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地表监测+地质勘测+空中遥测：助力我国地质灾害预警能力大突破
2020-01-13 16:09
据新华每日电讯相关报道，我国已经构建起“空天地”一体化手段的监测预警技术体系：地表自动化监测技术、以钻探分析为内容的地质勘测技术、以“卫星遥感+无人机测绘”为内容的空中遥测技术，使我国地质灾害预警能力实现重大突破。  自动化监测技术，对地表变形幅度进行监测 我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一，已查明共有地质灾害隐患点近30万处。 2019年2月17日，贵州兴义市龙井村9组发生滑坡，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室部署的自动化监测系统，提前53分钟发出红色预警，最终实现现场人员“零伤亡”财产“零损失”。 2017年，他们还两次提前数小时成功预警甘肃黑方台黄土滑坡。 2017年6月24日6时，四川省阿坝藏族羌族自治州茂县叠溪镇新磨村。天还没亮，村子背后的山岩崩塌而下，整个村庄瞬间被覆盖，造成10人遇难、73人失联。 成都理工大学教授裴向军主持调查该事故原因。他向记者确认，新磨村紧靠的大山，是上世纪30年代叠溪7.5级地震的震中，这次山崩是地震“后遗症”。经过80多年的发育，在一场并不成灾的小雨之后，由量变到质变，导致整体山崩。 据记载，叠溪地震是一场异常可怕的灾难。在那次地震中，叠溪古城垂直掉进岷江。地震还造成附近山川严重“内伤”，新磨村山崩说明，地质灾害发育的时间超过认知，异常缓慢但从未停止。 为何多次排危却没能发现这一隐患？裴向军分析，该处山崖陡峭，山崩处高出受灾村庄1250米，人类无路上去钻探；植被茂密遮挡地表，传统地质勘探手段很难发现灾害发育痕迹。 “地质灾害就像藏在山里的野兽，你很难看见它，或者扎到它。”裴向军说。 2019年8月14日，成昆铁路凉红至埃岱站间，突发数万方高位岩体崩塌，致17人失联，事前也没有发现地质灾害发育痕迹。类似情况几乎每年都会导致成昆铁路中断。 “我国近期发生的多起灾难性地质灾害事件，具有高位、高隐蔽性特点，传统排查手段已很难提前发现隐患。”前述国家重点实验室常务副主任许强说，这也是目前地质灾害防治痛点难点所在。  钻探取样分析，创新地质勘测技术 长江上游江源文明从远古走来，在四川留下多处痕迹。距今5000余年的营盘山史前遗址，位于茂县县城附近。这个黄河文明与长江文明交汇的大型中心聚落遗址，巧妙避开了附近的三条地震断裂带。 成都文物考古研究院考古专家陈剑认为，历经五千年来若干次强烈地震和地质灾害，营盘山遗址基本完好，仅在北端边坡上有轻微滑坡现象。这说明古人工程选址有清晰的避灾理论和丰富的避灾实践。 如今，随着地质科学的发展，人们对地质灾害的发育有了专业辨识和描述，即通过工程方法探究地质结构发育程度，也就是钻探取样分析。 折多山顶，一台钻机不停地轰鸣，设计钻探深度1090米，用于探测折多塘断裂。据探测方中铁二院专家刘志军介绍，折多塘断裂是活动断裂，对施工影响极大，需要用深孔钻机来揭示它的物质组成和性状。100公里目标的勘测，需要上千个深浅不同的钻井。 钻探探测能获取丰富的数据，但对大范围地质变动情况掌握并不全面。特别在变化极大的横断山区、青藏高原，有时一个洞往前多打1米，获得的数据就截然不同。 我国地质勘测技术，走到了求新求变的路口。  卫星遥感+无人机测绘，实现三维探测 单个样本看不清，就多样本采样；单地样本看不明，就放大范围看。随着高新技术的普及，人类迎来了航空航天探测的新时代。 成都理工大学提出“卫星遥感+无人机测绘+钻探分析”的“空天地”一体手段，先对人无法抵达的区域进行风险划分；再通过卫星遥感探测和无人机测绘，自动在三维地形上“剥掉”植被，对地表变形幅度进行监测，识别出风险再投入传统工程地质勘探手段详查。 从贵州兴义和甘肃黑方台的预警实践可以看到，这套技术已经能将地质灾害预警做到53分钟倒计时。 在贵州兴义滑坡监控视频中，远处黑乎乎的一片山壁彻底崩塌，而在此之前53分钟，预警警报已经响起，通知附近人员撤离，无人员伤亡，过程完全在掌握之中。 这一技术也引入铁路建设领域。中铁二院员工刘晓辉，亲身经历了测绘装备的迭代升级：“以前测绘上山顶下深沟，靠一步一步地走。有时候为了测一个基准点，大早上出发，到指定地点砍一根大竹子竖起测量杆就往回赶，到山下已经是晚上……现在实现‘空天地’一体测量，GPS、北斗、航测、无人机，都参与到测量中来。” 渝昆高铁等工程勘探，也开始应用该新技术。中铁二院除了引进、创新了高分辨率航天遥感、无人机勘测、多孔对井间电磁波层析成像等新技术外，还创新适用于高铁工程建设的岩溶地质相关理论，构建了风险评估方法。多位院士鉴定该成套技术居于世界领先水平。 |