技術加持,筑牢地質(zhì)災害防線

2024-08-08 08:51:38 來源: 科技日報 點擊數(shù):


深瞳工作室出品

科技日報記者 趙漢斌 策劃 趙英淑 滕繼濮

7月到8月,隨著全國全面進入主汛期,極端氣象事件引發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災害風險加大,地質(zhì)災害防范進入關鍵時期。

科技日報記者在采訪時獲悉,通過科技加持,“技防”在地質(zhì)災害防范中效力凸顯,我國地質(zhì)災害綜合防治能力顯著提升:通過遙感技術、無人機巡查等現(xiàn)代科技手段,實現(xiàn)了地質(zhì)災害隱患的快速識別和動態(tài)監(jiān)測,提高了預警的時效性和覆蓋面;利用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術,加強地質(zhì)災害風險評價,完善了全國地質(zhì)災害綜合信息平臺;通過技術培訓和演練,提高了基層組織和群眾的防災減災意識和應急處理能力。目前,國家、省、市、縣各級地質(zhì)災害氣象風險預警標準化和規(guī)范化建設持續(xù)推進,地質(zhì)災害群測群防體系不斷完善,地質(zhì)災害應急響應處置能力不斷提高。

“經(jīng)過20多年的努力,我國已建立了全國地質(zhì)災害調(diào)查評價、監(jiān)測預警、應急處置和綜合治理體系?!比涨?,中國工程院院士、自然資源部地質(zhì)災害技術指導中心首席科學家殷躍平接受記者采訪時說。

圖為蘭州市一處山區(qū)城鎮(zhèn)滑坡防治工程。 殷躍平供圖

圖為我國自主研發(fā)的位移器裂縫器。殷躍平供圖

我國地質(zhì)災害構成復雜

何為地質(zhì)災害?國務院發(fā)布的《地質(zhì)災害防治條例》指出,地質(zhì)災害包括自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關的災害。

我國地質(zhì)條件復雜,地形地貌多樣,地質(zhì)災害類型多樣且分布廣泛。

“不同地區(qū)的災害類型和規(guī)模各異?!币筌S平展開一幅地質(zhì)剖面圖,向記者介紹說。

從剖面圖看,在浙江、福建、湖南、湖北等東南丘陵地區(qū),是中小災害高發(fā)區(qū),滑坡等災害體積小,一般在10萬立方米以下,滑動距離也不大,一般僅有數(shù)百米;再一路向西,到云貴高原揚子地臺,滑坡體積就激增到百萬立方米甚至是千萬立方米,滑動距離可超過兩公里。

地勢越高,危害越大。因此,青藏高原強震地質(zhì)災害非常嚴重,是全球大陸板塊活動最為強烈的地區(qū)。

“位于青藏高原東南緣的云南,多山區(qū)、少平地,地形條件復雜,山區(qū)占比超過94%。特別是陡峭地形容易產(chǎn)生崩塌,很多溝口地區(qū)很容易產(chǎn)生滑坡,而在有水流的地方容易發(fā)生泥石流?!崩ッ骼砉ご髮W國土資源與工程學院教授李波說,怒江、瀾滄江、金沙江、獨龍江等6大流域,都非常容易發(fā)生地質(zhì)災害。

從全國范圍來看,滇西北、滇東北山區(qū)及川西地區(qū)、陜南秦嶺—大巴山區(qū)、西藏喜馬拉雅山地、遼東南山地、甘南及白龍江流域,是地質(zhì)災害多發(fā)區(qū)。

災害的成因,涵蓋地理位置、氣候條件、地質(zhì)構造等復雜因素。這些區(qū)域的崩塌、滑坡、泥石流等災害“猛于虎”;滑坡形成的堰塞湖、水庫涌浪等災害,其“烈性”也不容忽視。

7月10日下午,安徽省發(fā)布地質(zhì)災害預警與山洪災害氣象預警信息,位于大別山區(qū)的六安市金寨縣同時啟動地質(zhì)災害紅色預警與山洪災害紅色預警。7月11日9時,重慶市對綦江、豐都、墊江、忠縣等4個區(qū)縣啟動地質(zhì)災害三級應急響應……

地質(zhì)災害一旦發(fā)生,往往造成人員和財產(chǎn)的巨大損失。全國每年發(fā)生的地質(zhì)災害所造成的傷亡人數(shù),在人員傷亡和總失蹤人口數(shù)中占比較高。同時,因地質(zhì)災害造成的直接經(jīng)濟損失,約占我國每年自然災害總損失的20%以上。

 位于貴州省貴陽市觀山湖區(qū)的部分監(jiān)測設施。 殷躍平供圖

地質(zhì)災害“脾氣”待摸清

突發(fā)性是地質(zhì)災害最明顯的特點。那么,在地質(zhì)災害發(fā)生前,人類能否摸清地質(zhì)災害的“脾氣”,打有準備之仗,提前預見或阻斷地質(zhì)災害?這正是地質(zhì)災害防治專家長期研究的課題。

“摸清地質(zhì)災害的‘脾氣’,要從地質(zhì)學、地貌學、工程地質(zhì)等多學科角度入手,進行全面研究,以預測和評價何種誘發(fā)因素或條件會導致災害發(fā)生?!痹颇鲜〉刭|(zhì)環(huán)境監(jiān)測院總工程師、地質(zhì)災害綜合防治專家祝傳兵說。

過去,地質(zhì)災害的調(diào)查和編目主要依賴人力,通過地質(zhì)測繪、物探等手段完成。受技術限制,地質(zhì)災害編目圖的完整性、準確性和時效性難以滿足防災減災的需求。

從20世紀60年代開始,得益于遙感技術迅猛發(fā)展,地質(zhì)災害調(diào)查有了新手段:從衛(wèi)星到低空無人機,遙感平臺不斷升級,波段覆蓋范圍廣泛,空間分辨率顯著提升。

“隨著國際視野的拓寬,我國地質(zhì)科學家們敏銳地捕捉到了國際先進技術動態(tài)。國外同行已經(jīng)利用雷達、衛(wèi)星等高科技手段進行地質(zhì)災害調(diào)查,極大地提高了效率和準確性?!币筌S平說,“這就提醒我們,調(diào)查地質(zhì)災害,光靠人房前屋后跑是不行的,不但耗費巨大人力、物力,且誤報率較高?!?/p>

近20年來,全國地質(zhì)災害嚴重的地區(qū)開展了地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃工作。在地質(zhì)災害精細調(diào)查方面,相關部門采用無人機航拍、測繪、鉆探、物探、山地工程、試驗測試及風險評價等多種技術方法相結(jié)合的方式,完成了2020個縣(市、區(qū))的調(diào)查工作。

例如,對出現(xiàn)地質(zhì)災害的前兆、可能造成人員傷亡或者重大財產(chǎn)損失的區(qū)域和地段,各地縣級政府會及時將之劃定為地質(zhì)災害危險區(qū),予以公告,并在地質(zhì)災害危險區(qū)的邊界設置明顯警示標志。

這些技術的應用不僅提高了地質(zhì)災害調(diào)查的科學性和系統(tǒng)性,也為后續(xù)的監(jiān)測預警和應急處置提供了重要依據(jù)。

“我們需要持續(xù)創(chuàng)新應用一系列高科技手段,更深入地調(diào)查地質(zhì)災害的成因、規(guī)律及其演變過程,從而更加有效地進行預警和應對?!币筌S平說。

2017年6月24日,四川茂縣發(fā)生特大滑坡災害,其高程達3450米。殷躍平供圖

“空天地”預警監(jiān)測體系建成

2022年1月26日7時44分,陸地探測一號01組A星在中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。該衛(wèi)星主要用于對地質(zhì)環(huán)境、山體滑坡、地震災害等進行有效監(jiān)測。它與后續(xù)發(fā)射的B星,共同構建了全球首個用于地表形變干涉測量應用的L波段雙星星座。

也就是說,僅在2022年,我國就發(fā)射了兩顆長波段雷達衛(wèi)星,它們可以穿透云層、植被進行監(jiān)測。

“我們利用空天技術,把有地質(zhì)災害風險隱患的地方篩查一遍,共找到400多萬個變形區(qū)。接著把隱患點圈出來進行綜合識別、查證后,再把數(shù)據(jù)交給每個地方來用?!币筌S平說,這個方法非常有效。例如,在秦嶺以南的白龍江流域,衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了多個異常區(qū)。

近年來,我國加強了空間技術應用,充分利用“空天地”觀測手段,將星載、光學遙感、機載激光雷達、無人機攝影測量、地面實地表面調(diào)查相結(jié)合,形成了新的預警監(jiān)測體系。該體系可提前發(fā)現(xiàn)復雜地區(qū)大型滑坡隱患,并能提供關于滑坡狀態(tài)的精準信息。

除了“高大上”的大型裝置,我國還自主開發(fā)出一系列“小而美”的預報設備。例如,用埋樁法安置伸縮儀,測量滑坡體地面位移量,以及對房屋的內(nèi)墻裂縫進行監(jiān)測;用裂縫計、傾角計、加速度計等傳感器,測量角度變化,以及沖擊加速度、振動頻率等變化。

2021年以來,在云南省曲靖市富源縣、羅平縣、宣威市等地,山坡上、很多人家門外多了一種形似“蘑菇”的高科技設備。這是千尋位置網(wǎng)絡有限公司研發(fā)的北斗高精度監(jiān)測接收機GR2。

“這些設備能夠全天候、自動化、高精準地感知邊坡的三維形變信息,精度達到毫米級?!鼻の恢镁W(wǎng)絡有限公司項目經(jīng)理李成彬介紹,其所獲得的自動化監(jiān)測數(shù)據(jù),會被實時推送到云南省地質(zhì)災害監(jiān)測預警系統(tǒng),并進行智能分析。一旦監(jiān)測到滑坡、泥石流等地質(zhì)災害的潛在風險,系統(tǒng)會立即發(fā)出預警,提醒村民及時轉(zhuǎn)移避險。

今年4月17日,廣西桂林市資源縣兩水苗族鄉(xiāng)白石村新田灣屯,突發(fā)一起滑坡險情,由于地質(zhì)災害自動監(jiān)測設備及時預警,人員撤離迅速,避免了因災傷亡。

圖為位于云南省玉溪市易門縣綠汁江邊的一處滑坡現(xiàn)場??萍既請笥浾?趙漢斌 攝

高科技助力綜合治理

中國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)表明,各類地質(zhì)災害呈向鄉(xiāng)村集中的特點。同時,每年發(fā)生的災害中,未知點占比高達83%,呈現(xiàn)隨機性更大、隱蔽性更高和破壞性更強的特點,使預測和防范難度明顯增大。

每年雨季,祝傳兵都奔走在云南紅河、昭通、怒江等地山區(qū)。在這些災害多發(fā)區(qū)域,他們每地分別設置20—30個風險斜坡監(jiān)測點?!拔覀兺ㄟ^研究降雨量和土壤含水率的變化,以及與斜坡穩(wěn)定性的關系,深入分析孕災地質(zhì)條件和可能成災模式,從而建立地質(zhì)災害風險區(qū)應急處理和綜合治理體系。”祝傳兵說。

基于云計算、大數(shù)據(jù)及AI等新技術,祝傳兵帶領的云南高原山地地質(zhì)災害智能監(jiān)測與精準防控創(chuàng)新研究團隊,構建了以隱患識別、調(diào)查評價、監(jiān)測預警、智慧服務為整體的云南地質(zhì)災害綜合防御體系。

近年來,云南省還持續(xù)拓展國家、省、市互聯(lián)互通的地質(zhì)災害氣象風險預警示范,不斷提升地質(zhì)災害防治信息獲取、數(shù)據(jù)綜合分析和應急技術支撐能力,擬定區(qū)域地質(zhì)災害調(diào)查地方標準。

同時,地質(zhì)災害防治專家多維度應用遙感、InSAR、GIS技術,結(jié)合地質(zhì)、地形、氣候等多源數(shù)據(jù),進行地表形變和地質(zhì)災害隱患的識別與風險評估,為云南省的地質(zhì)災害防治提供了科技支撐。

云南省地質(zhì)災害應急指揮部辦公室的數(shù)據(jù)顯示,通過“人防+技防”的監(jiān)測預警體系,以及“隱患點+風險區(qū)”雙控體系建設,2023年,云南省成功避讓地質(zhì)災害險情33起,緊急轉(zhuǎn)移避讓627人。

“基于西部地質(zhì)災害仍然多發(fā)的現(xiàn)實,新時代的地質(zhì)災害救援,更要依靠新理念新科技支撐?!弊鞅f,特別是各種新技術的綜合運用,無疑會在地質(zhì)災害治理領域發(fā)揮重要作用。

自然資源部今年4月印發(fā)的《2024年全國地質(zhì)災害防治工作要點》指出,要切實加強地質(zhì)災害監(jiān)測預警,加強對已建專業(yè)監(jiān)測設備的運行維護,切實提高設備在線率,強化對監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析和異常信息研判處置,整體提升基層風險預警和響應處置能力。

目前,廣東、廣西、四川、重慶、貴州、云南、西藏、青海、新疆等17個?。▍^(qū)、市),已陸續(xù)完成地質(zhì)災害監(jiān)測預警實驗室的建設,目前這些實驗室已開始試運行。這進一步擴大了專群結(jié)合監(jiān)測預警的覆蓋面,推動了我國地質(zhì)災害綜合治理的科學化、規(guī)范化和標準化。

防災減災體系日趨完善

過昔格達地層讓橋梁、公路、鐵路等工程的建設者們異常頭疼。它是一種存在于金沙江、雅礱江、大渡河等河谷中的特殊地層,在四川省攀枝花市、西昌市和云南省元謀縣北部廣泛分布。其“可惡”之處在于水穩(wěn)性差、遇水易膨脹,也是地質(zhì)災害的禍首之一。

“我們數(shù)十年來專注昔格達地層的研究,已經(jīng)攻克了軟巖邊坡工程關鍵技術難題,為礦山和道路、橋梁等基本建設領域規(guī)避和化解地質(zhì)災害提供科學支撐。”全國工程勘察設計大師、中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院有限公司總工程師劉文連說。

同時,劉文連團隊在超標尾礦庫、礦山高邊坡、巖溶精準探測等領域,解決了一系列前沿難題,達到國際領先水平。

面對人類活動引發(fā)的地質(zhì)災害頻發(fā)態(tài)勢,我國采取了以防為主、防抗救相結(jié)合的防災減災策略。黨的十八大以來,我國實現(xiàn)了從災后救助向災前預防、從單一災種應對向綜合減災、從減少災害損失向減輕災害風險的重大轉(zhuǎn)變。

在地質(zhì)災害高發(fā)區(qū),科普教育與安全演練活動如火如荼。從昆明市盤龍區(qū)明通小學的科普進校園活動,到“云南科學大講堂”的公眾講座,這些活動不僅普及了地質(zhì)災害知識,還幫助公眾掌握了有效的避險技能,為減少災害損失提供了有力保障。為加快推進普適型監(jiān)測預警儀器的推廣和智能化預警平臺的建設,我國實現(xiàn)了鄉(xiāng)村地質(zhì)災害“群測群防”向“專群結(jié)合”的轉(zhuǎn)變。

“防災減災是我們肩負的責任,它直接關系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全?!币筌S平表示,未來其團隊將不斷完善地質(zhì)災害的防災減災體系,進一步健全風險防范化解機制,堅持從源頭上防范化解重大安全風險,真正把問題解決在萌芽之時、成災之前。此外,他們還將進一步加強風險評估和監(jiān)測預警,提升多災種和災害鏈綜合監(jiān)測、風險早期識別、預報預警和綜合治理能力。

責任編輯:王倩

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