,办公室,基准参考测量站,移动电话,-,无线收发机,-,电缆,GPS,天线,太阳能电池板,需要有较好的视天,移动电话或无线电收发机天线,系统管理,GPS 数据处理,数据管理,数据可视化,与各测量站通讯,24,(,三,),近景摄影测量法,1,、工作原理,通常把近景摄影仪安置在两个不同位置的固定测点，同时对滑坡区观测点摄影构成立体象对，利用立体坐标仪量测象片上各观测点三维坐标的一种方法。在相对精度方面，可以满足崩滑体处于速变、剧变阶段的监测要求。即适合于危岩体临空陡壁裂缝变化或滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。,2,、特点,（,1,）周期性重复摄影，外业工作简便，可同时测定多个测点的空间座标；,（,2,）获得的像片是崩滑体变形的实况记录，可以随时比较分析；,（,3,）设站受地形条件限制，内业工作量大。,3,、常用仪器：,量测摄影机、半量测摄影机、非量测摄影机。,25,26,地面倾斜监测法,1,、工作原理,主要用于监测崩滑体地面倾斜方向和倾角变化。将移动式倾斜仪定期巡回放置于固定专用测点的盘座上，按预定的几个方向各自,180,往复测量，为判断测点三维合成位移变形方向及趋势提供直接信息。,2,、适用范围,主要用于倾倒式崩塌、拉裂式崩塌、切层滑坡等；,对于顺层滑动不宜采用。,27,深部位移监测,一、钻孔测斜法,钻孔测斜法是用于观测钻孔内目标深度岩（土）体横向位移矢量的一种原位测试监测手段。,测斜仪类型包括：滑动电阻式、滑动电阻片式、钢弦式、伺服加速度计式和电解式。,目前以伺服加速度计式应用较广。,28,29,图,2-9,钻孔倾斜仪,30,管式应变测量计安装图,测斜孔结构图,深部位移监测,二、钻孔多点位移监测法,钻孔多点位移监测法是用于观测钻孔岩土体单向或三向位移变化的一种原位测试手段，利用钻孔位移计定期逐段测量钻孔的三向位移信息，从而获得岩体内部位移随时间的变化。,以水平孔多点位移计最为常用。,31,应力监测,一、岩土体压力计（压力盒）,主要有振弦式、液压式和电阻应变计式，以振弦式最为常见。,应用技术要求,（,1,）压力盒的量程：压力盒的量程有限，选择量程时，应充分估算预承压大小，同时应考虑滑坡体整体应力结构调整过程中对埋设部位的应力状态影响；根据经验，量程应选为估算预承压的两倍或更高。,（,2,）压力盒的安装：压力盒的安装属一次性隐蔽工程，安装质量的好坏同其运行寿命和测量精度密切相关。首先确认压力盒的承压面，其次要保证安装部位平整并与应力方向垂直；特殊环境下，须考虑压力盒具有耐腐蚀能力。,32,33,压力盒,应力监测,二、锚索（杆）测力计,主要有振弦式、电阻应变式等类型，以振弦式应用较广。,应用技术要求,（,1,）测力计的安装：严格保证锚垫板的厚度（刚度）和尺寸（保证测力部分完全承压于锚垫板上），锚索测力计 承压面与孔轴线垂直，误差应,5,，并严格对中；小量 程测力计本身和其附件应具有一定的偏载适应能力。,（,2,）量程的选择：锚固工程施工时，锚索（杆）的锁定 预应力值一般均小于预应力设计值，故测力计的量程与锚 索（杆）的应力设计值保持一致即可。,（,3,）温度干扰：影响测量精度的主要因素是监测运行期 环境温度变化，应进行定量的温度校正予以消除。,34,35,伸长仪（,Extensometer,）,36,条带式伸长仪,应变监测,1,、工作原理,在滑坡体治理过程中，埋入式应变计主要用于测试混凝土结构内部应变信息。当混凝土结构由于受力产生应变时，应变计会随之产生应变变形，从而可测得混凝土结构应变信息。,2,、仪器设备,主要有振弦式、电阻式和光纤式传感器。,3,、应用技术要求,（,1应变计的尺寸：应变计的长度和直径之比要满足一定条件，通常,L,R,采用,15,25,范围。,（,2,）应变计的安装：应变计的轴向要对准拟测变形方向。,37,地下水（动态）监测,1,、工作原理,通过压力传感器直接或间接测量滑坡体（主要是滑带）含水率、孔隙水压力、地下水位、流量、流速和水温等参数随时 间的变化。,2,、应用技术要求,（,1,）设备的安装：分为测压管（有压管和无压管）安装和钻孔中直接安装。在钻孔中直接安装时，传感器周围使用细砂或其它透水材料充填；对于多深度监测，各深度部位之间使用隔水材料隔离止水。,（,2,）由于其传感器安装为隐蔽工程，除要求监测设备具有较高的精度、较大的量程外，还应具备较强的抗干扰及耐腐蚀性。,（,3,）地下水动态观测的持续时间一般不少于,1,个水文年。,38,39,图,2-11,水位自动记录仪,40,图,2-12 BGK4500S,型渗压计,41,图,2-13,水位标尺,声发射监测,1,、工作原理,材料或岩体结构受力作用时发生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象称为声发射,(Acoustic Emission,简 称,AE),，而用仪器检测分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。,2,、适用范围,（,1,）岩石破裂产生的声发射信号比观测到位移信息超前，因此，声发射监测适用于岩质斜坡处于剧滑临崩阶段的短临前兆性监测。,（2,）在勘查阶段，一般可不采用。,（,3,）对于噪声环境比较恶劣,(,如交通繁华地带、施工区,),的滑坡意义不大。,3,、常用仪器,美制,AE50008,型声发射仪、国产,YSS-1,型岩体声发射仪、,YSZ-2,型智能化,l6,通道岩体声发射仪、,SJ-1,型,6,通道声发射 监测仪、,DY-2,型地音仪、,WD-1,型无线电地音仪、,YSS,岩石声发射参数测定仪等。,42,其它监测方法,一、放射性监测（氡气测量法）,放射性元素在衰变过程中产生的氡等射气，其穿透能力比较弱，但是当它们遇到断层及构造裂隙带时，氡射气就会沿裂隙上升到地表并在土壤中富集，氡射气的富集不受地表覆盖层厚度的影响。,当滑坡体处于稳定状态时，氡,(Rn),的浓度维持一稳定的低水平；当岩土体滑动时，岩,(,土,),中的氡迅速释放，其浓度急剧增大，且随滑坡体的规模大小和变形速度而异。利用测氡技术方法，测量氡异常变化，就能发现和查明这些地质灾害，达到预报的目的。,43,二、环境因素监测,主要是滑坡所处环境的气温及降水量的监测。特别是受水动力诱发的滑坡，降雨量是监测工作的重要参数。,1,、,降雨量监测,设备有机械式和电动自记式两大类。,监测内容有：年均、月均、日均降水量，最大日降水量、最大小时降水量等。,2,、岩土体温度监测,常用埋入式温度计，测定岩土体温度。,三、地震监测、人类工程活动监测,用于监测人工开挖、爆破及诱发地震、天然地震,(,包括 治理施工,),等破坏性因素的监测。,44,45,宏观地质观测法,所谓宏观地质观测法，是用常规地质调查方法，对崩塌、滑坡的宏观变形迹象和与其有关的各种异常现象进行定期的观测、记录，以便随时掌握崩塌、滑坡的变形动态及发展趋势，达到科学预报的目的。,1,、宏观变形形迹,崩滑体后缘产生弧形拉张裂缝、后缘崩塌掉块并突然出现陷落带、陷落坑；房屋变形，树木歪斜呈马刀树醉汉林；前缘斜坡隆起且开始出现岩（土）体挤（剪）出，同时测量其前缘变形 量呈直线急剧上升时，往往是大崩滑启动破坏的前兆。,2,、地声异常,3,、动物行为异常,4,、地下水宏观异变,出现新泉或泉流量剧增，水变浑，或水温上升，或喷射出地表。,46,分布式光纤应变测量法（,BOTDRBOTDR,）,布里渊光时域反射传感技术（,(Brillouin optic time-domain reflectometer,，,BOTDR),应用现状,BOTDR,技术起初应用于航天领域，在发达国家相继应用于电力、通 讯、工程等领域的应变检测和监 控。工程领域主要应用于桥梁、大坝、隧道等大型基础工程的安全监测和健康诊断，并取得了很 多成功应用的经验。近年来，日韩等国开始将,BOTDR,技术应用于边坡工程的变形监测中。我国在工程领域引入,BOTDR,技术相对较晚，,目前主要应用于桥梁、隧道等构筑工程的变形监测中，并取得了一定成果，开始应用于滑坡、边坡变形监测领域。,47,分布式光纤应变测量法（,BOTDRBOTDR,）,48,分布式光纤应变测量法（,BOTDRBOTDR,）,49,50,基于光纤传感的边坡监测系统,时域反射技术（,TDR,）,时间域反射测试技术,(Time Domain Renectometry),简称,TDR,，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。,1,、工作原理,TDR,技术用于滑坡监测时，首先将同轴测试电缆垂直埋设在滑坡体内，然后从地表电缆端向同轴电缆内发射高频脉冲测试信号，如果埋设的同轴电缆某段受到滑坡蠕动的岩石或土体的挤压，那么同轴电缆就会发生变形，变形处同轴电缆的特征阻抗会发生变化，测试脉冲信号在同轴电缆中传播，会反应电缆的阻抗特性，在电缆的阻抗特性发生变化的地方，测试信号会发生反射。在地表用监测系统接收此反射信号，通过对反射信号的到达时间与振幅幅度的分析，即可推测滑坡体的蠕动变形位置和程度，从而达到对滑坡体监测的目的。,51,52,时域反射技术（,TDRTDR,）,2,、技术特点,简便快捷,电缆安装简单，测试过程用时短，数秒内即可完成数据采集。,成本低廉,可实现实时连续监测,支持大变形测量,TDR,监测技术在位移监测中虽然精度低于钻孔测斜仪监测法，但,它支持较大的变形监测，在一定条件下，可以作为钻孔测斜管的,替代品。,技术局限,TDR监测技术的有效性是以其测试电缆的变形为前提，若电缆未,产生变形，就很难监测滑坡的位移。另外，单一的,TDR,监测技术,很难确定滑坡滑动的方向。因此，在应用过程中一般同钻孔测斜,仪配合使用，在滑坡变形方向已知的情况下可以单独使用。,53,时域反射技术（,TDRTDR,）,应用实例（四川省雅安峡口滑坡监测）,54,三维激光扫描测量法,根据工作平台的不同，该技术可分为陆基系统和空载系统两种。,1,、工作原理,三维激光扫描系统主要由快速精确的激光测距仪和可引导激光以等角,速度扫描的反射棱镜组成。,激光测距仪发射激光，并同时接收来自斜,坡表面的反射光信号进行距离测量；针对每个地物扫描点的信息，借,助与测站至扫描点的斜距，配合激光扫描的水平与垂直方向角，可以,计算出每个地物扫描点相对于测站的三维空间相对坐标；如果测站的,三维坐标已知，或者欲测量斜坡表面有足够的控制点坐标，即可换算,每一扫描点的三维大地坐标。,当斜坡（滑坡）存在变形时，通过周期性重复扫描，计算不同期次之,间，地表扫描点的坐标差，即可以获得斜坡（滑坡）表面的变形数据。,55,56,图,5.7,激光扫描系统所采用的设备,三维激光扫描测量法,2,、技术特点,由于该技术可以获得大量的空间信息数据，只要扫描点的密度足够高，可以获得近于连续的斜坡表面空间模型数据，可用于边坡稳定性评价中的建模工作。,当用于滑坡监测时，可以获得斜坡表面近于连续的变形区域，在时间域，可以充份识别变形区域和变形区域的动态发展趋势。该技术相对于地表位移,GPS,测量和大地形变全站测量技术，具有明显的技术优势。,该技术为非接触测量技术，在滑坡灾害应急调查和监测中，可以降低投 入成本和保障人员安全。,该技术由于数据量大，对于数据处理的速度和效率要求很高，因此需要 较好的硬件和高效便捷的软件支持。陆基扫描系统受目前已有设备扫描距离的限制（一般为数百米，目前最远的设备可以达到,1Km,以上），对于大型滑坡或野外测试条件较差的滑坡，实施测量时一般采用分片方式，对于 分片扫描的数据，通过软件和控制点进行数据图像的拼接处理。,57,微震监测法,微震监测技术在矿山安全监测领域已由数十年的发 展历史，在南非等矿业发达国家，该技术的应用较 为广泛和成熟。,近两年来，随着数据处理技术的迅速发展，尤其是波形识别理论的日益成熟，声发射技术取得了巨大 的发展，也越来越受到人们的重视。微震监测系统 被认为是岩体工程灾害最有效的监测方法之一。,已有,16,通道、,32,通道、,48,通道和,64,通道的设备投入使用。,58,微震监测法,1,、工作原理,利用声发射和微震监测技术对声发射与微震源进行精确定位，可以识别 事件的发生位置、时间和不稳定程度。声源定位的基本方法是根据,P,波到 达的时差或,S,波和,P,波到达的时差，利用标准距离公式来求解声源位置。,2,、技术特点,微震监测技术可以从岩体变形的最初始阶段开始，跟踪监测岩体内部从 单元岩块的断裂到整个岩体失稳的渐进性破坏过程，从而大大促进了监测工作的科学性，同时提高了工程与地质灾害预报的准确性和超前性。,与传统岩体稳定监测技术相比，微震监测技术的最大优点是可以准确给 出岩体失稳的空间位置并使灾害预报提前约,30,45,天。,59,微震监测法,应用实例（南非某边坡）,60,边坡拾振器布置图和微震事件分布图,合成孔径干涉雷达技术,(InSAR),合成孔径雷达,(SAR),是一种主动式微波传感器，它与传统的光学传感器不同，具有强大的微波穿透云雨能力，从而不依赖于太阳作为照射源，实现全天时、全天候的获取资料。合成孔径雷达干涉测量（,InSAR,）是在,SAR,的基础上发展起来的一种新型的空间对地观测技术，兼顾,SAR,技术的优点，同时又解决了,SAR,图像的三维成像问题存在的缺点，能够获取更高精度的地形信息，并且还可以监测地表和冰雪表面的微弱变化（毫米级），监测时间间隔跨度很大（从几天到几年），可获得全球高精度的、高可靠性的地表变化信息。,61,InSAR,监测,62,综合监测系统,随着科学技术的发展，监测的技术手段，已经由传统的机械测量法，发展为与激光、,GPS,、星载雷达、近景测量等的多种新兴技术相结合的综合监测系统和方法，例如,3S,监测系统。其技术特点，从原始的手动、静态、局部，逐渐发展为自动、实时、全局检测,，,取得了全面的质的飞跃。,63,64,地质灾害自动监测系统,地质灾害区域预警,（,1,）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。,（,2,）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，地质灾害区域预警的数学基础主要是概率论与数理统计。,65,（,3,）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，常常难以区分是自然滑坡事件还是滑坡灾害事件。,（,4,）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。,66,（,5,）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。,（,6,）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。,67,（,7,）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。,（,8,）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。,68,69,区域降雨型地质灾害气象预警,区域地质灾害气象,预警预报的科学难点,均匀场（降雨）,非均匀场,（地质灾害）,70,1,、均匀场（降雨）与非均匀场（灾害）相互叠加开展的区域地质灾害气象预警预报暂时仅停留在表面上的，统计意义上的叠加。,2,、降雨入渗的地质灾害机理研究目前成为提高区域地质灾害预警预报精度和科学性的瓶颈。,3,、目前的预报精度评估：,例如：降雨预报的精度,60,，,区域地质灾害预报的精度,20,50,，,叠加后的精度仅为,12,30,。,可见，提高预报精度是目前地质灾害预警预报需要攻克的科学难点。,科学难点,将地质灾害区域预警理论原理划分为三大类：,隐式统计预警：仅用临界雨量判据。地质环境是隐含的。,显式统计预警：目前尚处于研究探索中。考虑地质环境变化与降雨参数等多因素耦合建立预警判据模型。,动力预警：机理研究作为基础。实质上是一种解析方法。,71,72,国土资源部、中央气象台联合发布的预警信息,73,74,浙江省基于,WEBGIS,的地质灾害预警平台,浙江省,2004,云娜台风期间地质灾害预警信息图,2003年以来，中国大陆也陆续开展了国家级和省级地质灾害气象预报预警工作。,2003,年,4,月,7,日，国土资源部和中国气象局签订,关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议,，并于,2003,年,6,月,1,日正式启动。,75,工作流程,接收降雨数据,制作预警产品,预警会商,发布预警信息,收集信息校验,电 视,网 络,广 播,手机短信,不断改进,76,77,78,79,地质灾害预警区划,80,2003,年把全国划分为,7,个一级区，,28,个二级（预警）区,81,地质灾害气象预警判据模式图,A,区,不发布预报区；,B,区,预报发布区；,C,区,警报发布区,线,预报临界线（二、三级分界线）；,线,警报临界线（四、五级分界线）,82,2004,年把全国划分为,7,个一级区，,74,个二级（预警）区,83,84,滑坡预报方法,（,1,）滑坡变形前兆的现象预报法,（,2,）位移时间曲线变化趋势判断法,（,3,）斋滕法和改进的斋滕法,（,4,）统计数学模型,回归模型、灰色理论模型、泊松旋回模型、生物生长模型、梯度正弦模型、灾变理论模型、灰色灾变耦合模型,85,（,5,）非线性动力学模型预报法,（,6,）降雨量参数预报法,（,7,）声发射参数预报法,（,8,）多参数预报法,滑坡预报方法,临滑宏观前兆,（,1,）滑坡前缘土体突然强烈上降膨胀,滑坡向前推挤的明显迹象，表明即将发生较为深层的整体滑动，滑坡规模也较大。,（,2,）滑坡前缘突然出现局部滑坍,可能是滑坡失去支撑而即将发生整体滑坡，也可能是局部的失稳。,（,3,）滑坡前缘泉水流量突然异常,堵塞多年的泉水突然涌出，或者泉水、井突然干枯、井水位突然变化等异常现象。说明滑坡体变形滑动强烈，可能发生整体滑动。,（,4,）滑坡地表池塘和水田突然下降或干涸,表明滑坡体上出现了深度较大的拉张裂缝，并且水体渗入，加剧了滑坡变形，可能发生整体滑动。,86,（,5,）滑坡前缘突然出现规律排列的裂缝,滑坡前部甚至中部出现横向及纵向裂缝，表明滑坡体向前推挤受到阻碍，进入临滑状态。,（,6,）滑坡后缘突然出现明显的弧形裂缝,说明斜坡已经处于不稳定状态，弧形张开裂缝范围可能就是发生滑坡的范围。,（,7,）简易观测数据突然变化,观测数据突然增大或减小，说明出了滑坡变形加速变化的趋势。,（,8,）动物出现异常现象,猪、牛、鸡、狗等惊恐不宁，不入睡，老鼠乱窜不进洞等等，可能是滑坡即将来临,观测资料预报法：即时间,位移曲线变化趋势判断法,87,井泉水质变浑（丰都柏木塘滑坡）,拉裂缝（丰都回龙湾东滑坡）,房屋拉裂（忠县挖断山变形体）,井水位下降（忠县王河变形体）,滑坡变形迹象举例,88,89,岩土体蠕变（流变）理论,：,初始变形,AB,段：,对应滑坡体的初始启动阶段。,在斜坡的演化过程中，随着河谷下切及风化卸荷等表生改造作用，坡度不断变陡，坡体内应力不断调整并逐渐进入下滑力与抗滑力近于相等的阶段，此时，若遇某种相对较强的外界因素,(,如降雨、地震等,),的突然加载，斜坡可能突然启动，出现明显的变形迹象。随着引起滑坡体突然启动的外界因素的减弱和消失，坡体的变形也逐渐减弱，因此初始变形阶段位移,-,时间曲线总体表现为一下凹曲线。,90,岩土体蠕变（流变）理论,：,等速变形,BC,段：,对应滑坡体的等速滑动阶段。,滑坡经过初始变形阶段之后，坡体内潜在滑面开始形成，此时土体应力调整主要集中在潜在滑面上。随着潜在滑面的破裂，下滑力在缓慢增大，但土体应力调整的结果使得抗剪强度逐渐提高，并趋向峰值增长，因此抗滑力由初始变形阶段小于下滑力的状态很快过度到近似等于下滑力的状态。等速变形阶段位移,-,时间曲线总体表现为一倾斜直线，宏观变形速率也基本保持不变，只是变形曲线会因为不时受到外界因素的干扰和影响而可能会有所波动。,91,岩土体蠕变（流变）理论,：,加速变形,CF,段：,对应滑坡体的加速滑动阶段。,滑坡经过等速变形阶段之后，潜在滑面上的抗剪强度达到最大值，此后逐渐降低至残余值。但下滑力仍在随着潜在滑面的破裂而增大。因此加速变形阶段，滑坡体下滑力要明显大于抗滑力，其位移,-,时间曲线总体表现为一上凹曲线，宏观变形速率也逐渐增大。,根据滑坡运动和曲线特点，在加速变形阶段又可以细分为初加速、中加速和临滑阶段,92,单体滑坡灾害监测预警,新滩滑坡,黄茨滑坡,千将坪滑坡,93,发展历史：,1964,年，姜家坡前缘出现拉裂缝。潜伏孕育阶段,1968,年，长办开始勘探并合同湖北省西陵峡岩崩调查处进行了地表位移观测。,1985,年,6,月,12,日凌晨，发生大型山体滑坡。,滑体体积约,2,千万,立方米，为一巨型堆积层滑坡，对岸涌浪迹线高达,54M,。,预报及时，,10,下午开始紧急搬迁，,1371,人无一人伤亡。,新滩滑坡发生于长江西陵峡上段的兵书宝剑峡出口的新滩镇一带。,94,滑坡前,滑坡后,95,新滩滑坡地面位移曲线,96,新滩滑坡,长江三峡新滩滑坡专业监测及成功预报,测绘工作者踏遍新滩地区的崇山峻岭，行程约万公里，布设了,72,个仪器测站和个观测点，测量了,15,个交会点、条水准路线和由个点组成的三角网，对整个滑坡地段形成了严密的科学监视网络，易滑动坡体的任何轻微滑动，都被准确地记录下来，可以预先掌握滑坡的动态。利用持续不断的观测结果分析，终于成功地预报了发生在,1985,年月,12,日凌晨点,45,分至点,20,分的新滩滑坡。,97,长江新滩滑坡于,1985,年,6,月,12,日凌晨滑动,98,99,100,101,黄茨滑坡,1995,年,1,月,30,日凌晨,2,时,30,分,正是人们酣睡时刻,甘肃省永靖县黄茨发生了大滑坡，近,600,万立方米的巨大山体骤然下滑三四十米,令人惊奇的是,灾区只有部分房屋开裂,没有造成房倒屋塌,人员伤亡的悲惨后果。,铁科院西北分院滑坡研究中心依据监测数据做出准确的临滑预报。,“,综合决策,”,于,1995,年,1,月,28,日,29,日,向镇、县、省三级政府发出正式,“,险情报告,”,认为黄茨滑坡将于,1995,年,1,月,31,日一,2,月,7,日整体下滑，给出一个危险期。由于预报使各有关方面有了充分的思想准备，减少了灾害损失,102,甘肃永靖黄茨滑坡前缘,103,采用多种监测手段,为了监测后缘裂缝位移量,设置了机械式单点位移计,为了监测四级阶地地面沉降量,设置了沉降监测桩,为了确定滑面位置,设置钻孔测斜孔,为了监测中前部主滑体动态,设置地面监测桩用经纬仪监测,为了早期判断滑坡出口,设置地面倾斜盘,为了监测中后部及出口裂缝发展情况,设查简易监测桩,为了监测后缘裂缝位移量,设置电子记录式位移计,为了研究声发射信息与位移信息的关系,设置声发射探头,104,千将坪滑坡,2003,年,7,月,13,日零点,20,分千将坪滑坡高速滑入青干河中，激起近,30m,的涌浪，打翻青干河中,22,条渔船。滑坡滑入河中堵塞河道，形成近,20m,高的滑坡淤坝。滑坡造成,14,人死亡，,10,人失踪，近千人受灾，直接经济损失达,5735,万元。,滑坡一周前在滑坡后沿已出现一条贯穿滑坡的东西向裂缝，宽约,50 cm,。,7,月,12,日,8,时首先在滑坡前沿发现地表裂缝，裂缝宽约,0.5 cm,，并沿山体两侧断断续续一直从海拔,140m,左右的山脚延伸到海拔约,450 m,山坡上的老裂缝，裂缝圈定山体形态已呈现簸箕状。,12,日,14,：,30,有关技术人员组织人员分,20,多个点对山体变形进行实时监测，监测周期为,1h,，监测手段主要为在建筑物的裂缝上贴纸条以及地表裂缝两侧安装简易裂缝计等。,21,：,40,，部分建筑物墙壁上纸条被撑破，裂缝明显增大，建筑物内啪啪作响。,23,：,20,，裂缝出现错位，可听到山上落下的飞石声，山体运动开始，山体上居民大撤离开始。,105,千将坪滑坡全貌图,106,千将坪滑坡前缘,107,简易裂缝计监测,108,109,滑坡体内纵张裂缝,110,The End!,Thank you for your attention!,