許 強

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室(成都理工大學(xué))， 成都 610059， 中國)

0 引 言

受青藏高原隆升的影響，我國地域地質(zhì)條件極為特殊和復(fù)雜，并因此而成為世界上地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)和頻發(fā)國之一。我國地質(zhì)災(zāi)害種類多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，造成損失重。面對異常嚴(yán)峻的防災(zāi)減災(zāi)形勢，自20世紀(jì)80年代起，我國就逐步建立起了一套具有中國特色的地質(zhì)災(zāi)害防治尤其是群測群防體系，并在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用，取得顯著的成效。但是，時至如今，我們每年仍會發(fā)生數(shù)千處地質(zhì)災(zāi)害，造成數(shù)百人死亡和數(shù)十億元的直接經(jīng)濟損失，防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)依然十分繁重。我國政府和相關(guān)管理部門高度重視地質(zhì)災(zāi)害防治工作。2018年10月10日習(xí)近平總書記主持召開中央財經(jīng)委員會第3次會議，提出要大力提高我國自然災(zāi)害防治能力，并啟動“十大工程”。2019年11月29日，中共中央政治局就我國應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)進行集體學(xué)習(xí)，習(xí)近平總書記在主持學(xué)習(xí)時再次強調(diào)，要充分發(fā)揮我國應(yīng)急管理體系特色和優(yōu)勢，積極推進我國應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化。在這兩次會上，習(xí)總書記強調(diào)要“實施自然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息化工程，提高多災(zāi)種和災(zāi)害鏈綜合監(jiān)測、風(fēng)險早期識別和預(yù)報預(yù)警能力”、“提升多災(zāi)種和災(zāi)害鏈綜合監(jiān)測、風(fēng)險早期識別和預(yù)報預(yù)警能力”。2018年，新組建的自然資源部和應(yīng)急管理部先后多次召開專題會議，討論地質(zhì)災(zāi)害防治問題。自然資源部陸昊部長提出地質(zhì)災(zāi)害防治“四步”的工作方案，即研究原理，發(fā)現(xiàn)隱患，監(jiān)測隱患，發(fā)布預(yù)警。同時強調(diào)，當(dāng)前防范地質(zhì)災(zāi)害的核心需求是要搞清楚“隱患點在哪里？”，“什么時候可能發(fā)生？”。

隨著近年來科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，尤其是現(xiàn)代遙感技術(shù)、無線通訊技術(shù)以及各種感知技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識別與監(jiān)測預(yù)警已成為主動防控地質(zhì)災(zāi)害的重要手段(許強等， 2019)。尤其在監(jiān)測預(yù)警方面，近年來我國相關(guān)部門和地方政府每年投資上百億元，實施地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測預(yù)警工程，使監(jiān)測預(yù)警行業(yè)變得異常“火爆”。目前全國從事地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測預(yù)警儀器研發(fā)和項目實施的單位和企業(yè)可能達數(shù)百上千家，從業(yè)人員可能已達數(shù)十上百萬人。在巨大的利益驅(qū)動下，還有不少企業(yè)不斷涌入地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警行業(yè)。國家重視，全民關(guān)注，企業(yè)介入，對我國防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)事業(yè)來說，無疑是一件大好事。但地質(zhì)災(zāi)害防治尤其是監(jiān)測預(yù)警是一個非常專業(yè)的領(lǐng)域和行業(yè)，也是一個非常復(fù)雜且目前仍處于摸索階段的工作。目前，還有不少地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的從業(yè)人員，包括一些專業(yè)技術(shù)和管理人員，對滑坡監(jiān)測預(yù)警中的一些基本問題存在著不少誤區(qū)甚至錯誤的認(rèn)識。為此，本文結(jié)合近年來對滑坡監(jiān)測預(yù)警的科學(xué)研究和工程實踐，談?wù)剬ο嚓P(guān)問題的認(rèn)識和思考。

1 關(guān)于滑坡監(jiān)測

1.1 滑坡監(jiān)測應(yīng)強化針對性

圖 1 滑坡變形破壞過程與監(jiān)測預(yù)警途徑Fig. 1 Landslide deformation process and monitoring and warning approach

滑坡(含崩塌)是斜坡巖土體在重力以及其他外界因素(如降雨、地震、人類工程活動等)作用下，所表現(xiàn)出的一種變形破壞過程和現(xiàn)象。在斜坡發(fā)展演化過程中，力(包括重力及其他外力)是驅(qū)使斜坡發(fā)生變形破壞的內(nèi)在原因和根本動力。斜坡從出現(xiàn)變形到最終失穩(wěn)破壞的整個過程中，伴隨著滑動面的孕育與貫通，將會出現(xiàn)一系列的內(nèi)部破裂和地表宏觀變形跡象，在滑坡發(fā)生前可能還會出現(xiàn)一些臨滑征兆(圖 1)。因此，滑坡監(jiān)測工作無外乎應(yīng)從驅(qū)動力、內(nèi)部破裂、外在變形以及臨滑前兆等幾方面去開展，重點監(jiān)測相關(guān)指標(biāo)的量值及其動態(tài)變化情況。其中，驅(qū)動力既包括由巖土體自身重量產(chǎn)生的力(如土壓力、滑坡推力等)、外界環(huán)境因子及其產(chǎn)生的力(如雨量、水位(地表和地下)、水壓力(土體中的孔隙水壓力、裂隙中的間隙水壓力等)、非飽和帶的基質(zhì)吸力等)，以及巖土體與外部結(jié)構(gòu)相互作用力(如支檔結(jié)構(gòu)應(yīng)力、由滑體重力轉(zhuǎn)化的牛頓力(何滿潮， 2016)等?；略谠杏^程中，坡體巖土體會因內(nèi)部破裂而釋放能力，可通過監(jiān)測微震、聲波、次聲波等的強度和位置來揭示滑動面的發(fā)展演化過程。外在變形可通過全站儀、GNSS、裂縫計、鉆孔傾斜儀等手段監(jiān)測地表及坡體內(nèi)部的相對和絕對位移，同時通過現(xiàn)場調(diào)查可查明不同階段地表裂縫的空間發(fā)育分布情況和分期配套特征。大量的滑坡實例表明，在滑坡發(fā)生前有可能表現(xiàn)出一些臨滑征兆，如變形急劇增加、坡面不斷小崩小落，泉水變渾或流量明顯變化，動物異常等等。臨滑前兆往往被作為群測群防預(yù)警和主動撤離的重要依據(jù)。表 1結(jié)合滑坡的形成演化過程與成災(zāi)特征，給出了滑坡的主要監(jiān)測內(nèi)容、對應(yīng)的監(jiān)測儀器設(shè)備和技術(shù)方法，以及對應(yīng)的預(yù)警指標(biāo)。

表 1 滑坡的主要監(jiān)測手段及預(yù)警指標(biāo)Table 1 Main monitoring methods and alert parameters

在制定滑坡監(jiān)測方案時，首先應(yīng)通過現(xiàn)場調(diào)查和資料查閱，從地質(zhì)的角度認(rèn)清滑坡的基本特征、成因模式和機制、目前所處的變形階段、關(guān)鍵影響因素等，在此基礎(chǔ)上制定實用可行的監(jiān)測方案。監(jiān)測方案應(yīng)突出針對性，不同規(guī)模、成因、變形階段的滑坡其監(jiān)測手段和措施應(yīng)有所區(qū)別，應(yīng)重點監(jiān)測反映滑坡穩(wěn)定性和變形階段的關(guān)鍵指標(biāo)如變形、地下水位等，以及導(dǎo)致滑坡變形和影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，如降雨、地下水位和庫水位變動等。除專項調(diào)查和科研需求外，滑坡專業(yè)監(jiān)測的主要目的肯定是為預(yù)警預(yù)報提供依據(jù)，因此，在監(jiān)測方案制定時就應(yīng)明確結(jié)合擬監(jiān)測滑坡的實際情況所應(yīng)選取的預(yù)警指標(biāo)和擬采用的預(yù)警模型和判據(jù)。對于主要由自身重力作用引起的重力型滑坡，一般采用基于變形的預(yù)警模型和判據(jù)進行預(yù)警，其關(guān)鍵監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)為位移，主要監(jiān)測手段為GNSS和裂縫計，必要時輔以鉆孔傾斜儀。為了分析變形與降雨的相關(guān)性，可布設(shè)少量的雨量計或水位計。對于深層降雨型滑坡，滑坡發(fā)生變形破壞的原因為降雨入滲導(dǎo)致地下水位上升，穩(wěn)定性降低，故其一般采用雨量或地下水位預(yù)警模型進行預(yù)警，主要觀測指標(biāo)為雨量或地下水位(有明確的潛水位)。強降雨期間也容易爆發(fā)淺表層群發(fā)性滑坡，其主要成因是覆蓋層飽水導(dǎo)致流動性失穩(wěn)破壞，其重點觀測部位應(yīng)放在穩(wěn)定性相對較差或覆蓋層相對較厚、坡度較陡的區(qū)域或部位，其關(guān)鍵監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)為雨量、孔隙水壓力或含水率。強降雨誘發(fā)巖質(zhì)滑坡的成因大多為：一方面雨水快速進入滑坡后緣拉裂縫形成水頭，產(chǎn)生間隙水壓力(靜水壓力)，在滑坡后緣產(chǎn)生垂直于裂縫壁的近水平推力； 另一方面，雨水通過豎向裂縫進入底滑面，形成垂直于滑動面的揚壓力，同時還會對滑帶土產(chǎn)生軟化作用，降低其抗剪強度，多方面的綜合作用才會導(dǎo)致大型巖質(zhì)滑坡的發(fā)生。對于此類滑坡，滑坡后緣拉裂縫(拉陷槽)中的水頭高度是關(guān)鍵的監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)。對于大型水體兩岸的庫水型滑坡，庫水位變動是降低滑坡穩(wěn)定性的主要原因，同時降雨也會對滑坡穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響，因此應(yīng)重點監(jiān)測庫水位、坡體內(nèi)部地下水位的變化，輔以少量的雨量觀測。當(dāng)然，無論是重力型，還是降雨型和庫水型滑坡，重力才是滑坡的最主要驅(qū)動力，變形是滑坡最直接的表現(xiàn)，因此，任何類型的滑坡實施適量的變形監(jiān)測都是必要的。

崩塌和巖質(zhì)滑坡在其變形破壞過程中存在脆性破壞行為，釋放能量，產(chǎn)生的彈性波在固體介質(zhì)中傳播，其產(chǎn)生的位置和釋放能量的大小可用地震儀捕捉到。彈性波出露地表后在空氣中傳播可形成聲波、次聲波。人耳聽覺的頻率范圍約為20iHz～20ikHz，高于20ikHz為超聲波，低于20iHz為次聲波。因次聲波不易衰減、不易被水和空氣吸收，且因波長較長，能繞開障礙物并進行長距離傳輸，所以次聲波可作為滑坡監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)加以充分利用(朱星等， 2013； Zhu et al.，2016)。有人提出采用多普勒激光測振儀測量滑坡的固有振動頻率，并以此來評價滑坡?lián)p傷和靜摩擦力，進行滑坡(崩塌)的早期預(yù)警，取得了較好的效果(杜巖等， 2015)。

圖 2 2017年四川茂縣新磨村滑坡的InSAR監(jiān)測結(jié)果(Intrieri et al.，2018; Carl et al.，2019)Fig. 2 InSAR monitoring results of Xinmo landslide， Mao county， Sichuan in 2017(Intrieri et al.，2018; Carl et al.，2019)

1.2 監(jiān)測指標(biāo)或監(jiān)測點的數(shù)量要適度

在滑坡監(jiān)測預(yù)警實踐中，無論多重要和復(fù)雜的滑坡，也無論采用什么樣的預(yù)警模型和方法，能真正用于預(yù)警的指標(biāo)一般不超過3個，因此，在制定監(jiān)測方案時，要遵循實用性原則，不能過分追求監(jiān)測儀器設(shè)備的先進性、監(jiān)測手段的多樣性，而是要充分考慮擬采用的預(yù)警模型和方法，預(yù)警時用不到的指標(biāo)可不監(jiān)測。一般而言，滑坡監(jiān)測的基本原則或最低要求是形成一個沿滑動方向具有典型性和代表性的監(jiān)測剖面，一個監(jiān)測剖面上關(guān)鍵預(yù)警指標(biāo)的監(jiān)測點(如重力型滑坡的位移，降雨型滑坡的地下水位或孔隙水壓力)一般3～5個足以。巨大規(guī)?；蚍浅Ｖ匾幕?，可根據(jù)實際情況形成“三縱三橫”的監(jiān)測剖面。

同一滑坡在不同階段所需的監(jiān)測點數(shù)量和監(jiān)測內(nèi)容可以不一樣。在滑坡變形初期，其空間范圍、邊界和整體變形特征往往還不清楚，此階段盡可能采用簡易監(jiān)測手段，如全站儀監(jiān)測，待查清滑坡邊界后根據(jù)實際需要再采用實時自動監(jiān)測手段。深部位移監(jiān)測更應(yīng)如此。開展深部位移監(jiān)測的一個重要目的是查明滑動面的準(zhǔn)確位置。在滑動面位置未明確前，需人工通過鉆孔傾斜儀從孔口到孔底逐段連續(xù)測量，監(jiān)測一段時間待滑動面準(zhǔn)確位置確定后再采用自動測斜裝置實施自動持續(xù)監(jiān)測，否則，若直接安設(shè)自動鉆孔傾斜儀，可能會在監(jiān)測數(shù)月后連滑動面位置都難以確定。

圖 3 貴州興義市龍井村滑坡發(fā)生前GNSS與裂縫計監(jiān)測結(jié)果的對比分析Fig. 3 Monitoring results of GNSS and crack gauge of Longjing landslide， Xingyi， Guizhou

1.3 應(yīng)急監(jiān)測手段應(yīng)立足簡便快捷實用

在滑坡的應(yīng)急處置階段，一般應(yīng)采取臨時監(jiān)測和長期監(jiān)測相結(jié)合、相互補充的策略。臨時性快速監(jiān)測手段包括光學(xué)遙感、三維激光掃描儀、無人機航拍、地基SAR、以及其他便攜式簡易監(jiān)測裝置。應(yīng)急處置階段監(jiān)測的重點是盡快查明滑坡的基本變形特征，判斷其穩(wěn)定性狀況，預(yù)測發(fā)展趨勢，尤其應(yīng)避免因局部甚至大規(guī)模二次失穩(wěn)破壞造成人員傷亡，所以應(yīng)急監(jiān)測應(yīng)以變形觀測為主。在變形監(jiān)測時，一般應(yīng)將GNSS(由美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO和中國北斗4大系統(tǒng)綜合構(gòu)成，比傳統(tǒng)的GPS定位精度更高，為目前所常用)與裂縫計等常規(guī)監(jiān)測手段配合使用。通過GNSS監(jiān)測可掌握某個區(qū)域(塊)的總體變形情況，而裂縫計則可實時反映被監(jiān)測滑塊的變形情況，尤其是當(dāng)滑坡進入臨滑階段后以裂縫計的監(jiān)測成果作為預(yù)警依據(jù)會更可靠。其原因在于：

GNSS監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取必須進行星歷解算，其解算時間通常為10～30imin。換句話說，某一時刻通過GNSS獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)實際上是前10imin甚至30imin的變形結(jié)果，由此會影響滑坡預(yù)警的及時性和準(zhǔn)確性，尤其是當(dāng)滑坡已進入臨滑階段。而裂縫計等常規(guī)監(jiān)測手段卻能實時獲取現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，當(dāng)然最好是采用具自適應(yīng)調(diào)整采樣頻率功能的裂縫計。圖 3為2019年2月17日貴州興義市龍井村滑坡發(fā)生前GNSS和裂縫計的監(jiān)測結(jié)果。從圖 3可以看出，在一般變形階段，GNSS與裂縫計的監(jiān)測結(jié)果具有很好的一致性(因兩種手段監(jiān)測的起始時間不同導(dǎo)致位移量值有差異，但變形趨勢一致)，但到臨滑階段，裂縫計的累計位移急劇增加，滑坡發(fā)生前裂縫計的曲線已近直立，切線角已接近90°，為滑坡紅色預(yù)警信息的及時發(fā)出提供了重要依據(jù)； 而GNSS監(jiān)測值雖然也在增加，但其增幅明顯要緩慢得多，兩者的變形趨勢出現(xiàn)明顯差異。2018年11月金沙江白格滑坡應(yīng)急監(jiān)測預(yù)警和貴州的多次崩塌監(jiān)測預(yù)警都顯示出類似的監(jiān)測結(jié)果。對于突發(fā)性滑坡、崩塌而言，如果僅依靠GNSS監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)警可能導(dǎo)致漏報，在實際監(jiān)測預(yù)警中要倍加注意。有人認(rèn)為(杜巖等， 2015)，滑坡固有振動頻率比位移更加敏感，且其可對滑坡?lián)p傷做出定量判斷，可在滑坡還未真正進入臨滑階段就能識別出滑坡的危險性，這方面的研究成果值得關(guān)注。

在滑坡應(yīng)急處置階段，地基SAR也是一種很實用的監(jiān)測手段，其優(yōu)點在于：一是快速監(jiān)測，只要能將儀器設(shè)備搬運到現(xiàn)場(其體積較大)，立馬就可開展監(jiān)測； 二是面狀非接觸式監(jiān)測，將地基SAR架設(shè)到通視條件良好的滑坡體對岸(最遠距離可達4ikm)，就可對整個滑坡區(qū)進行掃描性面狀監(jiān)測，獲取監(jiān)測區(qū)整體變形信息，據(jù)此掌握滑坡的分區(qū)變形特征及差異。對某些關(guān)鍵點利用多次監(jiān)測成果的時間序列分析，可獲取與常規(guī)點狀監(jiān)測類似的位移-時間曲線，掌握變形隨時間的動態(tài)變化規(guī)律。三是全天候監(jiān)測，SAR基本不受氣候條件限制，可全天候持續(xù)觀測。但值得注意的是，空氣中水汽對SAR監(jiān)測結(jié)果的解算具有顯著的影響，在監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理時若不考慮這一因素很容易產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識甚至誤判。

圖 4 利用地基SAR監(jiān)測新磨村滑坡 西側(cè)變形體及監(jiān)測點分布圖Fig. 4 Monitoring locations on the west unstable rock mass of Xinmo landslide by GBSAR

圖 5 新磨村滑坡西側(cè)變形體代表性 監(jiān)測點的變形-時間曲線圖Fig. 5 Displacement monitoring curve of the west unstable rock mass in Xinmo landslide by GBSAR

例如，在2017年6月24日四川茂縣新磨村滑坡發(fā)生后，為確?；露逊e區(qū)應(yīng)急搜救作業(yè)人員的安全，相關(guān)部門第一時間采用地基SAR對整個滑坡區(qū)尤其是右側(cè)已發(fā)生明顯位移的“西側(cè)變形體”的變形情況進行密切監(jiān)控。圖 4和圖 5為從地基SAR監(jiān)測成果中抽取的一些關(guān)鍵的監(jiān)測成果(許強等， 2017)。從圖 5可以看出，受水汽的影響，其位移-時間曲線呈現(xiàn)出周期性變化的特點，白天變形減小，夜晚變形增加，即使是非常穩(wěn)定的P27、P28監(jiān)測點，也是如此，說明存在因水汽影響而造成的解算誤差。對SAR數(shù)據(jù)進行分析處理時理應(yīng)作大氣校正，但目前關(guān)于地基SAR的大氣校正方法還不夠成熟。在2018年11月金沙江白格滑坡應(yīng)急處置階段，地基SAR監(jiān)測結(jié)果也曾出現(xiàn)類似的問題，地質(zhì)分析認(rèn)為非常穩(wěn)定的坡腳基巖山體，地基SAR監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)了明顯變形，當(dāng)時現(xiàn)場專家還為此產(chǎn)生過較大的爭論和分歧，但其實也是因沒消除水汽影響的誤差造成的。

地基SAR因儀器設(shè)備價格昂貴，且需人員現(xiàn)場值守，其主要適用于應(yīng)急階段的監(jiān)測，并不建議作為常規(guī)監(jiān)測手段使用。

1.4 突發(fā)型滑坡監(jiān)測應(yīng)采取特殊的采樣機制

圖 6 2017年以來通過專業(yè)監(jiān)測獲得的滑坡位移-時間曲線Fig. 6 Monitored displacement and time curve since 2017 CJ、DC、JJ均為甘肅黑方臺黃土滑坡監(jiān)測成果，CJ為陳家區(qū)段滑坡，DC為黨川區(qū)段滑坡，JJ為焦家區(qū)段滑坡； XY為貴州興義順層巖質(zhì)滑坡， YMD為貴州楊莫洞巖質(zhì)滑坡(崩塌)，其后為監(jiān)測點編號， LF*為裂縫計及編號； 括號內(nèi)的時間為滑坡實際發(fā)生時間

我們通過對已有滑坡變形監(jiān)測資料的歸納總結(jié)，結(jié)合物理模擬試驗，曾根據(jù)滑坡位移-時間曲線特征，將滑坡分為穩(wěn)定型、漸變型、突發(fā)型3類(許強， 2012)，近期對多個滑坡的實際觀測結(jié)果進一步證實了這一認(rèn)識。圖 6為多起甘肅黑方臺黃土滑坡和兩起貴州巖質(zhì)滑坡的位移-時間曲線。為了重點分析加速變形階段特征，圖 6只顯示了滑坡加速變形階段的監(jiān)測結(jié)果。圖 6表明，不同滑坡在加速變形階段所經(jīng)歷的時間長短具有較大的差異，其中最長接近43id，即2017年10月1日發(fā)生的黨川4號滑坡(圖中編號③)。而最短時間不到8imin，即圖中2015年9月20日發(fā)生的陳家8號滑坡(編號①)。該滑坡從2015年8月13日開始出現(xiàn)變形，隨后變形緩慢增加甚至處于基本停滯狀態(tài)，但從20日22：44分開始變形急劇增長， 22：52分滑坡發(fā)生(亓星等， 2018； 許強等， 2019b)。圖 6的監(jiān)測數(shù)據(jù)是通過具有自動變頻采樣功能的裂縫計獲取的，在變形加快時其采樣時間間隔會自動縮短，由此獲取加速尤其是臨滑階段完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)，而在平時變形變化較小時采樣間隔會自動加大(Zhu et al.，2017)。如果采用傳統(tǒng)的等間隔采樣(采樣間隔通常設(shè)定為10imin、30imin甚至更長，因持續(xù)密集采樣會出現(xiàn)供電和無線傳輸問題)，很難獲取到圖 6中臨滑階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，或者本來是平滑的變形曲線因采樣間隔過大而出現(xiàn)突變點(亓星等， 2018； 許強等， 2019b)。

強降雨誘發(fā)的淺表層滑坡，臨空條件較好的巖質(zhì)滑坡，以及崩塌等從出現(xiàn)明顯變形到滑坡發(fā)生所經(jīng)歷的時間一般相對較短，變形具有明顯的突發(fā)性。飽水的顆粒介質(zhì)(如黃土、花崗巖風(fēng)化砂、尾礦庫等)在一定條件下可因靜態(tài)液化產(chǎn)生突發(fā)的潰散性失穩(wěn)破壞(許強等， 2016)。因此，對于具有突發(fā)性失穩(wěn)破壞特征的滑坡和崩塌，建議采用具自動變頻采樣功能的監(jiān)測設(shè)備，否則可能根本就捕捉不到臨滑階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，直接影響預(yù)警工作。

2 關(guān)于滑坡預(yù)警

當(dāng)前，還有不少地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警專業(yè)技術(shù)人員和管理人員將地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測預(yù)警誤以為專業(yè)監(jiān)測，認(rèn)為在地質(zhì)災(zāi)害隱患點上安裝一些監(jiān)測儀器設(shè)備，能獲取到現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖像就完成任務(wù)了。事實上，監(jiān)測與預(yù)警完全是兩回事。監(jiān)測是指通過天-空-地等手段，獲取和感知表征滑坡穩(wěn)定性的一些參數(shù)和指標(biāo)，尤其是動態(tài)變化情況； 而預(yù)警則是根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果在滑坡即將發(fā)生前通過一定的方式和途徑(如警報、短信、電話等)向受滑坡威脅人員發(fā)送警示信息，以便于啟動相關(guān)預(yù)案或撤離，保證人員生命安全。監(jiān)測僅是手段，預(yù)警才是目的。因此，除應(yīng)重視地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測儀器研發(fā)和隱患點的專業(yè)監(jiān)測外，更應(yīng)高度重視地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作，尤其是各種監(jiān)測數(shù)據(jù)(包括氣象、地質(zhì)災(zāi)害及其監(jiān)測數(shù)據(jù)等)的收集整理和分析，研究和建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型和判據(jù)，研發(fā)地質(zhì)災(zāi)害實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，并通過業(yè)務(wù)化運行不斷完善升級。

滑坡預(yù)警主要包括區(qū)域性氣象預(yù)警和單體預(yù)警兩大類。區(qū)域性氣象預(yù)警是通過對某區(qū)域歷史降雨過程及實際誘發(fā)滑坡情況的統(tǒng)計分析建立基于臨界雨量的統(tǒng)計(經(jīng)驗)預(yù)警模型，這是目前國際上研究最多、應(yīng)用最廣的預(yù)警方法。但氣象預(yù)警只能作大范圍趨勢性和提示性預(yù)警，并不能對某一具體滑坡是否發(fā)生以及什么時候發(fā)生作出具體預(yù)警，其主要作用是指導(dǎo)強降雨過程發(fā)生前的地質(zhì)災(zāi)害群測群防工作。單體預(yù)警是指通過在某些危險性較大的滑坡隱患點安設(shè)專業(yè)監(jiān)測設(shè)備，并通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時分析處理，在滑坡發(fā)生前一定時間內(nèi)發(fā)出警示信息，提醒受滑坡威脅人員主動避讓撤離，以保證生命安全。對我國大陸而言，每年由強降雨引發(fā)的群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害和大型單體地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失都很嚴(yán)重，所以兩方面的預(yù)警工作都很重要和必要。但不同地區(qū)根據(jù)災(zāi)害爆發(fā)特點可有所側(cè)重。如沿海地區(qū)主要以由伴隨臺風(fēng)的強降雨天氣引發(fā)的淺表層群發(fā)性災(zāi)害為主，而在西部山區(qū)造成重大人員傷亡的主要為大型重力型滑坡或其他因素(如強降雨、人類工程活動)引發(fā)的大型地質(zhì)災(zāi)害，因此，前者應(yīng)以區(qū)域性氣象預(yù)警為主，后者則應(yīng)將預(yù)警的重心放在大型單體災(zāi)害上。

2.1 滑坡氣象預(yù)警需更加精細(xì)化

氣象預(yù)警在歐洲的一些多災(zāi)國家(如意大利)、日本、美國以及中國臺灣、中國香港等國家和地區(qū)已得到普遍應(yīng)用(Angeli et al.，2000; Crosta et al.，2002； Sassa et al.，2009)。中國的臺灣和香港地區(qū)已積累了30余年的氣象觀測數(shù)據(jù)和強降雨期間發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害資料，分區(qū)、分類建立了氣象預(yù)警模型，研發(fā)了實時氣象預(yù)警系統(tǒng)，并根據(jù)新的降雨事件及其誘發(fā)災(zāi)害情況，不斷修正完善預(yù)警模型，升級預(yù)警系統(tǒng)，其氣象預(yù)警系統(tǒng)已在實際防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮著重要作用。比如中國香港自1977年成立土力工程處以來，一直致力于地質(zhì)災(zāi)害(香港地區(qū)稱之為山泥傾瀉)防治工作，通過幾十年的強降雨過程數(shù)據(jù)及實際發(fā)生滑坡的統(tǒng)計分析，建立了適宜于中國香港的氣象預(yù)警模型，研發(fā)了山泥傾瀉警報系統(tǒng)，并對公眾開放。目前中國香港已在使用第5代氣象預(yù)警模型進行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，并取得了顯著的防災(zāi)減災(zāi)效果(Wong et al.，2014)?？陀^地講，我國大陸在氣象預(yù)警方面與國際差距還較大，究其原因，主要問題在于：(1)我國幅員遼闊，不同區(qū)域、不同類型的地質(zhì)災(zāi)害都具有不同的特點，需要分區(qū)、分類、分層次構(gòu)建預(yù)警模型，確定雨量閾值，其工作量和難度很大。(2)我國大陸開展系統(tǒng)性雨量監(jiān)測的時間較短，再加上氣象和地質(zhì)災(zāi)害分屬不同部門管理，條塊分割和信息不共享導(dǎo)致對歷史降雨和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的積累都很少，缺乏足夠的用于構(gòu)建統(tǒng)計預(yù)警模型的資料和數(shù)據(jù)。(3)相關(guān)管理部門對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作重視不夠，同時，資料數(shù)據(jù)與研究工作相分離，具有較強研究能力的科研院所不掌握相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，而掌握資料和數(shù)據(jù)的行政管理部門和業(yè)務(wù)部門又不具備足夠的研究能力，導(dǎo)致相關(guān)工作難以持續(xù)深入開展。

自2003年起，中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院與中國氣象局國家氣象中心等單位共同組建研究團隊，開展全國地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警技術(shù)方法研究，提出了我國地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警的隱式統(tǒng)計預(yù)警、顯式統(tǒng)計預(yù)警和動力預(yù)警方法，并采用臨界降雨判據(jù)方法(隱式統(tǒng)計)建立了中國第一代國家級地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，隨后又對中國大陸分區(qū)建立了顯式統(tǒng)計預(yù)警模型，研發(fā)了第二代國家級地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，相關(guān)工作對支撐我國的地質(zhì)災(zāi)害群測群防工作發(fā)揮了重要作用(劉傳正等， 2004，2009)。目前，浙江、四川、重慶、貴州、甘肅等多個省市都已開展了地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警服務(wù)(楊寅等， 2019)，并取得顯著的防災(zāi)減災(zāi)效果。但我國的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警工作離防災(zāi)減災(zāi)的實際需求還有很大的差距，今后應(yīng)重點開展以下幾方面的工作：

(1)氣象部門與地質(zhì)災(zāi)害業(yè)務(wù)管理部門通力協(xié)作，對歷史氣象資料及相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害資料進行系統(tǒng)地收集整理和分析研究，構(gòu)建科學(xué)的氣象預(yù)警模型。整合共享氣象、自然資源、水利等部門的降雨觀測站和觀測資料，并實現(xiàn)氣象部門氣象預(yù)報與實際雨量觀測數(shù)據(jù)與自然資源、應(yīng)急管理、水利等部門的無縫對接和實時共享，使氣象預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)真正能實際指導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)工作。氣象部門應(yīng)加強地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)多普勒雷達的布設(shè)，提高氣象預(yù)報精準(zhǔn)度和時效性，進一步提升氣象預(yù)警能力和水平。

(2)我國大陸目前的氣象預(yù)警都偏宏觀和粗糙，科學(xué)性不夠。各省市應(yīng)組織力量，研究和建立分級(國家、省、市(區(qū))、縣等)、分區(qū)(按氣象和地質(zhì)災(zāi)害形成條件分區(qū))、分類(按地質(zhì)災(zāi)害類型、成因模式)的氣象預(yù)警模型，使氣象預(yù)警逐步向精細(xì)化發(fā)展，提升氣象預(yù)警服務(wù)的實用性。中國香港的陸地面積僅一千余平方公里，但其針對災(zāi)害形成條件劃分了3個區(qū)，建立了分區(qū)預(yù)警模型，預(yù)警精度和準(zhǔn)確性得到大幅提高。

2.2 單體滑坡預(yù)警

在我國大陸，造成重大人員傷亡和廣泛社會影響的滑坡事件還主要是單體大型滑坡，因此要高度重視單體滑坡的預(yù)警工作。從成因來講，滑坡又可分為重力型、降雨型和地震型3大類。目前因地震本身都還不能預(yù)報，所以地震型滑坡預(yù)警還不現(xiàn)實。理論上講，滑坡就是斜坡巖土體在重力作用不斷變形直至失穩(wěn)破壞的過程，因此不管是哪類滑坡，重力都是促使滑坡發(fā)生的主要作用力，是內(nèi)因； 地震、降雨、人類工程活動等僅是外在促發(fā)因素，為外因。

2.2.1 應(yīng)通過風(fēng)險評估和排序確定重點監(jiān)測預(yù)警對象

自20世紀(jì)90年代起，我國先后開展了系統(tǒng)全面的縣市地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查和多輪針對災(zāi)害隱患的“拉網(wǎng)式、地毯式”排查，已發(fā)現(xiàn)近30萬處地質(zhì)災(zāi)害隱患點。但從近年來災(zāi)害的實際發(fā)生情況來看，實際存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點應(yīng)該遠不止30萬處這個數(shù)目。要對如此眾多的地質(zhì)災(zāi)害隱患點都實施專業(yè)監(jiān)測預(yù)警，既不現(xiàn)實，也沒必要。地質(zhì)體演化的時間尺度與人類完全不在一個量級，地質(zhì)年代一般以萬年作為計量單位，而人類一般是以年、天為計量單位。地質(zhì)體的發(fā)展演化一般需要歷經(jīng)很長時間，出現(xiàn)隱患并不一定很快就會成災(zāi)。同時，目前通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)的隱患點中大多數(shù)的成災(zāi)風(fēng)險并不高(規(guī)模小，影響人員少)，依靠群測群防就可很好地加以防控。因此，專業(yè)監(jiān)測預(yù)警的重點應(yīng)放在近年內(nèi)可能成災(zāi)并造成人員傷亡和重大財產(chǎn)損失的滑坡上。因此，可以通過對已發(fā)現(xiàn)隱患點進行定量風(fēng)險評估和排序，然后對高風(fēng)險隱患點實施專業(yè)監(jiān)測預(yù)警，這一作法已在中國香港起到非常好的效果。中國香港對6萬處人工邊坡在詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上進行編目入庫和定量風(fēng)險評估及排序。按風(fēng)險評估和排序結(jié)果，每年投資10億元左右治理300處高風(fēng)險滑坡。通過20多年的努力已治理完前10%的高風(fēng)險滑坡，使災(zāi)害總體風(fēng)險降低了75%。因此，我們應(yīng)將重點放在高風(fēng)險隱患點上，通過工程治理、監(jiān)測預(yù)警、避讓搬遷等手段，消除高風(fēng)險點的隱患，使整體風(fēng)險大大降低。

2.2.2 閾值預(yù)警遭遇的困境

對于單體滑坡，目前國際上最常用的預(yù)警方法為閾值預(yù)警，也即通過統(tǒng)計分析或根據(jù)各滑坡的實際情況給出一個閾值(臨界值)，一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)達到這個閾值即發(fā)出警示信息。降雨型滑坡一般采用雨量閾值進行預(yù)警，而重力型滑坡則主要采用位移(變形)閾值進行預(yù)警。但大量滑坡監(jiān)測結(jié)果表明，不同物質(zhì)組成(土質(zhì)、巖質(zhì)、土巖混合等)、不同規(guī)模(從數(shù)立方米到數(shù)十億立方米)、不同成因類型的滑坡，其變形閾值的差異非常大。一些滑坡發(fā)生前累計位移僅數(shù)厘米，而有些滑坡累計位移已達數(shù)十米仍未整體失穩(wěn)破壞，表明不同滑坡并不存在統(tǒng)一的閾值，由此給閾值預(yù)警帶來極大的困難。在滑坡監(jiān)測預(yù)警實踐中，不得已時就只能結(jié)合滑坡的實際情況初略地估算一個閾值，更簡單的作法是不管滑坡的類型和規(guī)模大小，設(shè)定統(tǒng)一的預(yù)警閾值，如現(xiàn)常用的變形速率閾值為20～30imm·d-1?！伴撝殿A(yù)警法”雖然在我國的防災(zāi)減災(zāi)工作中取得了顯著的成效，但隨著監(jiān)測點的不斷增多，其較高的誤報、漏報率可能會對人們生產(chǎn)生活造成干擾，并產(chǎn)生“狼來了”的負(fù)面影響，應(yīng)研究和尋求新的滑坡預(yù)警方法。

2.2.3 基于宏觀變形規(guī)律的單體滑坡預(yù)警方法

從圖 6可看出，滑坡尤其是重力型滑坡的位移-時間曲線基本都滿足日本學(xué)者齋藤提出的3階段變形規(guī)律(許強等， 2008； 許強， 2012)。同時，滑坡進入加速變形階段是滑坡發(fā)生的前提，可作為滑坡預(yù)警的重要依據(jù)。為滿足預(yù)警需要，我們對滑坡的加速變形階段進行了細(xì)分，并給出了基于變形的滑坡4級綜合預(yù)警判據(jù)(圖 7)(許強等， 2014， 2019a)。為了使圖 7的預(yù)警體系能真正用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工程實踐，基于WebGL的三維數(shù)字地球，研發(fā)了“地質(zhì)災(zāi)害實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”，實現(xiàn)了現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、遠程無線傳輸、數(shù)據(jù)實時自動分析處理、預(yù)警級別自動劃分和預(yù)警信息自動發(fā)送等功能，基本實現(xiàn)了滑坡的實時自動預(yù)警。該系統(tǒng)自2017年以來，已6次成功預(yù)警甘肅黑方臺黃土滑坡， 2次成功預(yù)警貴州巖質(zhì)滑坡(Fan et al.，2019)。在2018年11月金沙江白格滑坡-堰塞湖應(yīng)急處置過程中，現(xiàn)場專家組直接將該系統(tǒng)接入應(yīng)急處置現(xiàn)場，對幾次小規(guī)?？逅鞒鎏崆邦A(yù)警，保證了施工安全(許強等， 2018)。目前，該系統(tǒng)已作為貴州省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)化系統(tǒng)，對上千處地質(zhì)災(zāi)害隱患進行實時自動監(jiān)控。目前正在將該系統(tǒng)部署到四川，開展地質(zhì)災(zāi)害實時自動監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)化運行。

圖 7 基于變形觀測的滑坡4級綜合預(yù)警Fig. 7 Outline of the four-level comprehensive warning for landslide based on the deformation observation

圖 8 2019年貴州興義市龍井村滑坡監(jiān)測點分布圖與裂縫計監(jiān)測結(jié)果Fig. 8 Monitoring devices distribution and monitoring results of crack gaugea. 監(jiān)測點分布圖， b. 裂縫計監(jiān)測結(jié)果； C. 裂縫計， GP. GNSS， R. 雨量計， T. 傾斜儀

若在滑坡體上同時布設(shè)了多個監(jiān)測點，預(yù)警時究竟應(yīng)以哪一個點的監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)？這是經(jīng)常有人咨詢的問題。事實上，大量滑坡監(jiān)測結(jié)果表明，在滑坡變形初期，滑坡區(qū)各部位變形往往會各自為政，各監(jiān)測點的位移矢量方向和大小差別明顯，但一旦滑坡進入加速變形階段，此時滑動面已基本貫通，地表邊界裂縫也已貫通和圈閉，滑坡區(qū)便會以滑動塊體形式整體滑動，變形也由原來的無序趨于有序，此時盡管各監(jiān)測點的量值會有所差別，但其位移矢量方向?qū)②呌谝恢?，位?時間曲線形態(tài)和趨勢也會趨同，因此，此時滑坡區(qū)任何一點的監(jiān)測數(shù)據(jù)均可作為預(yù)警依據(jù)，根據(jù)不同監(jiān)測點的預(yù)警結(jié)果不會有太大的差別。

對于單體降雨型滑坡，國際上通用的作法是以雨量作為主要預(yù)警指標(biāo)。但我們的研究表明，以地下水位和變形共同作為預(yù)警指標(biāo)會大大提高預(yù)警的準(zhǔn)確性。其原因在于：(1)已有的監(jiān)測結(jié)果表明，不同季節(jié)和時段，巖土體的降雨入滲系數(shù)是存在差別的，在非汛期土體含水率較低的情況下降雨入滲系數(shù)要高于汛期，因此，同一降雨過程若發(fā)生在不同時期，其導(dǎo)致滑坡體內(nèi)地下水位的變化量可能會存在較大差異； 另一方面，不同地區(qū)因其物質(zhì)組成和地形坡度不同，降雨入滲系數(shù)也有較大差異。因此，對單體滑坡而言，直接量測地下水位遠比監(jiān)測降雨量要可靠和實用得多。(2)地下水位直接影響滑坡的穩(wěn)定性，結(jié)合地下水位觀測成果，可直接計算出在降雨過程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)的動態(tài)變化情況，若將穩(wěn)定性系數(shù)K=1作為預(yù)警判據(jù)，很容易根據(jù)地下水位觀測結(jié)果建立滑坡預(yù)警判據(jù)(Xu et al.，2016)。而通過雨量監(jiān)測成果評價滑坡穩(wěn)定性，不僅過程復(fù)雜，可靠性也較差。(3)降雨型滑坡一般具有較強的突發(fā)性。例如， 2019年7月23日貴州水城縣雞場鎮(zhèn)滑坡發(fā)生后，通過InSAR分析，發(fā)現(xiàn)滑坡發(fā)生前1id(事后獲取了7月22日的哨兵雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù))滑坡區(qū)基本無變形跡象，表明滑坡發(fā)生前經(jīng)歷的變形時間不超過1id。當(dāng)然，若在滑坡區(qū)內(nèi)安設(shè)有地面變形觀測設(shè)備，一定能監(jiān)測到滑坡從變形到失穩(wěn)破壞的全過程，并提前作出預(yù)警。因此，對于降雨型滑坡，通過變形和地下水觀測結(jié)果開展綜合預(yù)警要比僅基于雨量預(yù)警有效得多。后面將會談到，對突發(fā)性很強的滑坡而言，若僅依靠變形觀測來預(yù)警有時可能會漏報或因提前預(yù)警太短而不再具有防災(zāi)實際意義。

2.2.4 應(yīng)根據(jù)滑坡所處變形階段判別滑坡的危險性

近年來，國家和各省市都高度重視地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測預(yù)警工作，每年投入大量的經(jīng)費用于實施地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測預(yù)警工程。若已實施專業(yè)監(jiān)測的災(zāi)害點造成重大人員傷亡而未提前作出預(yù)警，將會追究相關(guān)責(zé)任。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學(xué)準(zhǔn)確地提前預(yù)警，顯得異常重要和必要。為此，專業(yè)監(jiān)測人員必須要學(xué)會如何分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果判斷滑坡的穩(wěn)定性狀況、所處的變形階段以及危險性，尤其應(yīng)在滑坡發(fā)生前應(yīng)發(fā)出警示信息?，F(xiàn)就如何分析評判滑坡的危險性，并在滑坡發(fā)生前提前預(yù)警談幾點體會。

圖 9 貴州某滑坡的變形監(jiān)測成果Fig. 9 Monitoring results of a landslide in Guizhoua. 貴州某滑坡的航拍影像與監(jiān)測點分布； b. 滑坡區(qū)代表性監(jiān)測點的位移-時間曲線

前已述及，滑坡尤其是重力型滑坡的變形遵循齋藤提出的3階段變形規(guī)律，尤其是滑坡發(fā)生前一定會經(jīng)歷加速變形階段，這些特征可作為判斷滑坡危險性和預(yù)警的主要依據(jù)和基本遵循。這是我們通過對國內(nèi)外數(shù)十處具有較完整變形監(jiān)測曲線滑坡的分析研究，并結(jié)合物理和數(shù)值模擬得到的基本認(rèn)識，也是經(jīng)過數(shù)十處滑坡應(yīng)急處置“實戰(zhàn)”的檢驗和驗證(許強等， 2008， 2015)，圖 2、圖 6、圖 8所示的滑坡位移-時間曲線也充分證明了這一認(rèn)識的科學(xué)合理性。即使是滑面傾角高達47°的順層巖質(zhì)滑坡(圖 4)，InSAR監(jiān)測結(jié)果也顯示其在滑坡發(fā)生前的一段時間內(nèi)也呈現(xiàn)出明顯的加速變形特征(圖 2b)； 圖 6中不少為具有靜態(tài)液化機制的黃土滑坡，滑前加速變形特征更為顯著。因此，在滑坡預(yù)警實踐中，尤其對于重力型滑坡，我們應(yīng)主要通過位移-時間曲線特征實施預(yù)警，而不是依靠位移閾值來預(yù)警。具體作法是根據(jù)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，作出變形速率-時間曲線和累計位移-時間曲線，然后根據(jù)這兩條曲線綜合判斷滑坡所處變形階段，在未進入加速變形階段前，即使變形速率較大(例如每天數(shù)厘米甚至十厘米以上)也不會發(fā)生滑坡，但一旦進入加速變形階段，預(yù)示著滑坡遲早會發(fā)生。在滑坡監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急處置實踐中，一定要抓住“加速變形”這一“牛鼻子”。即使像三峽庫區(qū)受周期性庫水位升降影響，滑坡的位移-時間曲線呈階躍型變化(許強等， 2008)，也可通過數(shù)學(xué)方法去掉周期性變化成分，通過趨勢性位移-時間曲線來分析判斷滑坡是否已進入加速變形階段，并據(jù)此判別滑坡的危險性(Zhu et al.，2018)。

當(dāng)然，上述分析思路和結(jié)論只適用于常規(guī)條件，穩(wěn)定性不高的滑坡若遭遇強降雨、強震、強烈的人類工程活動等“超前強擾”(許強等， 2002)，即使之前沒有任何變形跡象也可能突發(fā)性失穩(wěn)破壞，因此，在滑坡監(jiān)測預(yù)警過程中應(yīng)充分考慮滑坡可能會遭遇的“強擾”因素。

圖 10 2019年2月28日甘肅黑方臺某黃土滑坡變形監(jiān)測與預(yù)警成果Fig. 10 Monitoring results and warning message of loess landslide in Heifangtai terrace of Gansu occurred on February 28， 2019a. 滑坡發(fā)生前的變形速率和累計位移-時間曲線切線角動態(tài)變化圖； b. 滑坡臨滑階段的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)； c. “地質(zhì)災(zāi)害實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”自動發(fā)送的滑坡紅色預(yù)警信息

2.2.5 強突發(fā)性滑坡提前預(yù)警難度大

以上基于宏觀變形規(guī)律的滑坡預(yù)警思路和方法，并不適用于突發(fā)性非常強的滑坡預(yù)警。例如，網(wǎng)上曾以“驚險瞬間!甘肅一村莊突發(fā)山體滑坡，半座山傾瀉而下”(https：∥v.qq.com/x/page/z0843ci1ms7.html)報道了2019年2月28日甘肅黑方臺焦家發(fā)生的一處滑坡視頻。經(jīng)查證，我們曾在該滑坡區(qū)安裝了一套裂縫計，完整記錄了滑坡變形及失穩(wěn)破壞過程(圖 10)。從圖 10可以看出，滑坡發(fā)生前的一段時間內(nèi)其變形速率基本沒太大變化，根據(jù)累計位移-時間曲線得到的切線角表明， 2月27日20時26分切線角為60°， 28日13時25分切線角增長到75°，根據(jù)圖 7的判定標(biāo)準(zhǔn)還未達到橙色預(yù)警級別，但13時27分2秒切線角突然增加到85°，達到紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，“地質(zhì)災(zāi)害實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”隨即自動發(fā)出了紅色預(yù)警，但當(dāng)預(yù)警信息到達相關(guān)人員手機時已是13時28分(圖 10c)。從圖 10b的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，滑坡實際上已于13是27分18秒發(fā)生，現(xiàn)場設(shè)備被損毀，傳輸中斷。也就是說，從滑坡達到紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)到滑坡發(fā)生僅經(jīng)歷了16is，預(yù)警信息對防災(zāi)減災(zāi)已無實際意義。從圖 10b可以看出， 13時27分09秒至10秒僅1秒時間內(nèi)位移從637.7imm突然增長到807.5imm，到27分17秒時，位移更是急劇增長到1790.4imm，隨后滑坡發(fā)生，表現(xiàn)出非常強的突發(fā)性。

研究表明，圖 10及圖 6中的一些滑坡之所以表現(xiàn)出強烈的突發(fā)性，其原因在于粉質(zhì)黃土具有一定的液化能力，在一定條件下可發(fā)生靜態(tài)液化(Xu et al.，2018; Liu et al.，2019)。因液化導(dǎo)致的滑坡一般都會表現(xiàn)出突發(fā)性。

物理模擬試驗結(jié)果表明(范宣梅等， 2008)，在由近水平砂泥巖互層組成的紅層地區(qū)平推式滑坡，當(dāng)后緣拉裂縫(拉陷槽)中的水位未達到啟動滑坡的臨界水位時，斜坡巖體基本不發(fā)生位移，一旦啟動滑動將非常迅速，也會表現(xiàn)出顯著的突發(fā)性。

對于具有很強突發(fā)性的滑坡，基于宏觀變形規(guī)律的監(jiān)測預(yù)警方法就無能為力了，應(yīng)結(jié)合地下水位、雨量等指標(biāo)的觀測建立預(yù)警判據(jù)，同時還要研究滑坡的形成條件和成因機制，從源頭上消除引發(fā)滑坡的外在因素(如通過排水措施主動降低地下水位)，才能有效防范此類滑坡災(zāi)害。

3 主要認(rèn)識和結(jié)論

本文結(jié)合滑坡監(jiān)測預(yù)警實踐和科學(xué)研究，對目前在滑坡監(jiān)測預(yù)警實踐中常遇到的問題或疑惑進行了梳理和思考，主要有以下方面的認(rèn)識：

(1)盡管目前滑坡監(jiān)測的手段和技術(shù)方法很多，但能真正在預(yù)警中發(fā)揮實際作用的也就幾種，最常用的預(yù)警指標(biāo)為位移、雨量、地下水。當(dāng)滑動面貫通(一般對應(yīng)滑坡進入加速變形階段)后，滑坡區(qū)巖土體會沿滑動面整體滑動，整個滑坡區(qū)變形表現(xiàn)出明顯的有序性和一致性，因此，并不是布設(shè)的監(jiān)測點越多、所使用的監(jiān)測手段越多就越有效?；卤O(jiān)測方案設(shè)計要突出針對性、實用性，同時要以為預(yù)警提供依據(jù)為目的，不能為監(jiān)測而監(jiān)測。不少滑坡變形表現(xiàn)出一定的突發(fā)性，尤其是小規(guī)模滑塌、崩塌更是如此，應(yīng)盡可能采用具有自動變頻采樣功能的監(jiān)測裝置，否則很難獲取全過程尤其是臨滑階段完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)，直接影響預(yù)警工作。在應(yīng)急搶險和處置階段，應(yīng)將臨時監(jiān)測與長期監(jiān)測有機結(jié)合，同時要充分利用現(xiàn)代遙感、測繪技術(shù)和簡易監(jiān)測裝置，快速獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(2)滑坡監(jiān)測和預(yù)警是兩項完全不同的工作，不能混同。監(jiān)測僅是手段，預(yù)警才是目的，所以不僅要重視監(jiān)測儀器設(shè)備研發(fā)和工程項目實施，更應(yīng)重視預(yù)警方面的科學(xué)研究，沒有適用的、針對性的預(yù)警模型和判據(jù)，實施再多的監(jiān)測工程也不能解決防災(zāi)實際問題。滑坡預(yù)警主要包括區(qū)域性氣象預(yù)警和單體預(yù)警兩大類，兩者的預(yù)警思路和技術(shù)方法具有明顯的差別，也不能混同。當(dāng)前，我國大陸的氣象預(yù)警還偏于宏觀和粗糙，應(yīng)逐漸建立分級、分區(qū)、分類氣象預(yù)警模型，研發(fā)實時自動的氣象預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品，使氣象預(yù)警在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮更大作用。

(3)不同滑坡并不存在統(tǒng)一的預(yù)警閾值，但又很難獲知每個滑坡的預(yù)警閾值。因此，隨著監(jiān)測點的不斷增多，閾值預(yù)警所產(chǎn)生的高誤報和漏報率將會對預(yù)警工作產(chǎn)生負(fù)面影響?；戮哂衅淦者m性的宏觀變形特征和規(guī)律，根據(jù)滑坡的時間-空間變形規(guī)律建立綜合預(yù)警體系可大大提高滑坡預(yù)警的準(zhǔn)確性，其已被多次成功預(yù)警案例所證實。對于降雨型滑坡，相比于傳統(tǒng)主要基于雨量的預(yù)警方法，采用將變形和地下水位(降雨)有機結(jié)合的綜合預(yù)警應(yīng)該可大大提高預(yù)警的精度和準(zhǔn)確性。

(4)基于變形的預(yù)警思路并不適用于突發(fā)性很強的滑坡，應(yīng)以地下水位、雨量等指標(biāo)進行預(yù)警，同時要研究滑坡的形成條件和成因機制，從源頭上消除誘發(fā)滑坡的外在因素，才能有效防范突發(fā)性滑坡災(zāi)害。