國土資源系統地質災害防治科技創新成果巡禮
來源:中國礦業報 時間:2016-09-08 16:04
地質災害減災防災是世界難題。我國是世界上地質災害最嚴重的國家之一。近年來,極端天氣、地震等因素誘發大量地質災害,給人民群眾的生命財產造成了嚴重損失。
據統計,在每年的自然災害傷亡中,由地質災害造成的傷亡人數占總數的1/3,而由于極端天氣、地震,加上人類工程活動增強而引發的重大滑坡災害造成的群死群傷是重中之重。
“十二五”期間,在生態地質環境與地質災害防治領域,國土資源部組織實施了“973”、“863”、公益性行業專項等國家科技專項23項、自然科學基金項目114項,投入科研經費2.1億元,在國土資源大調查和地質礦產調查評價相關工作中,積極推進科技創新與技術進步,建立了地質災害調查評價、監測預警、防治、應急技術支撐體系,提升了地質災害防治能力和技術水平。
重大滑坡減災防災關鍵技術獲突破
在國土資源部、科技部連續十年的支持下,中國地調局及其相關單位、中國地質環境監測院、上海交通大學等,瞄準國際減災戰略目標,從災害防治發展到風險管理,持續開展了滑坡災害減災防災關鍵支撐技術研究與推廣。特別是在早期識別、早期預警、應急處置和風險管理方面取得多項關鍵創新,有力支撐了國家防災減災體系的建設。
一是開展滑坡災害早期識別方法研究,建立和集成創新黃土滑坡、巖質滑坡、土石混合型滑坡等多種成因模式,首次提出基于地質成因機理的早期識別指標體系,創新高速遠程滑坡空氣動力學方法研究。
二是研發滑坡災害早期預警技術,開發滑坡災害監測預警13種系列配套儀器,發明了具備低耗電遠程無線傳輸特點,適于復雜山區惡劣地質條件下的滑坡形變失穩低成本自動監測預警技術。
三是研發滑坡災害應急搶險技術,解決大噸位預應力錨索孔施工快速鉆進難題,發明新型鉆具,研發預應力錨索快速安裝和錨固技術,為迅速控制大變形狀態下的滑坡災害提供了系列搶險設備。通過大型物理模擬試驗,首次揭示了微型樁變形破壞機理,提出了滑坡防治微型樁工程應用優化設計方法,在汶川地震重建區大型滑坡防治工程中推廣應用,系統提升了我國滑坡災害應急快速搶險技術水平。
四是開展滑坡災害風險管理研究,建立基于滑坡變形破壞機理的風險評價方法,提出災害風險評估指標體系;提出突發性滑坡災害活動強度評價基本框架和利用災害最大面密度作為衡量區域地質災害活動強度指數的測量方法;提出地質災害活動強度指數劃分標準,建立群發性災害活動強度指數劃分及不同地區地質災害活動強度對比分析方法,為地震災區和區域型暴雨災區提供了科學的評價標準。
五是建立滑坡減災防治支撐技術示范,研究臺風區域暴雨型、高山局地暴雨型滑坡形成機理,建立區域性滑坡災害預警示范區,開展光纖傳感器等新型技術研究,建成自動監測、遠程傳輸、實時發布的現代化監測網絡,為開展多尺度地質災害預警預報提供了支撐技術。在全國推廣應用15萬套監測儀器,使2萬多處地質災害隱患點實現了有專業技術支撐的早期監測預警,顯著提升了我國地質災害的防范能力。
六是制定滑坡防治行業技術規范,支撐了我國滑坡災害調查、勘查、設計與施工行業規范的制定,主編了滑坡災害調查技術規范、滑坡防治工程勘查規范、滑坡防治工程設計與施工技術規范等,并制定了滑坡災害風險評估技術指南。
據了解,這些成果進一步發展了滑坡防災理論和技術方法,被廣泛應用到全國山區丘陵地質災害調查與區劃、地質災害監測預警工程、重大地質災害應急處置、三峽庫區地質災害防治與監測預警、汶川地震地質災害應急調查與重建中,并被國際滑坡協會作為示范進行推廣。該項目于2011年榮獲國家科技進步二等獎。
地災監測預警技術方法創新亮點多
作為地質災害防治四大體系之一的地質災害監測預警,既是地質災害防災減災的重要手段,也是地質災害調查評價、防治工程和應急處置體系建設的有力支撐。通過“十二五”期間地質災害監測預警項目的實施,初步建立了地質災害專業監測技術方法體系,研發了系列相關儀器,開發了適用于不同尺度的預警系統,建立了地質災害監測預警平臺,并在地質災害預警中廣泛應用。同時,通過在滑坡泥石流監測預警中的應用,對自主研發的傳感器網絡芯片和新型傳感器組建進行功能驗證和可靠性測試,為傳感器和寬帶無線通信產業化推廣及大規模應用奠定了基礎。(下轉2版)(上接一版)
一是研發了地質災害監測預警傳感器網絡的關鍵技術與組網技術。利用最新的通信技術和傳感器技術,開展了面向地質災害監測預警的傳感器網絡研發和示范應用,完成了多媒體傳感組網技術研究、多媒體網絡通信設備研制、新型地質災害傳感器研制工作,成功研發出用于遠距離傳輸的Zigbee模塊、數據匯集網關、移動式應急TD-LTE基站,雨量計、泥位計、GPS監測儀、滲壓計、測斜儀等多種移動通信和地質災害專用傳感器,開發了基于傳感器網絡的地質災害管理系統,實現了地質災害監測預警的實時性和智能化。
二是針對地質災害監測的實際需求,創新研發了多種地質災害監測儀器及系統。以光纖傳感技術為基礎,研發完成適用于地質災害野外監測應用的系列光柵監測解調儀,可實現便攜、遠程、無線、自動無人值守監測;創新光柵傳感器研發工藝,系列地質災害監測專業傳感器測量精度高,抗干擾能力強;優化升級分布式光纖應變監測系統,實現儀器小型化、實時化;優化地質災害光纖實時監測方法,采用光柵與分布式光纖聯合監測技術,研發光柵傳感器與監測體耦合裝置及埋設工藝,將傳感器、光柵傳感器以神經網絡的形式植入監測對象體內,實現地質災害體點、線、面的大范圍、長距離、高精度實時、在線監測。
三是建立集調查監測、機理分析、預警預報于一體的區域地質災害監測預警技術方法。通過我國典型地質災害高發易發區地質災害專業監測,研究“降雨-入滲-變形-破壞”的成災模式,提出了區域預警雨量閥值,開展了地質災害風險評價,開發完成地質災害監測預警系統平臺并示范應用,有力支撐了各示范區地質災害防災減災工作。
四是建立了全國地質災害氣象預警系統,優化了區域地質災害預警理論體系,逐步完善地質災害預警模型方法,陸續啟動重點區精細化預警方法研究。
五是開發了基于互聯網和三維GIS地理信息的地質災害監測預警系統平臺并在典型區域成功應用,實現了“一張圖”管理的綜合信息云平臺,實現了地質災害調查、群測群防、專業監測、專業監測預警、氣象預警、人文經濟、應急指揮的信息方便查詢及瀏覽、調查預警產品的可視化和預警信息的及時發布。
據悉,基于傳感器網絡和遠程監測技術的地質災害監測預警系統在汶川、蘆山地質災區的相關地區進行了安裝和示范應用。建立了包括30個?。ㄗ灾螀^、直轄市)323個市(州、地、盟)1880個縣(市、區)的地質災害氣象預警體系,在基層地質災害防治中發揮了“消息樹”和“發令槍”作用。
地質災害防治技術方法研究與應用效果明顯
開展地質災害防治技術研究,降低地質災害對人民群眾生命財產的威脅,日益得到各級政府和人民群眾的高度重視和認可,也是科研部門主攻的方向之一?!笆濉逼陂g,中國地質調查局成都探礦工藝所緊密圍繞國家重大地質災害防治工程及突發地質災害防治工作的需求,通過開展地質災害防治技術的研發、示范和推廣,為地質災害防治提供技術可靠、經濟合理的新方法,為重大突發地質災害提供快速有效的應急處置手段。
一是開展滑坡快速防治技術研究,建立了快速施工設備、快速鉆進技術、快速錨固/支擋技術、快速排水技術等滑坡快速防治成套技術體系。自主研發的GDZ-300L型履帶式全液壓多功能鉆機,可實現滑坡應急治理快速施工;空氣淺孔錘跟管鉆進快速成孔施工技術,解決了滑坡滑帶快速取芯問題,是松散破碎地層取芯鉆進技術的重大創新;形成了微型組合抗滑樁快速加固技術、土工合成擋墻快速加固技術、滑帶注漿加固技術等多項滑坡快速支擋技術;通過川東地區緩傾順層基巖滑坡快速排水技術研究,開展了空心樁復合排水技術和裂隙虹吸排水技術研究。研究的快速錨固成套技術體系,實現了從錨索制作、錨墩設置、格構張拉及鎖定,大幅度縮短了錨固工程施工時間,為地質災害應急搶險工程節省了寶貴時間。
二是開展泥石流防治工程結構及設計方法優化,建立基于適宜性的重大泥石流災害防治技術體系,有效解決了現有防治工程針對性較弱、防災效益較差的問題,為西南山區重大泥石流災害防災減災提供了技術支撐。
三是建立了重大地質災害防治工程綜合監測技術體系,實現了地質災害防治工程勘查、施工及運行期全過程監測。研發的滑坡深部大位移柔性監測系統、滑坡體多參數自動化監測系統、含水量及推力動態預警系統等對多個產品,形成了地質災害防治工程系列化、專業化的監測體系,分別應用于四川、云南、甘肅及三峽庫區等地的地質災害防治工程,實現了地質災害防治工程勘查、施工及運行期全過程監測。
據中國地質調查局成都探礦工藝研究所所長胡時友介紹,滑坡快速防治成套技術體系成功應用與重慶市武隆特大滑坡應急救援、西藏昌都縣俄洛鎮加林村滑坡勘查工程等項目;滑坡應急治理微型組合抗滑樁技術在中石油西南油氣分公司的多個滑坡防治工程中得到應用;地質災害防治工程綜合監測技術體系在多個大型滑坡中得到應用并已運行多年,并成功對三峽庫區黃蓮樹滑坡和曾家棚滑坡進行了預報??焖馘^固技術、泥石流災害防治優化設計技術等也在多項滑坡治理和防治工程勘查設計中得到應用。
“地質災害防治技術的研發與應用,對地方地質災害的減災防災工作起到了重要作用,促進和完善了我國的地質災害防治技術,為國家地質災害防治工作提供了重要的技術支撐?!焙鷷r友說,研發的一系列地質災害防治技術方法在多個地質災害防治工程得到成功應用,解決了威脅人民群眾生命財產的實際問題,尤其在突發地質災害應急搶險過程中發揮了重要作用,為工程搶險贏得了寶貴時間,獲得了地方政府和工程單位的一致好評,取得了良好的社會效益和經濟效益。
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