趙忠海

摘 要：滑坡是一種常見多發(fā)且危害嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。開展滑坡監(jiān)測(cè)可以及時(shí)獲取其發(fā)生、發(fā)展及演化過程中的數(shù)據(jù)信息，從而提前進(jìn)行預(yù)警并采取應(yīng)對(duì)措施以避免或減少滑坡所造成的危害。本文系統(tǒng)總結(jié)了當(dāng)前滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的主要技術(shù)方法，并以北京延慶黃峪口滑坡為例，對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，闡明了滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作中存在的主要問題，分析了原因，提出了建議，并對(duì)滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的未來工作方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：滑坡;地質(zhì)災(zāi)害;監(jiān)測(cè)預(yù)警;探析;展望

Abstract： Landslide is a kind of frequent and serious geological hazards. Monitoring landslide deformation can acquire the data information in the process of occurrence， development and evolution in time， thereby taking measures in advance to avoid or reduce hazards caused by landslides. Taking the Huangyukou landslide in Yanqing District of Beijing as an example， this paper systematically summarizes the main technical methods of landslide deformation monitoring， analyzes the practical application of landslide deformation monitoring technology， expounds the main problems in the landslide monitoring and early warning work， analyzes the reasons， puts forward some suggestions， and prospects the future work direction for landslide deformation monitoring and early warning technology.

Keywords： landslide; geological hazard; deformation monitoring; analysis; prospect

0 引言

我國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，每年均有數(shù)千乃至上萬起地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，其中尤以崩塌、滑坡、泥石流最為多發(fā)，危害最為嚴(yán)重。據(jù)自然資源部地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)指導(dǎo)中心統(tǒng)計(jì)，近十年（2009—2018年）我國(guó)平均每年發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害12623起，近五年（2014—2018年）平均每年發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害7866起（圖1），總體情況非常嚴(yán)峻，給國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。而在這眾多起地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡以其易發(fā)性和易損性大而成為危害性最為巨大的地質(zhì)災(zāi)害之一。據(jù)自然資源部地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)指導(dǎo)中心統(tǒng)計(jì)，2019年全國(guó)共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害 6181 起，其中滑坡 4220 起，占地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的 68.27 %（圖2）（自然資源部地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)指導(dǎo)中心，2020）。

滑坡是指斜坡上的部分巖土體沿其軟弱結(jié)構(gòu)面（帶）在重力等綜合因素的影響下，失去原有平衡而向下滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象。因其具有數(shù)量大、分布廣、發(fā)生頻繁、緩慢性和隱蔽性等特點(diǎn)，一旦發(fā)生除了會(huì)造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失外，甚至還會(huì)產(chǎn)生重大的政治和社會(huì)影響（曹陽威等，2016）。同時(shí)也給國(guó)家的防災(zāi)減災(zāi)工作帶來巨大困難。為了消除或減輕滑坡災(zāi)害隱患可能導(dǎo)致的災(zāi)害損失，目前采用的措施主要有工程治理、搬遷避讓以及監(jiān)測(cè)預(yù)警等，其中監(jiān)測(cè)預(yù)警作為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)減緩的重要措施之一，越來越受到人們的重視。

1 滑坡變形監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)現(xiàn)狀

滑坡變形監(jiān)測(cè)的常用方法大體可分為人工監(jiān)測(cè)和儀器監(jiān)測(cè)。其中，人工監(jiān)測(cè)主要是依靠專業(yè)技術(shù)人員或群測(cè)群防員借助簡(jiǎn)單的工具如紙帶、木條、卷尺等，在可能發(fā)生滑坡的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)。該方法簡(jiǎn)單易行，可以此判斷坡體是否移動(dòng)，但無法判斷坡體變形是否有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)，更無法提供可用于滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)的有效數(shù)據(jù);儀器監(jiān)測(cè)主要是借助雨量計(jì)、裂縫計(jì)以及應(yīng)力儀等專業(yè)儀器設(shè)備，對(duì)處于初始變形階段和穩(wěn)定變形階段的滑坡進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，以獲取表征坡體變形的相關(guān)參數(shù)以及可能誘發(fā)坡體變形的影響因素如降雨、地下水等相關(guān)數(shù)據(jù)，用于開展滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)工作。

早期的滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)較為落后，主要是采用人工監(jiān)測(cè)方法。自20世紀(jì)50年代末期以來，許多科技成就特別是電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、測(cè)量技術(shù)的成就被成功引用到地質(zhì)工程領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)展。

從21世紀(jì)初開始，各類單體滑坡的專業(yè)監(jiān)測(cè)及區(qū)域性的滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警工作在我國(guó)相繼開展起來，如2003—2007年，湖北三峽庫(kù)區(qū)、四川雅安、云南哀牢山、陜西延安以及福建東南等地即先后開始了滑坡專業(yè)監(jiān)測(cè)工作和測(cè)預(yù)警工作，迄今為止，滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警工作在我國(guó)已開展了近20年，滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)也取得了較快進(jìn)步和較大發(fā)展。

1.1 滑坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

關(guān)于滑坡變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法前人已做過較為系統(tǒng)的總結(jié)。其中比較有代表性的技術(shù)分類方法有兩類：一類是根據(jù)監(jiān)測(cè)儀器的感受元件與被監(jiān)測(cè)對(duì)象的接觸情況將滑坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)方法分為接觸式變形監(jiān)測(cè)和非接觸式變形監(jiān)測(cè)兩種（霍東平等，2015）;另一類是根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，將滑坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)方法分為位移監(jiān)測(cè)、物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)和外部誘發(fā)因素監(jiān)測(cè)四種（唐亞明等，2012）（表1）。

1.2 滑坡變形預(yù)警技術(shù)現(xiàn)狀

滑坡主要的誘發(fā)因素是地震和降雨。由于地震所誘發(fā)的滑坡往往具有突發(fā)性，加之現(xiàn)階段對(duì)地震尚無法做到準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，故通過監(jiān)測(cè)地震去分析、研判滑坡發(fā)生的可能性大小進(jìn)而進(jìn)行提前預(yù)警和預(yù)報(bào)的難度較大。而降雨因數(shù)據(jù)易于獲得且其所誘發(fā)的滑坡多具有一個(gè)緩慢發(fā)展的過程而成為滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的重要研究對(duì)象。多年來人們一直致力于滑坡臨界雨量值的研究，從不同角度建立了各種預(yù)警預(yù)報(bào)模型，對(duì)滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)進(jìn)行了有益嘗試，并取得了較大進(jìn)展（徐則民等，2007）。

國(guó)際上對(duì)于滑坡降雨臨界值方面的研究，主要集中在20世紀(jì)八九十年代。1980年Caine對(duì)全球不同地區(qū)降雨與滑坡的關(guān)系進(jìn)行了研究;1984年Band等對(duì)香港地區(qū)的滑坡降雨臨界值進(jìn)行了研究;1987—1988年，Wieczorek等根據(jù)1982年的舊金山海灣滑坡和當(dāng)時(shí)的降雨數(shù)據(jù)建立了滑坡與降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的臨界關(guān)系曲線;而1998年Glade通過對(duì)新西蘭惠林頓地區(qū)的滑坡與降雨資料進(jìn)行研究后所建立的確定降雨臨界值的3個(gè)模型——日降雨量模型、前期降雨量模型和前期土體含水狀態(tài)模型，則基本概括了當(dāng)前降雨誘發(fā)滑坡臨界值的確定方法。

國(guó)內(nèi)對(duì)于滑坡降雨臨界值方面的研究，主要始于2000年以后。2003年，謝劍明等對(duì)浙江省臺(tái)風(fēng)區(qū)和非臺(tái)風(fēng)區(qū)的滑坡降雨臨界值進(jìn)行了研究;2004年，吳樹仁等以三峽庫(kù)區(qū)滑坡為例對(duì)滑坡預(yù)警判據(jù)進(jìn)行了研究;2006年，李鐵峰等結(jié)合前期有效雨量和Logistic模型對(duì)降雨臨界值的確定進(jìn)行了研究，并以三峽地區(qū)作了方法驗(yàn)證;2007年，李昂等采用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)四川雅安雨城區(qū)的滑坡降雨臨界值進(jìn)行了研究;此外，浙江、云南、陜西等地均確立了各自的滑坡降雨臨界值，并開展了實(shí)際的預(yù)警預(yù)報(bào)?？偟目磥?，目前國(guó)內(nèi)的降雨誘發(fā)滑坡臨界值模型都可以歸結(jié)為上述的日降雨量（或降雨強(qiáng)度）和前期降雨量模型，均是采用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)歷史上已發(fā)生的滑坡和當(dāng)時(shí)的降雨資料進(jìn)行分析，然后取其統(tǒng)計(jì)意義上的臨界點(diǎn)作為降雨誘發(fā)滑坡的臨界值。

2 黃峪口滑坡變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)思路

2.1 黃峪口滑坡基本特征

黃峪口滑坡位于北京市延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)黃峪口村東北方向山體的西側(cè)山坡上，平面形態(tài)呈圈椅狀，剖面上為傾斜坡狀，地形起伏較大。該滑坡總體坡向約270°左右，坡度上緩下陡，上部坡度約20°～30°，下部坡度約30°～45°，滑坡體后緣高程約770 m，滑坡體前緣高程約640 m，滑坡體左側(cè)、右側(cè)中下部及前緣均臨空（圖3）。

該滑坡體主要由中元古界薊縣系鐵嶺組（Jxt）地層組成，主要巖性為中厚層狀白云巖夾中薄層狀頁巖，滑體主要由第四系碎石土及鐵嶺組白云巖夾頁巖組成，巖石堅(jiān)硬，較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，風(fēng)化較嚴(yán)重;滑床主要由鐵嶺組白云巖夾頁巖組成，巖石堅(jiān)硬，完整，風(fēng)化較弱;滑帶主要由頁巖組成，巖石軟弱，風(fēng)化嚴(yán)重。

野外調(diào)查查明，該滑坡是由于前緣采石卸荷而導(dǎo)致坡體失穩(wěn)造成的。據(jù)鉆探資料（圖4），該滑坡體共存在淺層、深層兩個(gè)潛在滑面，其中淺層滑面埋深約9～15 m，深層滑面埋深約17～20 m。根據(jù)地形、地貌及地表變形情況，共劃分出淺層、深層兩個(gè)滑坡體。其中淺層滑坡體縱向（滑動(dòng)方向）長(zhǎng)約160 m，橫向?qū)捈s180 m，平面面積約28800 m2，體積約35萬m3;深層滑坡體縱向（滑動(dòng)方向）長(zhǎng)約220 m，橫向?qū)捈s205 m，平面面積約44000 m2，體積約79萬m3，故該滑坡體為一個(gè)多層、多級(jí)的牽引式滑坡。根據(jù)該滑坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果，其淺層和深層滑坡體在自重工況下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在自重+降雨（50年一遇）工況下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在自重+降雨（100年一遇）和自重+地震工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)（北京市城鄉(xiāng)建設(shè)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2020）。

2.2 黃峪口滑坡變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)思路

黃峪口滑坡的主要誘發(fā)因素為降雨和人類工程活動(dòng)，故監(jiān)測(cè)工作的主要內(nèi)容應(yīng)包括滑坡變形跡象（位移和物理場(chǎng)）及其誘發(fā)因素（降雨和人類工程活動(dòng)）的監(jiān)測(cè)。在綜合考慮黃峪口滑坡的區(qū)域概況、地質(zhì)特征、變形特點(diǎn)、誘發(fā)因素以及成災(zāi)機(jī)理等情況后，擬對(duì)該滑坡變形監(jiān)測(cè)進(jìn)行如下部署：1）在滑坡邊界或影響范圍外的山坡上，部署1臺(tái)（套）自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)站;2）在滑坡體前緣、中部和后緣地表裂縫，垂直裂縫方向部署多臺(tái)（套）裂縫位移監(jiān)測(cè)站;3）在滑坡體中前部和中部，部署多臺(tái)（套）遠(yuǎn)程應(yīng)力監(jiān)測(cè)站;4）在淺層和深層滑坡體的中部，分別部署1～2臺(tái)（套）深部位移監(jiān)測(cè)站;5）在淺層和深層滑坡體的中部，分別部署1～2臺(tái)（套）GNSS位移監(jiān)測(cè)站。

因?yàn)樵撎幉墒托蘼返热祟惞こ袒顒?dòng)早已停止和完成，故沒必要對(duì)人類工程活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。因?yàn)樵摶率菐r質(zhì)滑坡，且該處地下水位處于滑面以下，故沒必要對(duì)地下水情況（地下水位、孔隙水壓力和土壤含水率）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3 滑坡變形監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的分析和探討

3.1 滑坡變形監(jiān)測(cè)預(yù)警工作存在的主要問題

近20年來，我國(guó)開展了大量的滑坡專業(yè)監(jiān)測(cè)和預(yù)警工作，取得了比較豐碩的成果，但總體看來，其成功預(yù)警率卻不甚理想。這一方面表現(xiàn)在成功預(yù)警實(shí)例中專業(yè)預(yù)警所占比例過低;另一方面表現(xiàn)在許多實(shí)際發(fā)生的滑坡災(zāi)害并沒有被實(shí)施監(jiān)測(cè)。造成上述結(jié)果的原因很多，但主要可概括為以下幾點(diǎn)：一是對(duì)滑坡隱患點(diǎn)的排查和識(shí)別工作做得不夠精細(xì)，存在“誤認(rèn)”和“漏查”情況;二是監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的專業(yè)性和適用性有待提高，很多監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備原本是為其它應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)的，用于監(jiān)測(cè)滑坡變形就會(huì)受到地形、地貌、氣象、工作時(shí)長(zhǎng)以及數(shù)據(jù)采集、傳輸條件等諸多因素的限制和影響;三是監(jiān)測(cè)預(yù)警模型的應(yīng)用范圍過大，依靠統(tǒng)計(jì)學(xué)理論和方法建立的預(yù)警模型及由其推導(dǎo)出來的雨量臨界值本身就存在以點(diǎn)代面、以偏概全的先天不足，其應(yīng)用范圍具有很大局限性。如果其應(yīng)用范圍過大，勢(shì)必忽視了該范圍內(nèi)不同邊坡地質(zhì)條件差異的影響，從而導(dǎo)致預(yù)警預(yù)報(bào)信息失準(zhǔn)。

3.2 滑坡變形監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的探析和展望

上述分析表明，影響滑坡變形監(jiān)測(cè)預(yù)警成功率的原因主要體現(xiàn)在隱患識(shí)別、監(jiān)測(cè)設(shè)備以及預(yù)警模型3個(gè)方面。為此，要在不斷提高滑坡隱患排查和識(shí)別工作精度的基礎(chǔ)上，一方面要抓緊開展監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的研發(fā)，提高監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的專業(yè)性和適用性;另一方面還要進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警模型的研究工作。目前國(guó)內(nèi)外在滑坡變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)、方法和手段上已無太大差距，很多新技術(shù)也逐漸應(yīng)用到了滑坡變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。而在預(yù)警技術(shù)方面，隨著對(duì)滑坡勘查程度的不斷提高及成災(zāi)機(jī)理研究的不斷深入，預(yù)警閾值（臨界雨量值）的準(zhǔn)確度也越來越高。展望下一步工作，除了繼續(xù)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備研發(fā)和監(jiān)測(cè)預(yù)警模型研究外，還要積極借鑒、引入新技術(shù)和新方法，同時(shí)還要加強(qiáng)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用方面的研究，結(jié)合具體滑坡的實(shí)際情況，探索、優(yōu)化滑坡變形監(jiān)測(cè)預(yù)警方案，讓各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都能在最終的臨災(zāi)預(yù)警工作中發(fā)揮最大的作用。

4 結(jié)論

（1）系統(tǒng)總結(jié)了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)方面的主要技術(shù)和方法。

（2）以北京延慶黃峪口滑坡為例，闡述了滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的技術(shù)思路。

（3）當(dāng)前滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作存在的主要問題有兩個(gè)：一個(gè)是專業(yè)預(yù)警成功率較低;另一個(gè)是大量的地質(zhì)災(zāi)害在已有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)之外。其主要原因有以下3點(diǎn)：一是由于對(duì)滑坡隱患點(diǎn)的早期排查和識(shí)別不準(zhǔn);二是由于滑坡監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的專業(yè)性和適用性不好;三是由于對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警模型的研究不夠。

（4）針對(duì)滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的現(xiàn)狀和監(jiān)測(cè)預(yù)警工作中存在的問題，對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)和工作進(jìn)行了分析和探討，提出了合理建議，并對(duì)其未來工作方向進(jìn)行了展望。

參考文獻(xiàn)：

北京市城鄉(xiāng)建設(shè)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2020. 延慶黃峪口滑坡勘查報(bào)告[R]：1-70.

曹陽威，馬亞楠，2016. 滑坡遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)面臨的問題和挑戰(zhàn)[J]. 華北科技學(xué)院學(xué)報(bào)， 13（2）：98-104.

霍東平，張彬，彭軍還，等，2015. 滑坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J]. 工程勘察，43（8）：62-67.

李鐵峰，叢威青，2006. 基于Logistic 回歸及前期有效雨量的降雨誘發(fā)型滑坡預(yù)測(cè)方法[J]. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，17（1）：33-35.

李昂，侯圣山，周平根，2006. 四川雅安市雨城區(qū)降雨誘發(fā)滑坡研究[J]. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，18（3）：15-17+14.

唐亞明，張茂省，薛強(qiáng)，等，2012. 滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及評(píng)述[J]. 地質(zhì)論評(píng)，58（3）：533-541.

吳樹仁，金逸民，石菊松，2004. 滑坡預(yù)警判據(jù)初步研究：以三峽庫(kù)區(qū)為例[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），34（4）：596-600.

徐則民，黃潤(rùn)秋，唐正光，2007. 頭寨滑坡的工程地質(zhì)特征及其發(fā)生機(jī)制[J]. 地質(zhì)論評(píng)，53（5）：691-698+727-728.

謝劍明，劉禮領(lǐng)，殷坤龍，等，2003. 浙江省滑坡災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的降雨閾值研究[J]. 地質(zhì)科技情報(bào)，22（4）：101-105.

自然資源部地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)指導(dǎo)中心，2020. 2020 年全國(guó)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害趨勢(shì)預(yù)測(cè)[R].1-63.

Band E W， Premchitt J， Phillipson H B， 1984. Relationship between rainfall and landslide in HongKong[J]. Proceeding 4th International Symposium Landslides， Toronto：1377-1384.

Caine N， 1980. The rainfall intensity-duration control of shallow landslides and debris flows[J]. Geografiska Annaler. Series A： Physical Geography， 62（1-2）：23-27.

Glade T， 1998. Models of antecedent rainfall and soil water status applied to different regions in New Zealand [J]. In：23rd general assembly of the European Geophysical Society， hydrology， oceans & atmosphere， Anonymou， Annales Geophysicae， 16（S）： 24-70.

Wieczorek G F， 1982. Effect of rainfall intensity and duration on debris flows in central Santa Cruz Mountains， California. In： Costa and Wieczorek （eds）. Debris Flows/Avalanches： Processes， Recognition and Mitigation Reviews in Engineering Geology[M]. Geological Society of Americal， （7）：23-104.