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0引言
地质灾害是影响人类生存活动的最严重的自然灾害之一,在自然的地质作用与人类活动的共同影响下产生了地质灾害,地质灾害有突发性的灾害,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等,也包括渐进性的,如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。为了更好地获得地质灾害信息,预防灾害的发生,技术人员采取遥感技术进行灾害监测、预防等工作,通过遥感技术,我们能获得更丰富、更准确的信息,遥感技术不需要实地采样,也不需要人工留守观测,只需要计算机控制技术变能完成工作,而今,这已经成为监测地质灾害,对滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地质灾害防治方面实现灾前预警、灾情监控、灾后评估的重要手段,它还为我国的经济建设提供了参考依据,减少因地质灾害而造成的损失。
1遥感测绘技术在地质灾害监测中的应用
遥感技术在地质灾害总的运用要最早追溯到上世纪70年代,最开始使用这一技术的国家有日本、美国、欧共体等。日本利用遥感图编制了1∶500000的地质灾害分布图;欧共体国家则在大量滑坡、泥石流遥感应用基础上对遥感技术进行了总结分析,指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率,遥感技术结合地面调查的分类方法,可以用GPS测量及雷达数据,监测到地质灾害可以达到的程度。
遥感技术在滑坡灾害的监测中已经得到广泛应用,对滑坡区域的调查和监测都起到了很明显的作用。遥感技术应用于滑坡调查研究,多使用航拍照片和陆地监测数据,以目视解译为主,如日本利用黑白航片编制了1∶50000全国滑坡分布图,我国的研究人员利用ETM影像对青藏公路和铁路沿线1∶100000的滑坡以及其滑坡情况进行了调查。
地质灾害是一种自然现象,一旦发生将给会人民的生命、财产带来极大的损失,对环境、资源也有很大的破坏性。我国是受自然灾害影响最严重的国家之一,自然灾害的类型多、发生频率高、分布地域广、灾害损失大,而如何预防和治理自然灾害问题就成为我国地质工作者要面临的重要工作,实践证明,最有效的方法就是开展地质灾害预测预报和风险区划,为国土规划、减灾救灾、灾害管理与决策提供可靠依据,对危害性严重的地域要加强调查监督,以便避免重大地质灾害事件的发生,遥感技术将在这一领域中发挥重要作用。
泥石流是一种广泛分布于世界各国一些具有特殊地形、地貌状况地区的自然灾害。导致泥石流发生的原因很复杂,且各有特点。但导致泥石流发生的原因有两类,即物源因素和动力因素。直接利用卫星遥感(TM)图像解译可获取植被盖度、坡面裸露松散物量、岩石类别、构造发育程度、人为活动、汇水区大小、流域平面形态、山体坡度、沟道形态等9种影响泥石流发育的基本因素。降水强度、过程和形式则不能由遥感图像解译,沟床坡降可采用地形图与遥感图像解译相结合的方式获取。利用卫星遥感图像(TM)判断泥石流隐患区,是以隐患区与已发生区存在的共通性特征为基础,结合地理分析法,运用形象思维,建立起泥石流隐患区遥感图像特征,然后综合考虑这些特征,对一个小流域是否是泥石流隐患区作出判断。
2地质灾害的治理
地质灾害是一种不良的自然现象,常伴有滑坡、崩塌、泥石流等灾害个体,有时这些灾害个体是组合发生,在遥感图像上呈现的形态、色调、影纹结构等均与周围背景存在一定的区别。对于崩塌、泥石流、滑坡等都能在遥感图像上现象出来,技术人员也能直接从遥感影像上直接判读圈定。我们通过对遥感图像的解释,可以对目标区域内已经发生的地质灾害以及存在的地质灾害隐患进行分析,查明其分布、规模、形成原因、发育特点、发展趋势以及危害性和影响因素。然后划分出地质灾害容易发生的曲艺,评价易发程度,为防治地质灾害,建立监测指南提供依据。
2.1灾害的营救
虽然地质灾害不是突发灾害,但一旦有地质灾害发生,营救工作则成为必须及时开展的重要工作,加上营救工作需要详细充足的资料作为依据,遥感监测数据对灾害营救来说也非常重要。由于营救人员很难进入灾害现场再勘查,同时要抓紧时间进行救援,此时,我们就可以通过遥感技术对受灾地区进行勘测,及时有效的了解灾害的情况,为救援工作的展开提供参考依据。发生灾害后,时间就是生命,失去一秒钟可能就会失去一个生命,遥感技术周期短、精确度高的特点,能为营救工作提供快速有效帮助。遥感技术通常会为我们提供,灾害区域、灾害范围、建筑的破坏情况、道路的毁坏情况、气候变化情况等。目前,主要是利用灾害发生前的高精度的遥感影像信息与灾害发生后的高精度影像信息进行比较,通过影像特征提供参考依据。
2.2灾后重建
一些受灾严重的地区,很大一部分是因为布局规划不合理造成的,地质灾害发生后,最重要的就是科学的治理规划。如果没有详细的了解清楚地质灾害发生的具体情况,就无法开展下一步工作。地质灾害发生后,灾区的很多原始情况都会改变,若是采用传统的人工勘测方式,就会花费更长的时间去对这些地质的变化情况进行彻底摸底调查,将会给抢险救灾工作带来很大的阻力,加强利用遥感技术,工作人员能迅速有效的掌握灾区的情况,或者纠正以前的规划中存在的失误。根据遥感数据的监测评估结果,同时结合国家政策的总体规划与地方的具体实施方案,为灾后治理提供更科学的依据,提高治理质量。
3展望
利用遥感技术进行地质灾害预测、监测和调查研究是一项规模宏大、内容丰富的系统工程,它包括监测、预报、防灾、抗灾、救灾和援建等方面。遥感技术在减轻自然灾害损害,提高治理效率方面有着十分积极的作用,遥感技术进行信息获取、信息处理与分析、决策与应用等环节是一项宏伟而专业的工程,需要更多的技术予以支持,今后,利用遥感技术研究地质灾害将更趋向于使用陆地卫星、测地卫星、定位卫星、气象和通信卫星等多种卫星系统,并辅以航空、地面等多层次的监测,采用可见光、红外、微波、激光等多遥感波段,进行全天候、多时相的连续观测。只有这样,才能让遥感技术在未来的应用中发挥出更大的优势,取得更明显的经济与社会效益。
4结束语
遥感技术是一门新兴技术,在地质灾害方面的预测和治理方面是有效的,而且是可行的。遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。而今,随着遥感技术理论的逐步完善,以及遥感图像空间分辨率、时间分辨率与波谱分辨率的不断提高,遥感技术必将成为地质灾害及其孕灾环境宏观调查以及灾体动态监测和灾情损失评估中不可缺少的手段之一。但是要全面推广遥感技术在地质灾害中的应用,目前尚存在一定的困难和技术缺陷,有待于广大遥感工作者和地质灾害工作者不断完善。
参考文献:
[1]刘珺,贾明.浅谈遥感技术在地质灾害调查中的应用[J].科技情报开发与经济,2005,(05).
[2]黄小雪,罗麟,程香菊.遥感技术在灾害监测中的应用[J].四川环境,2004,(06).
[4]李志勇,陈虹,卢汉民.遥感技术在地质灾害调查中的应用[J].测绘技术装备, 2010, 12(1).
关键词:遥感技术;地质灾害;监测
0引言
地质灾害是影响人类生存活动的最严重的自然灾害之一,在自然的地质作用与人类活动的共同影响下产生了地质灾害,地质灾害有突发性的灾害,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷等,也包括渐进性的,如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。为了更好地获得地质灾害信息,预防灾害的发生,技术人员采取遥感技术进行灾害监测、预防等工作,通过遥感技术,我们能获得更丰富、更准确的信息,遥感技术不需要实地采样,也不需要人工留守观测,只需要计算机控制技术变能完成工作,而今,这已经成为监测地质灾害,对滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地质灾害防治方面实现灾前预警、灾情监控、灾后评估的重要手段,它还为我国的经济建设提供了参考依据,减少因地质灾害而造成的损失。
1遥感测绘技术在地质灾害监测中的应用
遥感技术在地质灾害总的运用要最早追溯到上世纪70年代,最开始使用这一技术的国家有日本、美国、欧共体等。日本利用遥感图编制了1∶500000的地质灾害分布图;欧共体国家则在大量滑坡、泥石流遥感应用基础上对遥感技术进行了总结分析,指出了识别不同规模、不同亮度或对比度的滑坡和泥石流所需的遥感图像的空间分辨率,遥感技术结合地面调查的分类方法,可以用GPS测量及雷达数据,监测到地质灾害可以达到的程度。
遥感技术在滑坡灾害的监测中已经得到广泛应用,对滑坡区域的调查和监测都起到了很明显的作用。遥感技术应用于滑坡调查研究,多使用航拍照片和陆地监测数据,以目视解译为主,如日本利用黑白航片编制了1∶50000全国滑坡分布图,我国的研究人员利用ETM影像对青藏公路和铁路沿线1∶100000的滑坡以及其滑坡情况进行了调查。
地质灾害是一种自然现象,一旦发生将给会人民的生命、财产带来极大的损失,对环境、资源也有很大的破坏性。我国是受自然灾害影响最严重的国家之一,自然灾害的类型多、发生频率高、分布地域广、灾害损失大,而如何预防和治理自然灾害问题就成为我国地质工作者要面临的重要工作,实践证明,最有效的方法就是开展地质灾害预测预报和风险区划,为国土规划、减灾救灾、灾害管理与决策提供可靠依据,对危害性严重的地域要加强调查监督,以便避免重大地质灾害事件的发生,遥感技术将在这一领域中发挥重要作用。
泥石流是一种广泛分布于世界各国一些具有特殊地形、地貌状况地区的自然灾害。导致泥石流发生的原因很复杂,且各有特点。但导致泥石流发生的原因有两类,即物源因素和动力因素。直接利用卫星遥感(TM)图像解译可获取植被盖度、坡面松散物量、岩石类别、构造发育程度、人为活动、汇水区大小、流域平面形态、山体坡度、沟道形态等9种影响泥石流发育的基本因素。降水强度、过程和形式则不能由遥感图像解译,沟床坡降可采用地形图与遥感图像解译相结合的方式获取。利用卫星遥感图像(TM)判断泥石流隐患区,是以隐患区与已发生区存在的共通性特征为基础,结合地理分析法,运用形象思维,建立起泥石流隐患区遥感图像特征,然后综合考虑这些特征,对一个小流域是否是泥石流隐患区作出判断。
2地质灾害的治理
地质灾害是一种不良的自然现象,常伴有滑坡、崩塌、泥石流等灾害个体,有时这些灾害个体是组合发生,在遥感图像上呈现的形态、色调、影纹结构等均与周围背景存在一定的区别。对于崩塌、泥石流、滑坡等都能在遥感图像上现象出来,技术人员也能直接从遥感影像上直接判读圈定。我们通过对遥感图像的解释,可以对目标区域内已经发生的地质灾害以及存在的地质灾害隐患进行分析,查明其分布、规模、形成原因、发育特点、发展趋势以及危害性和影响因素。然后划分出地质灾害容易发生的曲艺,评价易发程度,为防治地质灾害,建立监测指南提供依据。
2.1灾害的营救
虽然地质灾害不是突发灾害,但一旦有地质灾害发生,营救工作则成为必须及时开展的重要工作,加上营救工作需要详细充足的资料作为依据,遥感监测数据对灾害营救来说也非常重要。由于营救人员很难进入灾害现场再勘查,同时要抓紧时间进行救援,此时,我们就可以通过遥感技术对受灾地区进行勘测,及时有效的了解灾害的情况,为救援工作的展开提供参考依据。发生灾害后,时间就是生命,失去一秒钟可能就会失去一个生命,遥感技术周期短、精确度高的特点,能为营救工作提供快速有效帮助。遥感技术通常会为我们提供,灾害区域、灾害范围、建筑的破坏情况、道路的毁坏情况、气候变化情况等。目前,主要是利用灾害发生前的高精度的遥感影像信息与灾害发生后的高精度影像信息进行比较,通过影像特征提供参考依据。
2.2灾后重建
一些受灾严重的地区,很大一部分是因为布局规划不合理造成的,地质灾害发生后,最重要的就是科学的治理规划。如果没有详细的了解清楚地质灾害发生的具体情况,就无法开展下一步工作。地质灾害发生后,灾区的很多原始情况都会改变,若是采用传统的人工勘测方式,就会花费更长的时间去对这些地质的变化情况进行彻底摸底调查,将会给抢险救灾工作带来很大的阻力,加强利用遥感技术,工作人员能迅速有效的掌握灾区的情况,或者纠正以前的规划中存在的失误。根据遥感数据的监测评估结果,同时结合国家政策的总体规划与地方的具体实施方案,为灾后治理提供更科学的依据,提高治理质量。
3展望
利用遥感技术进行地质灾害预测、监测和调查研究是一项规模宏大、内容丰富的系统工程,它包括监测、预报、防灾、抗灾、救灾和援建等方面。遥感技术在减轻自然灾害损害,提高治理效率方面有着十分积极的作用,遥感技术进行信息获取、信息处理与分析、决策与应用等环节是一项宏伟而专业的工程,需要更多的技术予以支持,今后,利用遥感技术研究地质灾害将更趋向于使用陆地卫星、测地卫星、定位卫星、气象和通信卫星等多种卫星系统,并辅以航空、地面等多层次的监测,采用可见光、红外、微波、激光等多遥感波段,进行全天候、多时相的连续观测。只有这样,才能让遥感技术在未来的应用中发挥出更大的优势,取得更明显的经济与社会效益。
4结束语
遥感技术是一门新兴技术,在地质灾害方面的预测和治理方面是有效的,而且是可行的。遥感技术可以贯穿于地质灾害调查、监测、预警、评估的全过程。而今,随着遥感技术理论的逐步完善,以及遥感图像空间分辨率、时间分辨率与波谱分辨率的不断提高,遥感技术必将成为地质灾害及其孕灾环境宏观调查以及灾体动态监测和灾情损失评估中不可缺少的手段之一。但是要全面推广遥感技术在地质灾害中的应用,目前尚存在一定的困难和技术缺陷,有待于广大遥感工作者和地质灾害工作者不断完善。
参考文献:
[1]刘珺,贾明.浅谈遥感技术在地质灾害调查中的应用[J].科技情报开发与经济,2005,(05).
[2]黄小雪,罗麟,程香菊.遥感技术在灾害监测中的应用[J].四川环境,2004,(06).
[4]李志勇,陈虹,卢汉民.遥感技术在地质灾害调查中的应用[J].测绘技术装备, 2010, 12(1).
【关键词】边坡监测;监测系统
Application of Slope Displacement Monitoring System in Geological Hazards
Chen Hao
(Xi'an Xinghang Municipal Design and Research Institute Co., LtdXi'anShanxi710000)
【Abstract】This paper introduces a slope displacement monitoring system, which can monitor the dynamic movement of rock and soil mass of slope. And ultimately the realization of digital, automated, high reliability, and can implement long-term monitoring, with early warning function of the monitoring system.
【Key words】Slope monitoring;Monitoring system
1. 引言:
随着现代化电子信息技术的普及应用,将自动化监测系统应用于山体边坡失稳滑坡已经屡见不鲜。位于我国云南省红河州地质灾害监测预警示范区建设项目于2014年开始实施,并在2015年度完成。
2. 红河州地质灾害监测预警示范区建设项目所应用的自动化监测系统
2.1红河地质灾害信息平台是专门针对地质灾害监测预警应用开发的专业软件,是2013年云南省地质灾害监测预警示范区建设项目第三标段监测预警系统平台软件的重要组成,该平台软件主要用于对系统的整体管理和信息智能评判。平台通过通讯系统获取相关的监测站数据,并进行存储、图形化处理和输入输出(无线LED显示、无线广播等) ,并且通过预警信息平台对指定区域和人员相关信息。该平台软件为运行人员提供了保存和处理滑坡点安全信息的现代化手段,以便利用滑坡点安全监测数据和各种安全信息对滑坡点性态作出分析判断,生成有关报表和图形,作好滑坡点居民安全和管理工作。
2.2对红河州区域布设滑坡专业监测预警设备进行实时监测,主要工作内容包括:
(1)对拟选定的地质灾害隐患点进行现场调查或勘查;
(2)对监测预警设备安装点位进行选择,并对监测预警设备进行安装、调试及防护;
(3)建立统一的地质灾害监测预警信息平台,保证监测数据及时有效传输到云南省地质环境监测院和州级、县级监测预警信息平台。
3. 技术方案
3.1根据边坡情况及监测需求,本次监测拟设以下监测项目(见图1):
(1)表面位移监测,即边坡的表面三维位移量(X,Y,Z);
(2)深部位移监测,主要为了观察边坡体内部位移变化情况;
(3)相对位移监测,主要为地表裂缝的监测;
(4)地下水监测,主要监测地下水位、水温等的变化情况;
(5)降雨量监测,降水对边坡体有冲蚀作用,是引起滑坡的主要原因。
3.2表面位移监测。
(1)表面位移监测,首先在变形区外寻一稳定的地点,建立观测墩,此点即是基准站。在变形区的关键点(如坡顶)建立观测墩,即是监测站。在观测墩上安放GNSS仪器设备,仪器设备24小时不间断监测位置信息,并将其上传至服务器,通过监测软件地对基准站与监测站的数据进行解算,从而实现对整个高危坡体的高精度位移监测。
(2)表面位移监测是基于GNSS技术,其GNSS设备能够全天候作业,几乎不受气候影响,各个设备间也不需通视,这就克服了传统监测方法对地理环境依赖很大的缺点(表面位移监测设备示意图见图2)。
3.3深部位移监测。
(1)深部位移监测是对监测结构体内部结构的扰度变形的直接反应,是影响变形结构体稳定的重要因素。结合表面位移监测,可以立体反应结构体的变形情况。
(2)内部位移监测是通过在变形区打孔,埋设专门的内部位移监测设备,实时的采集内部位移数据发到服务器上,从而完成内部位移监测;内部位移监测主要的监测设备为固定式测斜仪,通过钻孔方式,将测斜探头通过连杆方式埋入地下,当坝体内部有位移变化时,测斜探头随之倾斜,信号电缆引入地面接收设备,从而可精确测出水平位移量ΔX,ΔY或倾角(内部位移示意图见图3)。
(3)每个内部位移监测点采用一组内部测斜仪,对结构体内部结构的扰度变形进行实时、连续的监测,所用设备为GN系列固定式测斜仪。监测点位的选取需要结合地质勘查报告和现场地形情况确定。在每个孔位不同深度安装一组(N支)固定式测斜仪,仪器沿着铅垂线的方向在变形面的指定勘测位置进行安装。
(4)固定式测斜仪由固定式测斜仪、测杆、导向轮、连接软缆、传输电缆等组成。测斜仪采用的是耐冲击型倾斜传感器,可靠性好稳定时间快,安装附件少组装方便,配合测斜管使用,可方便实现测量的自动化,广泛适用于测量土石坝、面板坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡的监测。
3.4相对位移监测-地表裂缝监测。
(1)监测滑坡、崩塌重点变形部位裂缝、崩滑面/带等两侧点与点之间的相对位移量,包括张开、闭合、错动等。
(2)VW系列位移计主要以可伸缩测杆为主。安装简便,使用方便,待机状态过程不消耗电能,需要监测时,通过系统软件控制开启即可,不需要人工进行干预。监测点数据经前端集成软件处理。
(3)当被测结构物发生变形时将会引起位移计的位移,经万向连轴节传递给二级机械负放大机构,经负放大后的位移传递给振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可测出被测结构物的位移量。
3.5地下水监测。
(1)地下水的变化往往对灾害点的加速恶化起到很大作用。因此地下水监测项目,是一项重要的监测项目。
(2)在关键点钻孔,在孔内安放水压力传感器,当地下水位有变化时,水压力使设备频率发生改变,信号通过光缆传输至信号解调器,即可得出监测孔内的水位、水温等参数。监测站采用VWP系列渗压计进行测量。
3.6降雨量监测。
(1)滑坡、崩塌的发生与降雨量、降雨持续时间、降雨雨型有着密切的关系,不同雨型的降雨诱发地质灾害的机制具有明显的差异。台风降雨型、持续强降雨型、局部暴雨型诱发地质灾害的规模、时间等有着各自的特点。在变形监测点设置1个降雨量监测站,加强对变形点降雨量的实时监控,有利于分析变形体的安全情况,为灾害预警提供可靠的参数。
(2)系统采用的雨量监测站由雨量计及PVC立柱墩(或镀锌钢支架,视具体情况而定)等组成,雨量计采用JD系列雨量计。具有雨量数据智能采集,长期存储和远距离传输功能。
4. 结论
边坡位移监测装置与传统的边坡监测大地测量方法相比,具有以下显著优点:
(1)边坡内部监测可以很好的反映出边坡内部土体地运移情况;
(2)误差率小,避免以往测量法人为因素造成的误差;
(3)自动化程度高,无需人为过多地操作,测量结果直接由普通显示器显示出来;
(4)具有预警功能。此系统可以根据现场实际情况设定初始参数定义预警界限,当信号发射装置到达并超过预警界限时进行报警提示。
参考文献
关键词:地质监测方法、措施
一、监测技术地质灾害监测技术发展及应用
状况自20世纪50年代末期以来,现代科技成就,特别是电子技术和计算技术的成就被引用到地质工程及岩土工程中来,极大地推动了勘察测试技术的进展(魏道垛,1998)。作为工程建设重要内容的监测技术的发展与进步,加速了信息化施工的推行,反过来又迅速提高了人们对地质灾害深层次的认识。
地质灾害监测系统的总体结构随着高新技术的发展,地质灾害监测系统具有了一定的数字化、自动化和网络功能。即将灾害发生前的特征信息通过传感器转化为数字化信息,自动采集或汇集,数字化传输,数据库存储并提供使用,在全国范围内通过互联网实现前兆数据的分布式共享;建立多维地质灾害监测系统,即三维空间和不同的时间尺度,可分为大时间尺度的面上扫描和小时间尺度的单体突发性地质灾害的实时监测。大时间尺度的监测主要是以遥感(RS)为主,配合中长距离的GPS监测,主要了解大范围地质环境演变过程,为灾害危险性区划服务。通常数月或几年复测一次,以便掌握在不同阶段地质环境的演变过程。小时间尺度的监测主要监测单体突发性地质灾害,以实时自动监测手段为主,辅以个别间断监测手段(如三角测量、水准测量、钻孔倾斜仪测量)。
根据灾害体的具体情况,选定监测内容。主要手段有位移、地电、地应力、微震、地下水位、地下水温、水化学、地球物理探测(磁法、电法、地质雷达)等,但各单体地质灾害所选用的手段不一定相同,要根据实际情况有效地组合达到最佳效果。
二、地质灾害监测技术方法
1地面沉降监测技术方法
地面沉降主要诱发因素是地下水过量超采。地面沉降具有区域性,不可逆转性,危害是长期的、永久的。我国已有50 多座大中城市出现了地面沉降,约占全国城市的30%,其中80%分布在沿海,较严重的是上海、天津、苏州、宁波,内陆盆地型如内蒙呼和浩特、山西大同,冲积洪积平原如河南郑州、安徽阜阳。对地面沉降的监测技术方法主要有地下水水位动态监测、土体应力应变分析系统、大地测量法、GPS 全球定位系统、遥感图片解译、标志物的绝对测量等,这些方法综合应用,确定沉降速率,通过监测,及时采取防治措施,减少灾害的进一步发生。
2地裂缝监测技术方法
地裂缝的主要监测技术方法有,大地测量法,GPS全球定位系统法,简易人工观测、应力计等技术方法,用于监测裂缝变化情况和地质条件的变化。根据监测数据,分析地裂缝的发育程度和发展变化趋势,进行预测预报,采取处理措施,防止地裂缝开裂速率增大和开裂面积扩大。为城市规划和建设提供基础资料。
3地面塌陷监测技术方法
地面塌陷根据成因不同分两大类,即岩溶塌陷和非岩溶塌陷(包括矿区塌陷,黄土湿陷及人防工程塌陷等)。岩溶塌陷主要发育在广西桂林、贵州六盘水等岩溶发育地区,产生塌陷的主要原因是过量汲取岩溶水。主要监测技术方法以地下水动态监测网监测为主,以人工定期测量和水位自动记录测量为主要方法,并观测开采井的水的混浊度。非岩溶塌陷主要发生在老矿区和黄土地区,老矿区由于疏干开采长期地表负荷增大等原因造成突然塌陷,在老矿区和废弃矿区上进行开发建设前,进行勘察,确定采空区范围,利用经纬仪等进行地表变形监测;在黄土地区由于黄土的湿陷性在灌区易形成塌陷,主要靠监测黄土的含水量和饱水性来控制其塌陷。
4海水入侵监测技术方法
海水入侵主要发生在沿海城市地区,形成的主要原因是地下淡水过量开采,其次是沉积环境和人类工程建设及风暴潮等。主要监测方法为人工定期测量和取样化验水样,或自动水位水质记录仪自动监测,人工定期采集数据。主要以监测地下水水位和矿化度为主。根据水质中氯离子含量的变化,判别咸淡水的过渡带及海水入侵的特征。氯离子浓度变化快说明海水入侵强烈,氯离子浓度变化慢说明海水入侵相对缓慢。根据监测结果采取相应的防范措施。
5 土地沙漠化监测技术方法
土地沙漠化在西北干旱地区普遍存在,监测方法主要采用地下水水位动态监测和地面GPS 监测以及遥感卫星图片监测等。由于不利的自然条件、干旱少雨和人类不合理的开发利用土地、乱砍滥伐等造成生态环境破坏,水土流失,土地沙漠化越来越严重。水系的变迁和灌溉水源的减少是土地沙漠化的主要原因,所以地下水水位监测尤为重要。
三、质灾害的防治对策
人类工程活动对地质灾害的影响不是单向的,而是具有双向性。关键在于人类对自然规律的认识、利用程度和开展工程活动行为方式的规范化、科学化程度。因此,其对策有以下几个方面:
(1)科学论证,合理规划要开展全面的科学论证工作,评价地质环境容量,论证工程活动对地质环境的影响程度及其相互作用,按照区域合理布局,科学规划。
(2)加大立法、执法力度,规范工程活动行为各级政府要加强对国家已经制定的《环境保护法》、《矿产资源法》、《水法》和《城市规划法》的执法力度。同时,也应尽快完善相关法律法规,规范工程活动行为方式,克服任意性和盲目性。
(3)认真贯彻“以预防为主,防治结合”的方针 防,不能再停留在消极被动的地位,而应当变消极为积极,变被动为主动。在人类工程活动特别是对地质灾害可能有影响的活动进行之前,就要纳入议事日程。对地质灾害的处理也要来一个认识上的飞跃和行动上的飞跃。通常认为地质灾害是“天要下雨,娘要嫁人”的事,采取的是灾后救灾的办法。在科学技术相对发达和人类对地质灾害规律也有相当认识的今天,要加强对地质灾害的预先治理工作。把治理与开发利用有机地结合起来。
(4)开展地质灾害普查工作确定灾害区划,建立数据库和信息网络,制定防治规划,加强综合治理。
(5)增加对地质灾害防治工作的投入地质灾害一旦发生,其社会危害和经济损失巨大,国家与各级政府部门应站在防患于未然的高度,加大对这项工作的经费投入,以解决目前开展此项工作经费严重不足的状况。
(6)加强宣传教育,实行责任制管理要唤起人们的灾患意识,提高人们对人类工程活动诱发地质灾害带来的严重危害的认识,切实规范人类工程活动。必须加强宣传教育力度,形成良好的社会减灾防灾环境,让全民都关心和重视这项工作,自觉遵循自然规律。同时,要实行减灾防灾的分级负责制,开展群防群治,实现减灾防灾社会化。
四、地质灾害防治措施
针对辖区基本情况,要认真贯彻执行“以防为主,防治结合,群策群防”的防御工作方针,并严格按照以下措施做好今年的地质灾害防御工作:
(一)加强领导、落实责任。地质灾害防治工作是事关人民群众生命财产安全的大事,是构建和谐社会的重要组成部分。成立了街道防汛抗旱、预防地质灾害工作领导小组,建立健全地质灾害防治管理体系和监测预报网络,落实地质灾害群策群防责任制,及时安排街道防汛抗旱、预防地质灾害值班表,做到任务到人,责任到人。街道主任为第一责任人,负责组织落实地质灾害防治措施和地质灾害(隐患)点监测工作及发生地质灾害后及时组织转移群众撤离工作。
(二)广泛宣传,提高全民防灾意识。充分利用公开栏、宣传栏、科普画廊等社区文化宣传阵地,广泛深入地宣传《地质灾害防治条例》及地质灾害防治科普知识,以此提高广大群众的防灾救灾意识和自救、互救能力。
(三)加强动态监测和险情巡查,做好预警预报。汛前,对辖区内的地质灾害(隐患)点进行一次检查,并落实好以下工作:
1、成立了街道防汛抗旱、预防地质灾害工作领导小组,并充分发挥社区平安中心户长和楼幢长的作用,切实做好地质灾害的预防、信息反馈、宣传等工作。
2、落实社区地质灾害(隐患)点监测人员,并制定和完善社区地质灾害(隐患)点的防治工作预案,使受地质灾害威胁范围内的每个居民了解灾害隐患、撤离路线、防灾避灾措施等事项。
3、各社区要督促居民、基层单位加强对地质灾害(隐患)点的监测,尤其是汛期加强监测频率,密切观察地质灾害的发展趋势,并做好记录。发现异常情况立即向上级部门及领导报告,如情况紧急要立即报告,并迅速组织人员撤离。
4、加强对地质灾害(隐患)点的险情巡查,做好防范突发性地质灾害工作,并做好值班记录。对重点的地质灾害隐患点,要及时协调有关单位,落实群测群防责任制,并采取有效的减灾措施。
5、要建立地质灾害气象预警预报机制。当天气情况发生变化时,立即将相关信息通知到辖区各有关单位、企业、地灾监测人和受威胁的群众,并做好有关防灾减灾工作。
(四)严格汛期值班和灾情速报制度。地质灾害具有突发性的特点,要做好应急抢险救灾工作。辖区企、事业单位要严格实行值班报告制度,及时上报值班电话和值班人员表,以便在灾害发生后能在第一时间知悉灾害情况,确保上报下达、传递到位。一旦发现地质灾害险情,要按照分工要求,立即协调有关单位,做好应急和抢险救灾工作,采取有效措施,防止灾情进一步扩大,力争最大限度减少损失。
关键词:滑坡 地质灾害 监测 安全
中图分类号:P642.22 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)05(c)-0000-00
1 监测工作的任务和目的
大化瑶族自治县都阳镇武城村孟兀屯滑坡目前虽然整体处于暂时稳定性状态,但在不利工况下处于临界稳定状态,一旦失稳,其危害性极大。因此,系统监测的意义十分重要。监测工作的主要任务是对滑坡体进行变形监测、施工安全监测、防治效果监测。在施工期间,监测成果作为判断滑坡稳定状态、指导施工、反馈设计和防治效果检验的重要依据。在充分利用现有监测设施的基础上,突出重点,建立较完整的监测剖面和监测网,使之系统化、立体化。监测应达到以下目的:(1)形成立体监测网。(2)在综合防治之前,通过系统监测,可对滑坡的稳定状况及时综合分析,对其险情及时进行预测预报,为制定防灾、减灾对策,为优化综合综合防治工程设计提供可靠的依据。(3)在综合防治期间,进行跟踪监测,及时反馈综合防治的效果及存在的问题,超前预报,确保施工安全。(4)反馈设计、指导施工,以利于优化设计方案、节省工程投资,为综合防治的有效实施提供资料。(5)综合防治后,对监测资料及时进行分析评估。总结规律,提出协调人类工程活动与地质环境的措施。
2 监测设计方案主要技术原则
2.1 监测原则
充分利用现有监测设施及监测资料,建立系统化、立体化监测系统,在防治工程施工全过程及时量测和预报滑坡的变形及地下水等变化情况,确保施工安全,并为长期稳定性预测研究提供资料。全过程监测包括滑坡变形监测、地下水动态监测、施工安全监测、防治效果监测,以监测效果作为指导施工、反馈设计和防治效果检验的重要依据。变形监测、地下水动态监测、施工安全监测、防治效果监测的设施应尽可能统一考虑和利用。方法选定和仪器选择要考虑其能准确反映滑坡的变形动态,并节省投资。
监测仪器的选择应遵循以下原则:(1)仪器设备性能应符合各监测方法的要求,具有可靠性和长期稳定性;(2)仪器有能与滑坡变形相适应的足够精度、灵敏度及相应量程;(3)现场使用比较方便、简单;(4)仪器不易损坏,在长期监测中具有防风、防尘、防雨、防潮、防震、防雷、防腐等与环境相适应的性能。
2.2 监测工作现状
根据现场调查,目前滑坡尚未建立地面变形监测网点、地表裂缝动态监测点和地下水位变化观测点。
2.3 滑坡监测工作设计
2.3.1 监测工程布置
主要设置项目为坡面位移观测、支挡结构应力观测。坡面位移观测沿坡面水平方向每隔50m设置一个观测断面,每个观测断面沿高程每隔10m设置一个观测点(滑坡处与滑坡位移观测结合,相应观测点加密)。大化瑶族自治县都阳镇武城村孟兀屯滑坡治理工程共计位移观测点13个,地表变形监测点8个,见表2-1。
监测网点工程量表 表2-1
监测项目
监测仪器
监测点数
监测目的
地表监测控制点
全站仪
1台
3
用于地表位移监测
抗滑桩位移变形监测点
全站仪
1台
2
用于抗滑桩位移监测
挡土墙变形监测点
全站仪
1台
2
用于挡土墙位移监测
地表变形监测点
全站仪
1台
3
监测地表位移
2.3.2 施工期间监测
由单位施工单位实施,地质巡查每天进行,随时掌握坡体变形动态特征,用以知道施工,防止因施工造成灾害。重点对截排水沟、坡上楼房墙柱和地面进行巡视检查,检查是否有墙体裂缝、墙体和柱体是否出现倾斜变形,滑坡坡面是否出现地裂缝、变形、下错等异常现象,以及抗滑桩是否出现变形等。雨季期间加强巡查。
2.3.3 施工完成后的后效监测
应委托有资质监测单位派专门的监测人员进行简易监测,以地质巡查为主,辅以少量仪器监测。所有监测桩务须采用强制对中螺栓以保证监测精度。
(1)抗滑桩墙顶及坡体变形监测。根据情况可采用横视准线法和极坐标法观测。横向视准线法观测:是在坡体两侧边界外的稳定滑坡上,分别设置镜桩和照准桩,利用经纬仪定期观测坡体表面上的观测桩偏离镜桩与照准桩之间的视准线的距离来确定坡移状况。横向视准线布设:由置镜桩、照准桩、观测桩、护桩和水准基点组成。置镜桩:是一条视准线的基桩。桩位根据坡体两侧界外的地形、地质情况而定。一般距潜在或变形中的滑体周界15~30m,大体接近滑坡地面高程,仰、俯角不超过30°,与照准桩距离50m以上。照准桩:桩规格、桩体选择、布置要求大体与置镜桩相同。只是桩顶露出地面0.4m,用黑白将桩绘成四份,其中线与桩顶中心的十字线处于同一视线上,并与置镜桩保持良好的通视,形成观测其它变形桩的基准线。观测桩:它是坡体运动的标志,置于坡体表面。观测桩示意图如下(图1.2-1):
图1.2-1观测桩示意图
由经纬仪在置镜桩处,通过照准桩观测坡体上各观测桩的位移情况。
水准基点桩(可由置镜桩代替):对观测点的高程变化进行水准测量,了解坡移后的高程变化情况。
横向视准线法观测的数据,能够直观的显现出坡体周界及坡体变化的情况。因此野外观测后及时对原始资料进行整理,将水平位移、垂直位移值填记在“坡体横向视准线观测报表”中,并绘制历时位移曲线图。若发现坡体运动可能带来危险时,必须立即报告,防止发生恶性事故。
(2)观测周期。在施工完成后,连续观测两次(5天内),观测年限不少于一个水文年。观测周期与降雨期相关,旱季时间隔长,雨季期间隔短;位移观测旱季为1次/月,雨季1次/15天。
(3)成果整理与预测预报。监测数据要求当天及时整理,内容包括数据检查、校核、误差处理、绘制时序曲线,并根据分析结果及时预测预报。
(4)监测设施运行与维护。监测仪器长期不使用时,应按照使用说明书要求定期检测,其技术指标应符合质量标准的要求;长途搬运时,仪器应装在有防震措施的仪器箱内;在测量应对监测设施(如应力监测和地面位移观测点、监测仪器、装备等)进行检查、维护和保养,以消除认为因素的影响而使监测结果失真,保证监测设施性能优良、稳定和监测结果的真实、客观。
(5)监测数据采集。监测数据应及时整理,包括检查、效核,绘制时值曲线图,对数据作周期分析与相关分析,并根据分析结果及时预报位移动态。①数据采集时间间隔:施工期安全检测24小时,防治效果检测为7~10天,长期监测为半个月,在外界扰动较大时,如暴雨期间,应加密观测次数;②监测工作须定期进行,数据采集必须做到及时、准确;③采集到的监测数据必须现场作好记录和整理工作;④采集到的数据必须及时作好分析和备注工作,分析采集到的数据的实际含义,是否具有偶然性,同时作好监测时间、天气等备注工作。⑤不同的监测对象和设备,监测时间的长短、周期和频率是不一样的。因此,监测数据的采集密度应与监测对象的监测周期和频率相匹配;⑥监测数据的采集应尽可能采用自动化方式。监测单位须定期向建设单位、监理单位、设计单位和施工单位提交监测报告,必要时应提交实测监测数据原始资料。
3 结语
在地质灾害治理过程中,会出现各种各样的安全隐患,所以在治理过程中对安全需要更加加强管理,开展多方面的监测工作,有步骤合理的开展工作,保障各方面人员的生命安全,测算地质灾害治理效果。
参考文献
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关键词:赤城县,地质灾害,发育特征,防治对策
中图分类号:F407文献标识码: A
1调查区概况
赤城县位于河北省的西北部,东与承德丰宁、北京怀柔接壤,南与怀来、北京延庆毗邻,西与崇礼、宣化交界,北靠坝上沽源。国土总面积5288.66Km2,其中山间河谷地带和盆地面积528Km2,中低山地面积4760.66Km2。赤城县属燕山西支余脉,由西北向东南倾斜,整个地形中低山起伏较大,平均海拔1000m。境内出露岩性复杂,地质构造复杂,在地层岩性、地质构造、降雨和人类工程活动的影响下,地质灾害频发。本文以赤城县1:5万地质灾害详细调查为基础,采用专业调查与地方政府部门参与相结合的方法,旨在查清工作区所有地质灾害类型、分布、危害对象,为监测预警、应急处置、地质灾害防治提供依据。
2地质灾害现状
赤城县地质灾害有泥石流、崩塌、滑坡三种类型,共有地质灾害点101处,其中泥石流73处、崩塌27处、滑坡1处。规模以中小型为主,其中大型1处,中型22处,小型78处。
赤城县101处地质灾害点危害对象主要为村庄、农田、公路。赤城县地质灾害共威胁776户、2350人、财产3944万元。地质灾害险情等级多为小型-中型,险情等级大型的8处、中型38处、小型55处。
3地质灾害分布规律
3.1 空间分布规律
赤城县地质灾害主要分布于侵蚀构造中山区、低山区:101个地质灾害点中82处分布于侵蚀构造中山区 ,19处分布于侵蚀构造中低山区。赤城县北部中山区地形切割强烈,沟谷发育,岩石风化强烈,节理裂隙发育,褶皱密集,断裂发育,降水集中,滑坡、崩塌及泥石流地质灾害发育。南部低山丘陵区人类工程活动强烈,地质灾害较发育。
3.2 时间分布规律
从时间分布来看,区内地质灾害的发生主要集中在每年5~9月,尤其是7、8月,并具有与大雨、暴雨同期或略为滞后的特点。降雨、震动、冻融和削坡卸荷是地质灾害发生的主要原因,工程建设(如公路、水电施工)爆破震动也是重要的影响因素。
4地质灾害发育特征
4.1 滑坡规模小,险情等级为小型,欠稳定。
本次调查发现滑坡1处,为赤城县茨营子乡千松台大栅子滑坡,形态呈凹形,控制结构面为岩土结合面,岩土体有明显蠕动,规模为小型,威胁2户7人,险情等级为小型,欠稳定。
该滑坡后部为陡崖,为自然岩质,确定此处为滑坡后缘,陡崖下部为碎石土,构成滑体,坡度30°~60°,堆积体坡脚为前缘,堆积体两侧为基岩出露的斜坡。滑坡整体上呈长舌状,纵向长约25m,横向宽约100m,平均厚度约10m,体积约2.5万m3。
4.2 崩塌规模小,险情等级中、小型,控制结构面为节理裂隙面,变性破坏迹象为剥、坠落、拉张裂缝为主。
赤城县有崩塌27处,占全县灾害点总数的26.73%。主要分布于背斜、向斜轴部、断裂带附近及河流沟谷两岸陡峻斜坡上,崩塌主要发育在山体斜坡的中部、顶部、河谷两岸,长期构造、侵蚀作用下形成的一系列的孤立山峰、陡崖上,在降雨、冻融、震动等作用诱发因素下,极易形成崩塌,对分散农户造成极大隐患。除此而外,各级公路边坡开挖形成的高陡斜坡,由于差异风化,下部软弱岩层抗风化能力弱,形成凹岩腔,使上部坚硬岩石突出失去支撑,在重力作用下,被卸荷裂隙及层面,构造裂隙切割贯通形成崩塌。
赤城县崩塌中自然土质崩塌6处、人工土质4处、自然岩质14处、人工岩质3处。现状基本稳定或欠稳定,发展趋势多属欠稳定~不稳定。调查区崩塌以倾倒式和滑移式为主,崩塌运动形式多为崩落式和滚动式。
赤城县崩塌主要发育于太古界变质岩基底、早元古界样墩组、侏罗系、第四系地层中,岩性以变粒岩、变质斜长花岗岩、流纹岩、凝灰岩、白云岩为主,岩体呈碎裂状,少量块状。
4.3 泥石流规模中、小型,险情等级中、小型,易发程度多为易发、低易发。
赤城县泥石流规模以中、小型为主,中型泥石流17处、小型泥石流56处。险情等级多为中、小型,其中大型8处、中型31处、小型34处。易发程度多为易发、低易发,其中极易发1处、易发20处、低易发52处。
泥石流的形成主要受地形地貌、松散物源及水动力条件控制。赤城县境内沟谷发育,支沟较多,两岸地形陡峭,横剖面多呈“V”、“U”形,纵剖面呈阶梯状,沟床纵坡降较大;构造作用强烈,岩体较破碎,大量松散堆积物堆积于沟谷中,暴雨时容易诱发泥石流。据本次调查,泥石流一般沿区内河谷两岸分布。
赤城县泥石流多属山区暴雨型泥石流;物质组成以泥石流为主,多属稀性泥石流;从泥石流发展的阶段划分,多处于发展期;根据泥石流易发程度判定标准,易发综合指数在64~129之间,易发程度多属易发。
5地质灾害防治对策建议
根据地质灾害形成的地质环境条件、易发区特征,结合国民经济与社会发展规划,对赤城县进行地质灾害防治分区。赤城县可划分为地质灾害重点防治区、次重点防治区和一般防治区。
针对重点防治区和次重点防治区主要防治措施是:
(1)在潜在危险较大的地质灾害点周围要建立地质灾害醒目标志;
(2)对存在潜在危险的地质灾害点要统筹规划,有针对性地分期分批进行工程治理;
(3)加强本区生态环境系统的建设,加强生物工程治理措施,植树造林,绿化荒山,增加水土保持;
(4)对新建、扩建工程,要加强审批手续,统一规划,合理开挖坡脚;不在泥石流沟谷流通区及沟口堆积区兴建房屋等工程。
一般防治区主要防治措施是加强生态工程建设,减少水土流失,加强对国土资源综合开发整治。
参考文献
[1] 张雷,马晓.滑坡和泥石流灾害防治的研究[J].地球.2013(11).
[2] 褚宏亮.我国地质灾害防治工作现状[J].中国城市经济.2011(27).
作者简介:
【关键词】地质雷达道路路基裂缝检测
中图分类号:TV543文献标识码: A
1 前言
地质雷达在工程地质勘察、隧道地质超前预报、管线探测和路基质量检测中被广泛应用[1],但在天津及其周边软土地区工程中应用地质雷达进行检测的实例并不多见。本文以具体的工程实例为基础并结合场地地质条件,详细阐述了地质雷达探测的整个过程,为该地区地质雷达的应用积累经验。
2 地质雷达探测原理
探地雷达由地面上的发射天线T将高频电磁波(主频为Hz)以宽频带短脉冲形式送入地下,经地下目标体或不同电磁性质的介质分界面反射后返回地面,为另一接收天线R所接收,而其余电磁能量则穿过界面继续向下传播,在更深的界面上继续反射和折射,直至电磁能量被地下介质全部吸收。
雷达所记录的回波走时t是从雷达剖面上读取的。设发射天线T与接收天线R的中点为记录点,则测线上各测点的接收天线所接收的反射波均记录在各自记录点的下方,从而形成雷达剖面[2]。在雷达剖面上,横坐标为测点点位,纵坐标为双程走时,各点的反射均以波的形式被记录下来。波形的正、负峰分别以黑、白色表示,或以灰色或彩色表示。这样,同相轴、等灰度或等色线即可直观地表示地下反射界面的形态及深度变化。
探测的雷达图形常以脉冲反射波的波形形式记录,以波形或灰度显示探测雷达剖面图。地质雷达探测数据的解释包括两部分内容,一为数据处理,包括消除随机噪声压制干扰,改善背景,控制增益以补偿介质吸收和抑制杂波,进行滤波处理除去高频,突出目的体,降低背景噪声和余振影响[3];二为图像解释,通过目标体与其周围环境的电性差异,只要有电性差异界面,就会形成反射层,由此在雷达波图像上形成可以区分的异常信息特征[4]。通过对异常特征的解释和分析,就可以认识地下土层的差异变化。
3 工程实例
3.1 工程概况
廊坊市某产业示范区某道路为新建道路,场地原为林地。地质勘察报告显示,场地10.0m以上均为粉土层,地下水位位于地面以下6.0m处。道路路基施工完成后又开挖管沟,铺设管线并回填素土。2个月后在K6+620~K8+620段上行方向机动车道第二与第三车道间产生纵向裂缝,裂缝最大宽度约2cm。裂缝及管线相对位置详见路基横断面示意图,如图3.1所示。
图3.1 路基横断面中裂缝位置示意图
为查明裂缝产生原因,工程项目部委托我院对本段路基工程进行了地质雷达检测。
3.2 检测工作方案
本次检测采用瑞典MALA公司生产的RAMAC探地雷达,并使用CUII型主机搭配100MHZ屏蔽天线进行探测,该天线的有效探测深度可达20.0m。
为探测裂缝两侧路基土的差异,将地质雷达测线布置成与裂缝走向方向正交,雷达测线间距约为200.0m,共设置测线10条。受场地限制,单条测线长度约为11.0~ 21.0m。同时为探测裂缝走向方向路基土差异,并为了与其他测线进行对比验证,本次检测在裂缝宽度较大地段增设了两条长度约为200.0m的纵向测线。测线具置及走向如图3.2所示。
图3.2 测线位置及走向示意图
3.3 现场测试成果分析
从雷达剖面图中可以清楚的看到路基的土层分布情况和底部界面,经过数据处理,得到12条测线的雷达剖面图,现取具有代表性的五条测线对雷达剖面图的典型特征分析如下:
3.3.1 测线1、测线4和测线9地质雷达剖面
图3.3依次为测线1、测线4和测线9的雷达剖面图,图中各测线的标记(符号为:)从左到右分别为裂缝位置、埋管位置及道路外边缘位置。
图3.3测线1、测线4和测线9的地质雷达剖面图
如图所示,测线1地质雷达剖面图中裂缝位置两侧雷达信号变化明显,主要表现为同相轴中断、分叉[5]。这表明裂缝左右两侧填土密实度存在差异,尤其是在埋管位置下部雷达信号反应较强烈,推断该处填土的含水率较高。
从测线4雷达图像中可以看出裂缝右侧第三车道路基7.0m以上填土雷达信号杂乱,相位变化明显。推断该处填土含水率相对裂缝左侧第一、第二车道路基土含水率变化较大,并且填土不密实。
测线9在4m及8m处均出现同相轴错断,表明填土密实度在两处位置均发生变化,裂缝位置右侧第三车道路基土雷达信号反应较强烈,且频率较低。推断该处地层含水量相对变化较大。
3.3.2 测线11与测线12地质雷达剖面
图3.4依次为测线11和测线12的雷达剖面图像。其中,测线11位于第三车道平行于裂缝走向;测线12位于第二车道平行于裂缝走向。
对比图中两组雷达图像可以看出,测线11埋深7.5m以上及测线12埋深4.5m以上地层土质与其下段地层土质差异明显。主要表现在上部土层雷达信号反射强烈,反射波频率较低,而下部土层雷达信号稳定,无明显变化,这说明上部土层密实度相对较低。这与甲方提供的测线11处填土厚度约7.0m,测线12处填土厚度约4.0m,其下为原状土层的地层信息相符。
图3.4 测线11和测线12的地质雷达剖面图
4 结论
4.1 地质雷达检测表明,产生裂缝的原因是由于裂缝两侧路基土的含水率和密实程度不同,从而引起路基土的不均匀沉降,并最终导致路面产生纵向裂缝。
4.2 路面裂缝左右两侧雷达信号存在明显差异,特别是在裂缝宽度较大位置的测线,主要表现在同相轴相位错动和雷达反射信号强弱的变化。这些变化说明,裂缝两侧路基土密实度不同,并且从雷达图像中推断,裂缝左侧第一、第二车道路基土的密实度要高于右侧第三车道路基土的密实度。
4.3 路面裂缝右侧第三车道路基土雷达信号反应较强烈,且反射波频率较低,推断此处2.5m~7.0m处路基填土层含水率相对较高。
4.4 通过分析在裂缝左右两侧设置的测线11与测线12,得出在4.5m以上两条测线雷达图像的变化基本一致,雷达图像的差异主要表现在地面以下4.5m~7.5m处的土层,这与甲方提供的地层情况相符并且进一步验证了裂缝两侧路基土的密实度和含水率的差异。
4.5 本次检测结果表明,在天津及周边软土地区应用地质雷达进行检测是适宜的,并且检测的准确性较高。
参考文献
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近年来,地质灾害预警将地质灾害防治工作从被动防御转变为主动预测,省内已建立多个地质灾害预警系统,这些系统多利用地质灾害气象预警方法进行区域或片区地质灾害预警,客观上提高了地质灾害防治水平。但需要看到,地质灾害预警在取得重要成果的同时也存在诸多问题:重视区域地质灾害预警,单体地质灾害预警缺乏;重视地质环境研究,地质灾害诱发机理研究缺乏;重视地质灾害监测,监测数据系统性科学分析缺乏。本文针对以上几个问题重点对佛山地区的崩塌、滑坡和地面塌陷地质灾害的预警方法开展探索,以期达到提高地质灾害预警准确性的目标。
关键词:
地质灾害;预警;准确性;佛山
1关于地质灾害精确预警的几个关键问题
地质灾害的精细化预警已成为热点,地质灾害预警定时、定点、定量是技术人员的最高目标,也是地质灾害防治工作的迫切需求。作为一名地质灾害监测预警地质人员,常有以下三点思考。(1)单体地质灾害预警的可行性:地质灾害具有突发性,这种突发性常常被形容为不可预测性。众所周知,控制地质灾害的因素较为复杂,地质灾害的形成受地质环境和动力因素控制。地质环境包括地形地貌、地层岩性、地质构造等,是地质灾害孕育、形成、发生的物质基础,是内在条件。动力因素又分自然、人为两种,自然因素如活动断裂、地震、大气降水、地表水、地下水等动力因素,人为因素如水利、矿山、交通、城建等人类工程经济活动,常常作为地质灾害的诱发因素。不同的地质环境和诱发因素,导致不同类型的地质灾害,其发育分布特征也不同。回顾近年地质灾害防治工作,我们已经较好掌握区域地质灾害发生、发展规律,并较为成功地做出区域地质灾害预警,取得显著效果;再者,在地质灾害防治工作中,已经积累大量案例和数据,诸如地质灾害的发生与降雨量关系密切,岩溶地面塌陷与地下水位剧烈波动关系密切等规律,只是目前对这些规律的内在机理尚有模糊之处,只要进一步掌握这些规律,单体地质灾害的发生绝不再作为随机事件看待,而是有其必然性,单体地质灾害预测是可行的。(2)地质灾害诱发因素在地灾预警中的重要性:地质灾害精确预警之所以难度如此之大,很大原因是因为控制因素极多,但将这些因素分类视之,无外乎包括两大类,即地质环境条件及诱发因素,其中地质环境条件中绝大部分条件在短期内是相对稳定的,如地质构造、地层岩性等,那么问题可以简化为,在怎样的诱发因素下,该处地质灾害监测点会发生地质灾害。在佛山地区,前辈多年的工作经验表明,绝大多数崩塌、滑坡等地质灾害与降雨量密切相关;绝大多数地面沉降、地面塌陷由地下水位波动诱发;只要抓住诱发因素这一变量同地质灾害发灾的关系,地质灾害精确预警将成为可能,地质灾害预警应用价值将得到巨大提高。(3)地质灾害监测数据的积累和应用:毫无疑问,探索诱发因素与地质灾害的内在机理是困难的,需要大量的统计数据支撑,而这些数据主要来源于地质灾害监测。地质灾害的监测手段是多样的,监测内容包括降雨量、地下水位、应力变化等,以佛山市地质灾害监测预警系统为例,降雨量监测已形成精度较高的监测网,数据密度、数据传输都已较为先进。地下水监测也已在全市范围内开展,部分实现自动监测,监测精度和密度均较高。除此之外,重点监测点还安装滑坡探测仪、实时视频监测等设备,取得较好监测效果。与此同时,我们也注意到,监测工作还需解决两个方面的问题,一是数据的系统性不足,若开展诱发机理研究,数据需要配套成系统才有研究价值,如研究土质边坡崩塌、滑坡与降雨量的关系,对土壤含水率等土体力学性质的监测和土体应力的监测显得较为重要,这样才能形成数据链,便于用于数据分析;二是现有的监测数据分析利用程度不够,多注重于数据本身,而缺乏挖掘数据信息,如某监测点发灾前降雨模式的数据分析,由地下水水位变化体现的水力特征参数变化等。
2崩塌、滑坡地质灾害预警
地质灾害特征:佛山地区崩塌、滑坡地质灾害与降雨量高度相关,降雨成为主要诱发因素。多年监测资料表明,区内崩塌、滑坡地质灾害绝大部分为降雨型地质灾害。以南海区崩塌地质灾害为例,崩塌地质灾害发生时间主要集中在降雨量较多的5~10月(图1),占灾害总数的90.6%。地质灾害精确预警探讨:①预警方法的选取:针对佛山地区崩塌、滑坡地质灾害多为降雨诱发型这一显著特征,可采用联合概率法,探索对区内地质灾害监测点进行单点精确预警,初步构思如下:该方法以单个斜坡单元为预警单元,以地质灾害潜势度为基底概率,以地质灾害触发条件与降雨的耦合作用形成的联合概率作为增量概率。降雨诱发地质灾害是概率事件,通常认为地质灾害发生的概率由以下两部分构成:一是地质环境内部条件形成地质灾害的可能性,即潜势度;二是降雨与地质环境相互作用增大了地质灾害发生的可能性,以此构建地质灾害气象风险预警公式,计算预警指数,进行分级预警,模型可表达为:P=f(P0,P)=P0+f(G,R)。式中:P——地质灾害发生概率,即预警指数;P0——非降雨情况下地质灾害发生概率,即潜势度;P——降雨诱发地质灾害的增量概率;G——与地质灾害有关的环境因子;R——降雨量;这里关键点在于特定斜坡单元降雨量阀值的选取,基于地质环境条件越好、引发地质灾害所需要的雨强或雨量就越大,地质环境条件越恶劣、较小的雨强或雨量就可能引发地质灾害的基本认识,根据长期地质灾害雨量监测数据分析得到降雨量与地质灾害发灾概率曲线,从而根据雨量得到增量概率。降雨量统计有多种指标,常用的有小时降雨量、日降雨量、7天累计降雨量、有效降雨量等,目前已知有效降雨量较好适用于佛山地区,但衰减系数尚需大量数据调整最终确定。②地质灾害监测数据的分析和积累:预警精确程度很大程度依赖于地质灾害监测数据分析,根据各斜坡单元的特点选择系统配套的监测手段较为关键,如土质边坡中对土壤含水率等土体物理力学特征数据的监测,岩质边坡中对地下水压力的监测、滑动面应力监测等将为降雨诱发崩塌、滑坡内在机制分析提供依据。此时将反映气象降水量和水文饱和情况的饱和因子之间的关系式和反映饱和情况与斜坡稳定性之间关系的进行联立,即得到降水量和稳定性之间的关系式,即气象-水文-地质之间的耦合关系。
3地面塌陷地质灾害预警
地质灾害特征:佛山地区地面塌陷绝大多数为岩溶地面塌陷,分布于岩溶发育区,多为覆盖型岩溶。岩溶地面塌陷险情等级小型、中型、大型和特大型均有分布,地面塌陷诱发因素以地下水位剧烈波动为主。地下水动力变化引发潜蚀效应、真空吸蚀效应等应力作用,导致岩溶地面塌陷。地质灾害精确预警探讨:①预警理论依据:岩溶地面塌陷本质为力学失衡致塌(图2),地下水位下降表征为临界流速,对于不同的塌陷土体,由于其渗透性、水位、内摩擦角、内聚力C、塌陷土体半径等因素的不同,其致塌临界流速也不相同,形成岩溶塌陷的可能性也不相同。当塌陷土体的渗透性很低时,地下水在土体内向下渗流的水头损失Hw将较大,甚至与地下水面至土洞顶部的距离h2极为接近,这时,致塌临界流速较小,发生整体塌陷的可能性较大。当塌陷土体的渗透性较好时,水头损失Hw将较小,致塌临界流速相对将较大,塌陷土体发生整体塌落的可能性相对较小,但此种情况中,往往容易由于潜蚀作用而形成土洞或使土洞扩大,逐渐造成地表塌陷。②预警临界因子及地下水动力监测:由上述理论分析,可选取临界流速作为判据之一,通过对基岩面上覆土层的渗透变形实验,得到临界流速实验值,经过大量实验数据分析,综合得到临界流速作为判据。当地下水监测网获得数据后,可通过地下水位变化实时解算地下水流场中各点地下水流速,通过与临界流速对比,判断是否预警。由此避免将单一地下水监测井水位波动大于某一定值作为预警判据的片面性。值得注意的是,通过大量岩溶塌陷案例分析,当地下水位位于基岩面上下3m波动时,发生地面塌陷的概率较高,通过岩溶调查,可得到区域内基岩面埋深数据,将其与地下水位对比,即可对某一区域提前做出预警。两个判据的联合使用,将使得岩溶地面塌陷预警精度进一步提高。
4结语
为有效防治我村地质灾害,避免和减轻地质灾害造成的损失,编制人民生命和财产安全,根据国务院《地质灾害防治条例》和南平市、武夷山市的部署,结合××村实际,制定本预案。
一、工作机构和职责
1、应急工作组:在乡镇政府防灾抢险指挥部的领导下,村成立应急工作组,组长由×××(村主任或村书记)担任,成员有×××…(村两委、各村民小组组长和国土资源协管员)。应急工作小组的职责是:向村民宣传地质灾害防治的基本知识,公布本预案;基本落实地质灾害群测群防工作的各项措施;做好突发性地质灾害应急处置和抢险救灾工作。
职责分工:
(1)组长:负责组织、指挥、协调本村地质灾害群测群防和突发性地质灾害各项应急处置工作;负责地质灾害灾情报告,在强降雨期间执行“零报告制度”;负责向村民公布本预案。
(2)民兵营长:负责组织抢险小分队及其人员分工;组织地质灾害临灾抢险、排险。抢险小分队由×××…组成。
(3)村国土资源协管员:负责本村地质灾害气象预警信息;监督监测点监测人和地质灾害易发地段巡查人做好监测和巡查工作;负责地质灾害点监测资料和地质灾害易发地段巡查资料的整理、汇总和上报工作。
(4)村民小组组长:负责组织本村民小组范围地质灾害点监测和地质灾害易发地段巡查;负责临灾时组织受威胁群众撤离;负责及时向应急工作组组长报告地质灾害灾情。
(5)应急工作组其他成员:负责物质保障、灾民安置、救护和汛期值班等项工作各村根据实际进行分工。
2、村(组)两级巡查小组:村两委、村民小组长、基于民兵和受影响的村民分别组成村(组)级巡查小组。巡查范围见村(组)地质灾害应急预案表。
二、防灾抢险
1、汛期值班人员表
值班人姓名
电 话
值班人姓名
电 话
注:值班采取一人一班制,具体以当时安排为准。
2、地质灾害点监测、易发地段巡查防灾避险[见附表一、二]。
3、预警及抢险救灾措施
当本村遇大雨以上强降雨和接上级地质灾害预警预报,立即加密地质灾害点监测、加强地质灾害易发地段巡查。特别是要加强房前屋后高陡边坡、房前屋后大于25°以上的土质斜坡、沟口及沟边低洼地带的巡查、排查。发现险情征兆,立即组织受影响群众撤离,并及时上报。疏散安置地点必须在汛期前实际调查选点,确保安全。划定临时危险区,在危险区边界设置境界,同时明确具体监测人。在强降雨过后,根据地质灾害点具体情况,采取修建地表排水沟、埋实裂缝等简易治理措施。
4、监测、巡查要求
旱季每月监测、巡查一次。汛期4月1日 10月15日每15天量测、巡查一次,若发现监测地质灾害点有异常变化和暴雨天气前后,应加密观测次数,每日观测次数不少于3次;易发地质灾害地段巡查不少于2次,并通知受影响村民加强观察、巡查,发现险情立即报告。监测、巡查必须做好数据记录、归档。
5、灾后处理
灾情发生后,村应急工作组将与上级部门一道做好灾区群众的思想工作,安定群众情绪,并妥善安置受灾群众,及时组织灾区群众开展自救。
三、保障措施
1、组织到位。做到机构落实、组织落实、人员落实,不断把村地质灾害防治工作纳入规范化、制度化的管理轨道。应急工作组成员、抢险小分队成员、村(组)两级巡查小组成员于每年3月底前完成调查补充,修改本预案,并向村民公布。
2、宣传到位。向村民宣传地质灾害防治的基本知识,公布本预案,充分认识防御地质灾害工作的艰巨性、重要性,提高村民的自我防范意识。
3、措施到位。地质灾害点“防灾明白卡”、“避险明白卡”发放到位;地质灾害点监测到位、易发地质灾害地段巡查到位;汛期前组织对避险路线、临时安置点进行勘查,并向村民公布。
4、物质到位。每个村民小组购锣一面、锣锤一把、雨衣一套、手电一把、应急灯一盏、铲两把(具体数量由村组具体实际确定)等必备物质设备,并由×××(专人)保管。
社区在街道办事处防灾抢险指挥部的领导下,成立社区应急工作组,并按本提纲制定相应预案。
附表一
×××村×××自然村(组)地质灾害隐患点监测、避险表
序号
地质灾害点名称
受威胁范围
监督监测责任人
监测责任人
预警信号人
撤离路线
安置地点
户数
人数
姓名
联系电话
姓名
联系电话
姓名
联系电话
1
2
3
4
5
…
合计
备注:1、疏散指挥人: 电话: ;2、预警信号:鸣锣;3、险情上报人: 电话:
附表二
×××村×××自然村(组)地质灾害隐患点监测、避险表
序号
易发地质灾害
地段名称
受威胁范围
监督监测责任人
监测责任人
预警信号人
撤离路线
安置地点
户数
人数
姓名
联系电话
姓名
联系电话
姓名
联系电话
1
2
3
4
5
…