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摘要：

近年來，地質災害預警將地質災害防治工作從被動防御轉變為主動預測，省內已建立多個地質災害預警系統，這些系統多利用地質災害氣象預警方法進行區域或片區地質災害預警，客觀上提高了地質災害防治水平。但需要看到，地質災害預警在取得重要成果的同時也存在諸多問題：重視區域地質災害預警，單體地質災害預警缺乏；重視地質環境研究，地質災害誘發機理研究缺乏；重視地質災害監測，監測數據系統性科學分析缺乏。本文針對以上幾個問題重點對佛山地區的崩塌、滑坡和地面塌陷地質災害的預警方法開展探索，以期達到提高地質災害預警準確性的目標。

關鍵詞：

地質災害；預警；準確性；佛山

1關于地質災害精確預警的幾個關鍵問題

地質災害的精細化預警已成為熱點，地質災害預警定時、定點、定量是技術人員的最高目標，也是地質災害防治工作的迫切需求。作為一名地質災害監測預警地質人員，常有以下三點思考。（1）單體地質災害預警的可行性：地質災害具有突發性，這種突發性常常被形容為不可預測性。眾所周知，控制地質災害的因素較為復雜，地質災害的形成受地質環境和動力因素控制。地質環境包括地形地貌、地層巖性、地質構造等，是地質災害孕育、形成、發生的物質基礎，是內在條件。動力因素又分自然、人為兩種，自然因素如活動斷裂、地震、大氣降水、地表水、地下水等動力因素，人為因素如水利、礦山、交通、城建等人類工程經濟活動，常常作為地質災害的誘發因素。不同的地質環境和誘發因素，導致不同類型的地質災害，其發育分布特征也不同。回顧近年地質災害防治工作，我們已經較好掌握區域地質災害發生、發展規律，并較為成功地做出區域地質災害預警，取得顯著效果；再者，在地質災害防治工作中，已經積累大量案例和數據，諸如地質災害的發生與降雨量關系密切，巖溶地面塌陷與地下水位劇烈波動關系密切等規律，只是目前對這些規律的內在機理尚有模糊之處，只要進一步掌握這些規律，單體地質災害的發生絕不再作為隨機事件看待，而是有其必然性，單體地質災害預測是可行的。（2）地質災害誘發因素在地災預警中的重要性：地質災害精確預警之所以難度如此之大，很大原因是因為控制因素極多，但將這些因素分類視之，無外乎包括兩大類，即地質環境條件及誘發因素，其中地質環境條件中絕大部分條件在短期內是相對穩定的，如地質構造、地層巖性等，那么問題可以簡化為，在怎樣的誘發因素下，該處地質災害監測點會發生地質災害。在佛山地區，前輩多年的工作經驗表明，絕大多數崩塌、滑坡等地質災害與降雨量密切相關；絕大多數地面沉降、地面塌陷由地下水位波動誘發；只要抓住誘發因素這一變量同地質災害發災的關系，地質災害精確預警將成為可能，地質災害預警應用價值將得到巨大提高。（3）地質災害監測數據的積累和應用：毫無疑問，探索誘發因素與地質災害的內在機理是困難的，需要大量的統計數據支撐，而這些數據主要來源于地質災害監測。地質災害的監測手段是多樣的，監測內容包括降雨量、地下水位、應力變化等，以佛山市地質災害監測預警系統為例，降雨量監測已形成精度較高的監測網，數據密度、數據傳輸都已較為先進。地下水監測也已在全市范圍內開展，部分實現自動監測，監測精度和密度均較高。除此之外，重點監測點還安裝滑坡探測儀、實時視頻監測等設備，取得較好監測效果。與此同時，我們也注意到，監測工作還需解決兩個方面的問題，一是數據的系統性不足，若開展誘發機理研究，數據需要配套成系統才有研究價值，如研究土質邊坡崩塌、滑坡與降雨量的關系，對土壤含水率等土體力學性質的監測和土體應力的監測顯得較為重要，這樣才能形成數據鏈，便于用于數據分析；二是現有的監測數據分析利用程度不夠，多注重于數據本身，而缺乏挖掘數據信息，如某監測點發災前降雨模式的數據分析，由地下水水位變化體現的水力特征參數變化等。

2崩塌、滑坡地質災害預警

地質災害特征：佛山地區崩塌、滑坡地質災害與降雨量高度相關，降雨成為主要誘發因素。多年監測資料表明，區內崩塌、滑坡地質災害絕大部分為降雨型地質災害。以南海區崩塌地質災害為例，崩塌地質災害發生時間主要集中在降雨量較多的5～10月（圖1），占災害總數的90.6%。地質災害精確預警探討：①預警方法的選取：針對佛山地區崩塌、滑坡地質災害多為降雨誘發型這一顯著特征，可采用聯合概率法，探索對區內地質災害監測點進行單點精確預警，初步構思如下：該方法以單個斜坡單元為預警單元，以地質災害潛勢度為基底概率，以地質災害觸發條件與降雨的耦合作用形成的聯合概率作為增量概率。降雨誘發地質災害是概率事件，通常認為地質災害發生的概率由以下兩部分構成:一是地質環境內部條件形成地質災害的可能性，即潛勢度；二是降雨與地質環境相互作用增大了地質災害發生的可能性，以此構建地質災害氣象風險預警公式，計算預警指數，進行分級預警，模型可表達為：P=f(P0，△P)=P0+f(G，R)。式中：P——地質災害發生概率，即預警指數；P0——非降雨情況下地質災害發生概率，即潛勢度；△P——降雨誘發地質災害的增量概率；G——與地質災害有關的環境因子；R——降雨量；這里關鍵點在于特定斜坡單元降雨量閥值的選取，基于地質環境條件越好、引發地質災害所需要的雨強或雨量就越大，地質環境條件越惡劣、較小的雨強或雨量就可能引發地質災害的基本認識，根據長期地質災害雨量監測數據分析得到降雨量與地質災害發災概率曲線，從而根據雨量得到增量概率。降雨量統計有多種指標，常用的有小時降雨量、日降雨量、7天累計降雨量、有效降雨量等，目前已知有效降雨量較好適用于佛山地區，但衰減系數尚需大量數據調整最終確定。②地質災害監測數據的分析和積累：預警精確程度很大程度依賴于地質災害監測數據分析，根據各斜坡單元的特點選擇系統配套的監測手段較為關鍵，如土質邊坡中對土壤含水率等土體物理力學特征數據的監測，巖質邊坡中對地下水壓力的監測、滑動面應力監測等將為降雨誘發崩塌、滑坡內在機制分析提供依據。此時將反映氣象降水量和水文飽和情況的飽和因子之間的關系式和反映飽和情況與斜坡穩定性之間關系的進行聯立，即得到降水量和穩定性之間的關系式，即氣象－水文－地質之間的耦合關系。

3地面塌陷地質災害預警

地質災害特征：佛山地區地面塌陷絕大多數為巖溶地面塌陷，分布于巖溶發育區，多為覆蓋型巖溶。巖溶地面塌陷險情等級小型、中型、大型和特大型均有分布，地面塌陷誘發因素以地下水位劇烈波動為主。地下水動力變化引發潛蝕效應、真空吸蝕效應等應力作用，導致巖溶地面塌陷。地質災害精確預警探討：①預警理論依據：巖溶地面塌陷本質為力學失衡致塌（圖2），地下水位下降表征為臨界流速，對于不同的塌陷土體，由于其滲透性、水位、內摩擦角、內聚力C、塌陷土體半徑等因素的不同，其致塌臨界流速也不相同，形成巖溶塌陷的可能性也不相同。當塌陷土體的滲透性很低時，地下水在土體內向下滲流的水頭損失Hw將較大，甚至與地下水面至土洞頂部的距離h2極為接近，這時，致塌臨界流速較小，發生整體塌陷的可能性較大。當塌陷土體的滲透性較好時，水頭損失Hw將較小，致塌臨界流速相對將較大，塌陷土體發生整體塌落的可能性相對較小，但此種情況中，往往容易由于潛蝕作用而形成土洞或使土洞擴大，逐漸造成地表塌陷。②預警臨界因子及地下水動力監測：由上述理論分析，可選取臨界流速作為判據之一，通過對基巖面上覆土層的滲透變形實驗，得到臨界流速實驗值，經過大量實驗數據分析，綜合得到臨界流速作為判據。當地下水監測網獲得數據后，可通過地下水位變化實時解算地下水流場中各點地下水流速，通過與臨界流速對比，判斷是否預警。由此避免將單一地下水監測井水位波動大于某一定值作為預警判據的片面性。值得注意的是，通過大量巖溶塌陷案例分析，當地下水位位于基巖面上下3m波動時，發生地面塌陷的概率較高，通過巖溶調查，可得到區域內基巖面埋深數據，將其與地下水位對比，即可對某一區域提前做出預警。兩個判據的聯合使用，將使得巖溶地面塌陷預警精度進一步提高。

4結語

地災防治，預警先行。地質災害預警的重要性不言而喻。通過地質災害監測數據的分析、地質災害誘發因素與發災關系的研究，地質災害預警準確性將能夠得到進一步提高。

作者:鄒杰 羅錫宜 賴桂林 單位:廣東省佛山地質局