劉友勤 梁 祥

(云南地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，云南 昆明 650041)

1 概念

地質(zhì)災(zāi)害是指由于地質(zhì)作用和人為作用的單項因素或綜合因素，使地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生突發(fā)的或累進的破壞，并造成人類生命、財產(chǎn)損失的現(xiàn)象或事件。

地質(zhì)災(zāi)害可分為狹義和廣義兩種。狹義上地質(zhì)災(zāi)害為地震、火山、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫、海水入侵、特殊土類災(zāi)害等十幾種。廣義上主要包括狹義地質(zhì)災(zāi)害在內(nèi)的三十余種災(zāi)害。一般我們講的地質(zhì)災(zāi)害主要是狹義上的地質(zhì)災(zāi)害。

地質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)是基于地質(zhì)工程學(xué)，以地質(zhì)、地質(zhì)環(huán)境和社會科學(xué)作為研究對象的特殊工程。它是區(qū)域調(diào)查、重點地質(zhì)災(zāi)害勘察、監(jiān)測、防治工程可行性研究、設(shè)計、施工、監(jiān)理與管理的一個反饋體系。

2 產(chǎn)生及發(fā)展

自人類出現(xiàn)至今，出于改善生存條件和居住條件的需要，逐漸產(chǎn)生了巖土工程學(xué)。該學(xué)科是基于地基改良、工程安全運行而發(fā)展起來的。但由于巖土工程學(xué)理論中缺乏甚至忽略地質(zhì)環(huán)境保護和防災(zāi)減災(zāi)的意識，從而導(dǎo)致了許多地質(zhì)環(huán)境問題。

地質(zhì)工程學(xué)是根據(jù)地質(zhì)事實對地質(zhì)體進行設(shè)計施工的地質(zhì)控制論，它不僅包含巖土工程學(xué)，而且充分的吸收了地質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)這一新學(xué)科全部的內(nèi)容。并以地質(zhì)災(zāi)害防治工程學(xué)作為地質(zhì)工程學(xué)的最大特點，且包含了更全面地對地址生態(tài)環(huán)境合理開發(fā)與管理的思想，顯然符合以人為本和持續(xù)發(fā)展的方針。

3 現(xiàn)狀

3.1 現(xiàn)狀研究

地質(zhì)災(zāi)害的研究和防治真正從理性上明確是近些年的事而且它是有了更寬廣的范圍和內(nèi)涵。它不僅突破了傳統(tǒng)的以單一地質(zhì)或地質(zhì)體群為研究和防治對象的范圍，擴展到地球內(nèi)部機制和全球變化問題，而且還同天體學(xué)、天體地質(zhì)學(xué)、礦物晶體學(xué)和地理信息技術(shù)聯(lián)系起來，為地質(zhì)災(zāi)害的形成、發(fā)生機理提供了更廣闊、更合理、更科學(xué)的理論支持和技術(shù)支持。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害的特征、預(yù)報和防治

地質(zhì)災(zāi)害雖種類繁多，產(chǎn)生因素各異，但地質(zhì)災(zāi)害有其自身特點：

①地質(zhì)災(zāi)害的必然性與可防御性。地質(zhì)災(zāi)害是由內(nèi)、外力地質(zhì)作用和人為因素引起的，是地球物質(zhì)由不平衡向平衡轉(zhuǎn)化、能量由高能向低能轉(zhuǎn)化的過程和結(jié)果。它的生產(chǎn)是必然的。然而人類在地質(zhì)災(zāi)害面前并非無能為力，有其可預(yù)防性。

②地質(zhì)災(zāi)害的隨機性和周期性。地質(zhì)災(zāi)害是多種動力作用的結(jié)果，影響因素復(fù)雜多樣，其發(fā)生的時間、地點、規(guī)模帶有很大的不確定性。但是，地質(zhì)作用是有周期可尋的，由地質(zhì)作用引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害同樣也是有規(guī)律性的，有其周期性。

③地質(zhì)災(zāi)害的突發(fā)性和漸進性。突發(fā)性是具有驟然發(fā)生、歷時短、強度大、成災(zāi)快、危害大。漸進性是災(zāi)害發(fā)生緩慢、持續(xù)時間長，它對生態(tài)造成的影響較大，后果往往很嚴重。

④地質(zhì)災(zāi)害的群體性和誘發(fā)性。許多地質(zhì)災(zāi)害不是孤立發(fā)生或存在的，常?？赡苁呛笠环N災(zāi)害的誘因。它們具有群發(fā)性特點。有許多地質(zhì)災(zāi)害是由于氣象、地質(zhì)作用和人為因素誘發(fā)的。

此外，地質(zhì)災(zāi)害還有成因多元性和原地復(fù)發(fā)性、破壞與“建設(shè)性”、影響的復(fù)雜性和嚴重性、人為成因的日趨顯著性、地質(zhì)災(zāi)害防治的社會性和迫切性等特點。簽于地質(zhì)災(zāi)害的以上特點，預(yù)報和防治就成了處理地質(zhì)災(zāi)害的主要手段。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報與防治

（1）在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前如發(fā)現(xiàn)各種征兆時，預(yù)測預(yù)報能較容易進行。人們有意識地采取有益監(jiān)測手段，密切注意災(zāi)害的動態(tài)變化。災(zāi)害發(fā)生時間可較準確的預(yù)報，其準確程度可達到月、日，甚至小時，即通常所說的災(zāi)害臨發(fā)前的預(yù)報，一般只適用于滑坡、崩塌等斜坡變形的地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報。

地質(zhì)災(zāi)害的引發(fā)有各種各樣的影響因素，在這些因素與災(zāi)害發(fā)生的時間之間建立聯(lián)系的難度較大。實際上，前者為定性的而后者為定量的，它們是不同范疇的概念，如何將前者定性因素轉(zhuǎn)化為后者定量數(shù)據(jù)，除應(yīng)對當?shù)貧v年發(fā)生的災(zāi)害進行回訪和數(shù)理統(tǒng)計外，很重要的是經(jīng)驗的分析和邏輯推理，沒有在理論上形成標準的尺度。

除此之外，氣象因素是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主導(dǎo)因素之一，要真正把握災(zāi)害發(fā)生規(guī)律和準確預(yù)測預(yù)報災(zāi)害的發(fā)生時間、規(guī)模和破壞程度，就必須考慮兩個問題：其一是該地區(qū)降雨量多大的情況下可能產(chǎn)生何種類型、何種規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害，這就必須了解以往該地區(qū)發(fā)生過的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的成災(zāi)臨界雨量。臨界雨量確定后，也只能說明該地區(qū)各種地質(zhì)災(zāi)害在臨界雨量響應(yīng)下可能產(chǎn)生災(zāi)害，還無法確認何時發(fā)生災(zāi)害。要預(yù)測預(yù)報何時會發(fā)生災(zāi)害，則應(yīng)結(jié)合氣象預(yù)報然而氣象預(yù)報準確度不高。小區(qū)或降雨量的準確預(yù)報更困難。在山區(qū)，特別是暴雨，往往受小氣候和地形的控制而有很大的差異，山前、山腰和山頂?shù)挠炅客蝗幌掠赍娜幌喈?；分水嶺兩側(cè)的雨量也有差異，同時，災(zāi)害的發(fā)生總是相對滯后于氣象因素。這些情況，都給災(zāi)害產(chǎn)生的時間的預(yù)報帶來困難。而自動雨量計的設(shè)置遠未能滿足災(zāi)害預(yù)報的需要，雨量計的管理也是薄弱環(huán)節(jié)。

地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報和防治是復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，現(xiàn)在理論上多傾向于非線性動力學(xué)理論和分形理論分析評價災(zāi)害問題。分形理論研究自然界具有自相似性但沒有特征長度的圖形和現(xiàn)象，或者說在形態(tài)、結(jié)果、功能和信息等方面具有相似性或統(tǒng)計自相似性或統(tǒng)計自相似性的研究。國內(nèi)有許多年輕學(xué)者在此方面取得了一定成果。如建立地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)模型和礦物包體在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用等。

目前，我國對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報主要是基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。它不僅包括傳統(tǒng)的地面地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，平面及高程監(jiān)測，還有按照工程地質(zhì)綜合集成理論（EGMS）提出地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)；提出以“3S”（RSGIS/GPS）技術(shù)為主要手段，建立“3S”地質(zhì)災(zāi)害信息立體防治系統(tǒng)；有數(shù)字化、自動化和網(wǎng)絡(luò)功能的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)；地下水與地質(zhì)災(zāi)害的相互依存關(guān)系等基于地理信息系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)，把計算機科學(xué)的高新技術(shù)：數(shù)據(jù)庫技術(shù)、方法、模型庫管理技術(shù)、圖形圖形空間分析技術(shù)以及人工智能專家系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合為一體，為主要地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、防治以及經(jīng)濟損失分析提供有效服務(wù)、具有先進的“四庫一體化”結(jié)構(gòu)的智能決策支持系統(tǒng)。

實際上，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)報中最重要也是最難把握的問題是監(jiān)測技術(shù)（包括手段、方法、設(shè)備和監(jiān)測內(nèi)容）和時間的預(yù)測預(yù)報問題。

（2）地質(zhì)災(zāi)害的防治工程是防、治結(jié)合，以防為主的系統(tǒng)工程?，F(xiàn)在學(xué)術(shù)界對此存在兩種觀點：荷載支護體系觀點和地質(zhì)體改造觀點，并引入大量的新技術(shù)和新方法，如“3S”地質(zhì)災(zāi)害三維防治技術(shù)、模型模擬定量計算法等。但現(xiàn)階段我國在地質(zhì)災(zāi)害防治工作中通常采用不同的技術(shù)手段和工作程序，即鉆探、物探、測試手段和地質(zhì)體改造技術(shù)、計算機輔助設(shè)計技術(shù)和災(zāi)害勘察階段、可行性研究階段、設(shè)計階段、施工圖設(shè)計階段、施工階段和施工過程及結(jié)果反饋檢查階段。

根據(jù)施工中出現(xiàn)的新問題更改、完上施工方案，最終達到災(zāi)害治理的目的。過去，施工設(shè)計方案常常要耗費大量的人力、物力和時間，現(xiàn)今由于大量的地質(zhì)體改造技術(shù)和計算機輔助設(shè)計結(jié)合技術(shù)日趨完善，防治方案設(shè)計較過去更有效、更合理。當前常用的方案設(shè)計軟件主要是基于GIS、CAD和freehand技術(shù)輔助設(shè)計軟件，例如理正巖土、天正設(shè)計軟件及其各種附加載件、MapGIS、Arc Info等軟件。

結(jié)果反饋階段主要是通過自檢和建立監(jiān)測和管理實現(xiàn)的。自檢的實質(zhì)是防治設(shè)計和技術(shù)優(yōu)化過程的一個環(huán)節(jié)。建立是通過監(jiān)理工程師在設(shè)計和施工過程中對建設(shè)方提出意見、建議，發(fā)現(xiàn)問題及時通告建設(shè)方，以及時改進和決策。管理是一項政府行為，它由政府相關(guān)職能部門負責(zé)，政府職能部門不負責(zé)災(zāi)害治理的具體技術(shù)問題，只對項目立項、技術(shù)要求、經(jīng)費預(yù)算與使用、項目進展和質(zhì)量進行控制性管理。其中專家或?qū)＜翌檰枅F是地質(zhì)災(zāi)害防治工程管理部門的參謀和建設(shè)方施工指導(dǎo)人員，有其特殊的角色地位。

4 結(jié)束語

地球表層和深層環(huán)境已經(jīng)成為包括中國在內(nèi)的世界各國研究的重要內(nèi)容之一,相信隨著科學(xué)技術(shù)的進步，天體——地球表層環(huán)境——地球深層環(huán)境變化耦合時空預(yù)警、預(yù)報和防治體系將為人類與地質(zhì)環(huán)境和諧共存奠定基礎(chǔ)。