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第07卷第09期中国水运Vol.7No.092007年09月ChinaWaterTransportSeptember2007收稿日期:2007-6-11作者简介:奚晓青男(1982—东南大学交通学院岩土工程专业硕士(210096地质灾害国内外研究现状浅析奚晓青杨新宝摘要:文章阐述了地质灾害的概念,回顾了地质灾害国内外研究现状。国外对于地质灾害的研究经历了从对灾害机理的分析到灾害评估再到“3S”技术的广泛运用这样一个过程,研究的趋势是定量化,数字化,可视化。相对而言,国内的地质灾害研究起步较晚,从对地震灾害的研究到引入定量方法和非线形理论并逐步建立灾害信息管理系统和监测预警系统。文章还指出我国地质灾害研究中存在的问题,如地质灾害调查识别技术尚需完善,地质灾害理论与方法不够能力较弱,缺乏灾害信息的综合处理能力等。关键词:地质灾害研究现状存在问题GIS中图分类号:P694文献标识码:A文章编号:1006-7973(200709-0098-031976年,前国际工程地质协会主席Arnould教授在发表的题为“地质灾害——保险和立法及技术对策”一文中提出了“地质灾害(geologicalhazard”一词,他把滑坡、崩塌、泥石流、地震灾害看成是一种地质灾害。1987年12月11日第42届联合国大会通过的第169号决议把20世纪的最后十年确定为“国际减轻自然灾害十年”(InternationalDecadeforNaturalDisasterReduction,IDNDR行动计划之后,地质灾害一词频繁出现于专业文献及新闻媒体。一般来讲,地质灾害一词共有三种表达方式:geologicaldisaster,geologicalhazard,geo-hazard。中华人民共和国国土资源部行业标准《地质灾害分类分级》将地质灾害表述为:地质灾害是地球在内动力、外动力或人类工程活动作用下,发生的危害人类生命财产、生产生活活动或破坏人类赖以生存与发展的资源与环境的不幸的地质事件。一、国外地质灾害研究概况20世纪60年代以前,自然灾害研究主要限于灾害机理及预测研究,重点调查分析灾害形成条件与活动过程[1-2]。70年代以后,随着自然灾害破坏损失的急剧增加,促使人类把减灾工作提高到前所未有的程度。在一些发达国家,开始进行灾害评估工作。期间美国地质调查局开展了大量的滑坡、崩塌、泥石流和地震灾害的危险性区划研究工作[3]。进入80年代,对各种自然灾害的研究得到了更加广泛而又深切的关注。世界各国也越来越意识到地质灾害己经成为威胁人类生存发展的重要原因之一。1965年,WI.Garrison提出了“地理信息系统”(Geographicinformationsystem简称(GIS。20世纪80年代后期到90年代,GIS大量地应用于地质灾害,国外尤其发达国家将GIS应用于地质灾害研究方面做了较多工作。如FinneyMichaelA.等运用GIS技术分析了美国的滑坡灾害。ChungC.F等基于GIS的专业模型扩展分析功能对加拿大的滑坡灾害进行了多因素综合分区。Mario等利用GIS进行了地质灾害和风险评估,并进行灾害分区。Daniel等将GIS与工程模型相结合进行深层滑坡灾害评价。TrevorJ.Davis和CPeterKeller开展了基于GIS模糊分类方法和可视化技术虚拟真实再现滑坡形态。随着高精度遥感技术的出现,遥感“眼”在地质灾害的评价与预测方面显示出广泛的应用前景[4]。如法国利用SPOT卫星三维测量立体成图技术进行大范围的灾害监控。另外干涉雷达技术和差分干涉技术也广泛应用于地质灾害研究。如目前正在运行的四颗雷达卫星——加拿大的Radarsat、欧洲的ERS-1和ERS-2以及日本的JERS-1都可达到毫米量级的位移监测。目前,国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立和计算机实现上,如“3S”在地质灾害的监控与可视化、数字减灾系统DDRS(DigitalDisasterReductionSystem等方面的应用。DDRS是利用遥感技术(RemoteSensing、全球定位系统(GlobalPositionSystem、地理信息系统(GeographicInformationSystem和计算机网络技术,用数学和物理模型来数字仿真,模拟灾害发生传播的全过程。从总体上讲,国外对地质灾害的研究主要体现在以下几个方面:①从更深更广的角度,借助现代先进的科学技术手段和方法深入系统研究地质灾害的致灾机理,继续加强对单体地质灾害的特征、分类、成因机理、预测预报以及防治处理等方面的深入研究;②重视灾害制图技术方法和“3S”技术的应用,采用现代技术(如3S技术对中小流域地质灾害进行区域性评价,查明地质灾害时空分布规律,划分地质灾害危险性等级,同时将此危险性等级与土地资源的可利用性和土地售价联系起来,使地质灾害研究成果直接为公众服务;③典型地区区域地质灾害预警系统和灾害管理信息系统建设取得显著进展,美国地质调查局与气象局合作,在上世纪80年代中期在SanFrancisco海湾地区建立的滑坡预警系统,第一第09期奚晓青等:地质灾害国内外研究现状浅析99次利用电视和电台比较准确发布了1986年2月12-21日,该地区累计800mm降雨量所诱发的大量滑坡事件。从此区域地质灾害预警系统研究在国际上迅速发展;④地质灾害研究成果的经济效益可观,能够实现成果社会共享,为社会经济服务,部分发达国家(如日本已将地质灾害的防治工作与城市的绿化工作有机地结合起来,防护工程要求不但要有效地防治地质灾害,还要能美化环境,使防护工程成为一道独特的风景。二、国内地质灾害研究现状我国地质灾害研究工作起步较晚,20世纪30年代至70年代多以地震灾害研究工作为主。“八五”期间,我国的地质灾害调查工作才全面开展,重点反映在滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、岩溶塌陷、土壤侵蚀、土地荒漠化、矿区灾害等[1]。80年代,西安矿业学院杨梅忠[5-6]教授开始对煤矿区地质灾害问题开展研究,并从内外力型地质灾害链入手分析其成因,随后在地质灾害链、灾害群、灾害系统及灾害效应的理论与实践上开展研究。90年代后,科学工作者们对我国地质灾害的类型、特征、影响因素、分布状况和区域发展规律等进行了深入的研究,提出了许多新理论、新观点。特别是定量化方法,如灰色系统模型、遗传算法、元胞自动机和BP神经元等大量用来对地质灾害的研究和治理,为地质灾害的研究发展提供了有力的依据。随着研究的深入,人们把混沌(分形论、耗散结构论、协同论、突变论等学科理论引入到地质灾害的研究中,开始从系统是如何组织、如何演化以及演化的机理等方面去寻找答案。同时在地质灾害预报方面,人们引入了非线性理论,如非线性动力学模型(神经网络法、加卸载响应比理论、协同预测模型[7]、分形分维预报理论、时间序列预报理论[8]、突变理论预报模型[8]、细胞自动机模型[9]等。这些灾害预报方法都是将地质灾害体看成是一个开放的系统,通过系统论的原理,研究系统与外界以及系统内部的发生、发展过程,进而预报灾害的发生。我国在“地理信息系统”(GeographicInformationSystem简称(GIS的工作起步较晚。但很快应用于地质灾害方面的研究。如潘耀忠、史培军[10]提出了应用GIS技术划分不同空间尺度下基本单元,解决了区域自然灾害研究中以自然单元为基础的数据与以行政单元数据相匹配的问题。向喜琼、黄润秋(2000年[26]提出了基于GIS的地质灾害风险评价,管理的总体思路和具体步骤;唐川等(2000年[27]利用GIS的叠加分析功能编制了云南省地震诱发滑坡危险性预测图;阮沈勇、黄润秋等(2001年[28]对长江三峡库区的新滩——巴东库段的地质灾害进行了研究,并利用信息量法模型与GIS结合进行了危险性区划;武强、陈佩佩等(2002年[29]将GIS与人工神经网络结合,对山西榆次地区地裂缝灾害进行了研究,并建立了地裂缝危险性评价系统。目前,“3S”技术为地质灾害系统复杂性研究提供了一条新途径。“3S”技术在数据采集与更新、空间检索与查询、信息的时空分析与可视和信息共享与输出等方面表现了其强大的应用优势,能够充分的解决地质灾害系统多层次与相互关联性、动态开放性、社会经济性和非线性叠加等地质灾害系统存在意义上的复杂性问题,同时也为系统演化复杂性问题的解决提供基础。此外,“3S”技术在灾害发生速率的动态模拟计算、灾害的风险性评价、灾害的时空预测预警、灾害的辅助决策以及灾害的形态虚拟现实技术等方面应用研究的进展和突破,再加上相关学科理论及技术的发展,必将为地质灾害系统复杂性问题的解决提供良好的条件[10-13]。可以看出地质灾害的研究已经趋向于定量化、可视化。但是与发达国家相比,无论是系统技术水平还是实际应用情况都有一定的差距。总体来讲,我国在地质灾害研究方面取得了不少成绩,主要体现在以下方面:①通过大规模的调查研究,基本查明了我国地质灾害的总体发育分布规律,对地质灾害的形成演化机制有了较清楚的认识,且在某些方面走在世界前列;②开始进行全国性的“县市地质灾害调查”,以县为单位逐步调查全国地质灾害情况,并建立相应的管理信息系统和以“群测群防”为主的监测预警系统[14-15],其中,三峡库区地质灾害监测预警信息系统建设相对最为完善;③在地质灾害评估和地质灾害防治监测技术方面取得了长足的进步,对地质灾害的描述也逐步从定性向定量、从线性向非线性方向发展;④新技术新方法在地质灾害研究,特别是在监测预警和防治技术中的应用取得了一定的进展。三、存在问题我国的地质灾害研究还存在不少问题,例如:1.地质灾害调查识别技术尚需完善。目前,全国地质灾害分布状况与危害程度尚未完全查清,对地质灾害发生时间、地点的了解较为盲目,缺少一套快速调查和评价的高新技术方法。当前的地质灾害调查多限于当某一地段或某一地点发生或已经发生某种类型的地质灾害后,对相关灾害体进行调查和整治处理。2.地质灾害理论与方法不够成熟。尽管目前国内外专家学者已提出不少地质灾害预测预报理论和技术方法[16-17],但这些理论和方法大多停留于事后检验,真正用这些理论和方法预报成功的事例还比较少,同时某种理论往往仅适用于某种类型的地质灾害。目前还没有一种成熟的、真正经得起大量实践检验的地质灾害预测预报理论和地质灾害决策管理系统,因此极大地阻碍了我国地质灾害的预防和决策管理。3.质灾害监测和防灾新技术、新方法的推广应用不够。目前,地质灾害监测技术大多还依靠精度低、效率低、成本高的常规手段,对近年来发展起来的自动化程度高、精度高、相对成本小的新技术、新方法(如高精度全球定位系统GPS,高精度干涉综合孔径雷达遥感INSAR以及激光监测技术等的推广应用不够。同时,对工程造价低、施工简便、抗灾和防灾效果好、可靠性高的新技术、新方法的研究还有待进一步加强。4.地质灾害信息系统[18-20]建设方面。目前我国许多部门都已建成或开始筹建了各自的灾害信息管理系统与减灾辅助决策系统,但其内容相互之间有很大差别。理想的灾害信息系统应包含:监测、预报会商、灾情显示、灾害评估、辅助决策、现场信息收集、救灾建议、灾后恢复等内容,但目前各类模型大都缺乏基础数据支持,尚不能满足我国经济发展100中国水运第07卷对减灾工作的要求,特别是在综合灾害信息处理和减灾高新技术应用方面还有很大差距,例如,没有统一的标准和规范,灾情信息的收集处理分析能力较弱,缺乏灾害信息的综合处理能力,信息交流与传输手段落后,信息利用率低,高新技术应用有待进一步加强等。四、结语21世纪以来,国内外关于自然灾害和地质灾害问题的研究越来越重视,特别是重大突发地质灾害(滑坡、泥石流研究成为目前的热点领域[21],在地质灾害预测预报、监测预警、风险评估[22-24]、灾害防治[25]和应急救灾等方面取得明显进展。但是我们必须意识到,地质灾害的发生、发展和演化趋势与岩石圈、生物圈、水圈、大气圈、人类甚至宇宙密不可分,构成了地质灾害系统,它是一个具有众多因素且规模巨大多层次结构、多子系统、多重时间标度、多种控制参量和多样的作
本文标题:地质灾害国内外研究现状浅析概要
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