王明旭,曾一芳,吳明亮

(1.惠州市自然資源局 地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，廣東 惠州 516003；2.廣東省有色金屬地質(zhì)局九三五隊, 廣東 惠州 516001)

0 引言

在治理資金到位時，可以采取工程治理或避險搬遷的方式對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行綜合治理，日常則主要依靠群測群防力量進(jìn)行巡查。遇到強降雨時，人工巡查的危險性大，安全隱患多，無法做到全面巡查。有一些地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是由量變到質(zhì)變的過程，用肉眼無法感知其變化；為此，在條件允許的情況下，根據(jù)現(xiàn)場實際，實施在線專業(yè)監(jiān)測，將人防與機防有效結(jié)合，可以彌補單純依靠群測群防工作存在的不足。

對于專業(yè)監(jiān)測，目前已有一些研究成果，如：許強等[1]通過光學(xué)遙感和InSAR實現(xiàn)了區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害隱患的普查，隨后利用機載激光雷達(dá)測量技術(shù)和無人機攝影測量技術(shù)實現(xiàn)了高地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)段和重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的詳查，最后采用現(xiàn)場調(diào)查、地面與坡體內(nèi)部監(jiān)(探)測等手段，實現(xiàn)了重大地質(zhì)災(zāi)害隱患的復(fù)核確認(rèn)和排除。監(jiān)測設(shè)備安裝點位的選擇是一項比較專業(yè)的技術(shù)工作，設(shè)備供應(yīng)商缺乏相應(yīng)的專業(yè)知識，只有專業(yè)技術(shù)人員在了解設(shè)備工作原理、功效、性能的基礎(chǔ)上統(tǒng)籌考慮設(shè)備的安裝點位，才能實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警效果的最優(yōu)化[2]。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警和成功預(yù)報有專業(yè)監(jiān)測型、巡查排查型、氣象預(yù)警型、群測群防型等4種模式[3]，其中專業(yè)監(jiān)測型就涉及設(shè)置預(yù)警閾值的問題。不同類型巖土質(zhì)滑坡的位移、裂縫、切線角，其預(yù)警閾值的取值也不一樣；初值的確定一般采用前人的一些成功預(yù)警案例的經(jīng)驗值結(jié)合外部因子得到，而在初值確定后，還需在監(jiān)測過程中進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整[4]；另趙安文等[5]對現(xiàn)有的多源監(jiān)測大數(shù)據(jù)及公共數(shù)據(jù)開展了統(tǒng)計分析，獲得了更加準(zhǔn)確的監(jiān)測閾值?；绿幱趧蛩僮冃魏图铀僮冃坞A段是緊急處置險情的關(guān)鍵時期，一旦滑坡進(jìn)入此階段必須設(shè)定相應(yīng)的預(yù)警閾值[6]。在專業(yè)監(jiān)測中，如果監(jiān)測點的布設(shè)沒有準(zhǔn)確抓住災(zāi)害點的變化過程，將導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)失去使用價值。設(shè)定預(yù)警閾值并非最佳的預(yù)警方式，過程化預(yù)警模型中的多源數(shù)據(jù)協(xié)同預(yù)警技術(shù)將是今后的發(fā)展方向[7]。

1 地質(zhì)災(zāi)害隱患點在線專業(yè)監(jiān)測

1.1 監(jiān)測目的

在線監(jiān)測的目的主要有3個：一是對于暫時無法避險搬遷的地質(zhì)災(zāi)害隱患點，通過在線監(jiān)測的方式，對地質(zhì)災(zāi)害隱患點可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行人工巡查之外的在線監(jiān)測，實現(xiàn)定性管理和定量管理的結(jié)合；二是對于暫無財政資金進(jìn)行工程治理的地質(zhì)災(zāi)害隱患點，可以投入部分資金進(jìn)行臨時的在線監(jiān)測，以及時掌握隱患點的變形情況，為后續(xù)的工程治理做好準(zhǔn)備工作；三是借助現(xiàn)代化的技術(shù)手段，提高地質(zhì)災(zāi)害隱患點的管理效率和效能。

1.2 應(yīng)用范圍

在線專業(yè)監(jiān)測涵蓋范圍較廣，一是定量化的數(shù)據(jù)監(jiān)測，對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測，涉及位移、變形、傾角、振動、雨量等的監(jiān)測；二是可視化的圖像監(jiān)測，如在礦山管理、儲備地管理、臨時用地監(jiān)管中通過視頻監(jiān)控，抓取地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以掌握開采量變化及監(jiān)管儲備地、臨時用地的使用情況；三是常規(guī)定時監(jiān)測，如在土地整理中，記錄土地整治效果，包括對基本農(nóng)田、永久基本農(nóng)田保護(hù)的監(jiān)控。

1.3 監(jiān)測優(yōu)勢

對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測，有4個方面的優(yōu)勢：一是解決在暴雨等惡劣天氣情況下不宜人工巡查的問題；二是在沒有足夠資金進(jìn)行工程治理的情況下，可通過少量資金投入開展在線監(jiān)測；三是對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行定量分析，便于有效表征地質(zhì)災(zāi)害隱患點的發(fā)展過程，從而做好有效預(yù)防；四是能夠直觀監(jiān)控現(xiàn)場情況，在危急情況下便于及時準(zhǔn)確地作出決策。

2 在線專業(yè)監(jiān)測實施過程中存在和需要解決的問題

2.1 存在的問題

2.1.1 在專業(yè)監(jiān)測設(shè)備具體布點安裝過程中

存在的問題

在具體的布點安裝過程中主要存在3個方面的問題：一是占地的問題，在農(nóng)村涉及占用宅基地或農(nóng)用地，在市區(qū)涉及占用公用用地；二是監(jiān)測設(shè)備安裝與當(dāng)?shù)仫L(fēng)土人情相適應(yīng)的問題，在農(nóng)村安裝設(shè)備，有的村民覺得會破壞“風(fēng)水”，工作阻力較大；三是部分監(jiān)測配套設(shè)備安裝受人文環(huán)境的影響，如在存在地質(zhì)災(zāi)害隱患點的學(xué)校內(nèi)安裝專業(yè)監(jiān)測設(shè)備時還配套安裝了聲光預(yù)警廣播，校方認(rèn)為報警時會引起學(xué)生恐慌。

2.1.2 地質(zhì)災(zāi)害隱患點監(jiān)測存在的問題

地質(zhì)災(zāi)害隱患點監(jiān)測系統(tǒng)維護(hù)成本較高，對于同一類型的地質(zhì)災(zāi)害隱患，其規(guī)模不一，采用的設(shè)備也不一樣。不同廠家的專業(yè)監(jiān)測設(shè)備外觀差異較大，內(nèi)部零部件也不一樣，都有各自的預(yù)警分析平臺。為此，從規(guī)范整個專業(yè)監(jiān)測市場來看，為縮減監(jiān)測成本，除了開發(fā)易操作的簡易監(jiān)測設(shè)備，還需要制定統(tǒng)一的監(jiān)測設(shè)備制作標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 需要解決的問題

在地質(zhì)災(zāi)害隱患點在線監(jiān)測時需要解決5個方面的問題：

a.監(jiān)測系統(tǒng)的專業(yè)性強，需要多學(xué)科結(jié)合。在線監(jiān)測設(shè)備的安裝、維護(hù)等主要由設(shè)備廠商負(fù)責(zé)，而具體如何布置監(jiān)測點，則需要地質(zhì)災(zāi)害防治專業(yè)人員結(jié)合現(xiàn)場實際確定。

b.監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理。當(dāng)前各地自然資源主管部門中，主要由行政科室承擔(dān)地質(zhì)災(zāi)害防治管理工作，尤其是市縣局層面，普遍缺乏專業(yè)管理人員，不具備準(zhǔn)確研判地質(zhì)災(zāi)害隱患點監(jiān)測數(shù)據(jù)的能力。

c.監(jiān)測設(shè)備的維護(hù)。設(shè)備的維護(hù)成本差異很大，維護(hù)得好，成本就較低；反之，成本就較高。不專業(yè)的維護(hù)甚至可能會導(dǎo)致監(jiān)測設(shè)備損毀而失去監(jiān)測功能。

d.監(jiān)測管理。地質(zhì)災(zāi)害隱患點分布范圍廣，最好能實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)共享；需要按照屬地管理原則，由當(dāng)?shù)刈匀毁Y源部門具體管理，每個層級的責(zé)任要明確。

e.在線監(jiān)測發(fā)揮的作用。即使對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行了布點監(jiān)測，若無法確定隱患點相鄰區(qū)域是否存在誘發(fā)災(zāi)害的可能，就起不到監(jiān)測預(yù)警作用，在線監(jiān)測也就失去了價值。

3 地質(zhì)災(zāi)害隱患點在線專業(yè)監(jiān)測模式

3.1 專業(yè)監(jiān)測點的選定

地質(zhì)災(zāi)害隱患點認(rèn)定后，需要明確綜合治理措施。對于暫無充足資金開展工程治理的情況，為了維護(hù)隱患點周邊群眾的生命財產(chǎn)安全，開展專業(yè)監(jiān)測尤為必要。并非所有的隱患點都適合開展專業(yè)監(jiān)測，要結(jié)合現(xiàn)場實際，認(rèn)真分析，科學(xué)選取。

3.2 專業(yè)監(jiān)測的經(jīng)費保障

相較工程治理或避險搬遷所需的經(jīng)費，專業(yè)監(jiān)測費用較低。如何有效募集資金開展相關(guān)工作，依然是一道難題。筆者提出了3種資金募集方式：一是受益方出資，誰受益誰負(fù)責(zé)專業(yè)監(jiān)測所需經(jīng)費；二是政府財政資金支持；三是社會資本出資，采取募捐、眾籌等方式[8]。

3.3 專業(yè)監(jiān)測工作內(nèi)容的確定

獲得專業(yè)監(jiān)測經(jīng)費后需要明確專業(yè)監(jiān)測工作內(nèi)容，其既要滿足上級文件要求，也要符合當(dāng)?shù)貙嶋H。一般來講，除了布設(shè)監(jiān)測儀器設(shè)備和提交月度、季度、年度設(shè)備運行維護(hù)報告外，還需要開展監(jiān)測設(shè)備(地表位移、降雨量等)預(yù)警閾值判據(jù)研究、降雨與災(zāi)害體位移關(guān)系研究、地質(zhì)災(zāi)害臨界降雨量研究和災(zāi)害體穩(wěn)定性評價研究。

3.4 專業(yè)監(jiān)測實施單位的選擇

明確需求后，要按照相關(guān)規(guī)定選擇專業(yè)監(jiān)測實施單位。不同類型的地質(zhì)災(zāi)害隱患點的監(jiān)測，對實施單位的要求不一樣。如果只是單純對滑坡體進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測，依靠前期的地質(zhì)勘查資料進(jìn)行布點即可，一般專業(yè)監(jiān)測實施單位均可承擔(dān)。如果地質(zhì)災(zāi)害隱患點屬于巖溶塌陷地區(qū)，需要開展地下水的專業(yè)監(jiān)測，可能還需做鉆孔補勘，這就需要地質(zhì)單位和專業(yè)監(jiān)測單位聯(lián)合開展相應(yīng)工作。即使只是簡單的滑坡地災(zāi)隱患點專業(yè)監(jiān)測，如果專業(yè)監(jiān)測單位不具備基本的地質(zhì)災(zāi)害隱患點監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析能力，也是無法完成專業(yè)監(jiān)測工作內(nèi)容的。所以對于資金額度小的專業(yè)監(jiān)測項目，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行三方詢價時，一定要充分了解詢價單位的實力和是否擁有相關(guān)的專業(yè)監(jiān)測項目經(jīng)驗。對于大額資金的專業(yè)監(jiān)測項目，要通過招投標(biāo)方式選擇監(jiān)測實施單位，在招投標(biāo)文件中需明確單位資質(zhì)要求，在商務(wù)評分標(biāo)準(zhǔn)中加大類似項目業(yè)績的分值比重。

3.5 專業(yè)監(jiān)測預(yù)警分析系統(tǒng)的建立

監(jiān)測系統(tǒng)涵蓋多方面內(nèi)容：

a.監(jiān)測設(shè)備的選擇。雨量計布點要能滿足地質(zhì)災(zāi)害隱患點區(qū)域的雨量信息收集的要求。

b.確定傳輸方式。數(shù)據(jù)傳輸和處理方式不同，工作量也不同。

c.制訂布點方案。對地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行勘察后，要進(jìn)行監(jiān)測設(shè)備布點，布點方案要求能夠保障監(jiān)測設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。

d.構(gòu)建在線監(jiān)測系統(tǒng)。

e.明確在線監(jiān)測維護(hù)責(zé)任。對設(shè)備供應(yīng)商來說，要確定設(shè)備維護(hù)期；對地質(zhì)災(zāi)害隱患點所屬區(qū)域的鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道而言，需要明確維護(hù)責(zé)任。

f.建立在線監(jiān)測負(fù)責(zé)人考評體系。要對地質(zhì)災(zāi)害在線監(jiān)測各責(zé)任方建立考評體系，檢查工作臺賬。對及時預(yù)報地質(zhì)災(zāi)害隱患的工作人員，要給予貢獻(xiàn)認(rèn)定；對在地質(zhì)災(zāi)害隱患點在線監(jiān)測工作中玩忽職守，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失的，要追究責(zé)任。

3.6 專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取及分析

不同類型的地質(zhì)災(zāi)害隱患點，所需要獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)不一樣。獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)后，不僅僅是設(shè)置預(yù)警閾值的問題，還涉及采集頻次及數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系分析。是單一設(shè)備的監(jiān)測預(yù)警，還是多設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析的預(yù)警，這些都要在專業(yè)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建立后予以明確。出現(xiàn)預(yù)警時，專業(yè)技術(shù)人員要立即開展分析，確屬險情的，要通過預(yù)警廣播和聲光報警器及時提醒群眾撤離，并按要求通知相關(guān)人員。

3.7 專業(yè)監(jiān)測研究成果

專業(yè)監(jiān)測研究成果的取得需要對大量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判及校核。地質(zhì)災(zāi)害隱患點的專業(yè)監(jiān)測責(zé)任重大，具有公益屬性，需要集合多方力量，整合多方資源，齊力攻克難關(guān)。

a.專業(yè)監(jiān)測資源的整合。雖然不同地方的地理條件不一樣，但專業(yè)監(jiān)測方式具有可比性，通過建立統(tǒng)一的專業(yè)監(jiān)測平臺，實現(xiàn)全國同類監(jiān)測項目的在線比對。

b.建立并整合預(yù)警閾值數(shù)據(jù)庫，形成同類地質(zhì)條件的預(yù)警閾值設(shè)定聯(lián)盟，使專業(yè)監(jiān)測的閾值設(shè)定有參考依據(jù)。

c.專業(yè)監(jiān)測創(chuàng)新探索。專業(yè)監(jiān)測涉及面廣，從專業(yè)監(jiān)測設(shè)備的成本、選型、選址，再到調(diào)試、維護(hù)、數(shù)據(jù)分析、閾值校核、維護(hù)等，都需要不斷創(chuàng)新探索，讓專業(yè)監(jiān)測真正發(fā)揮作用。

d.要形成專業(yè)監(jiān)測的研究成果。結(jié)合月度、季度、年度報告，形成適應(yīng)該處地質(zhì)災(zāi)害隱患點的專業(yè)監(jiān)測成果，也抽象共性問題，形成能夠指導(dǎo)更廣范圍的專業(yè)監(jiān)測成果。

3.8 專業(yè)監(jiān)測設(shè)備的日常維護(hù)

加強專業(yè)監(jiān)測設(shè)備的日常維護(hù)，防止監(jiān)測設(shè)備的人為破壞，同時還要不斷校正監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。監(jiān)測實施單位的質(zhì)保維護(hù)期結(jié)束后，要積極申請資金保障維護(hù)費用。

4 在線專業(yè)監(jiān)測案例分析

惠州市自然資源局委托相關(guān)單位開發(fā)了市級層面的地質(zhì)災(zāi)害信息管理及預(yù)警分析系統(tǒng)(見圖1)。通過對雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測分析，得到惠州市地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報結(jié)果(見圖2)。

圖1 預(yù)警分析系統(tǒng)登錄界面

(a)2020年8月7日-8日

4.1 惠州東江體育館在線專業(yè)監(jiān)測案例

東江體育館11棟A座西側(cè)后山地質(zhì)災(zāi)害隱患點中心坐標(biāo)為：經(jīng)度23°55 ′26 ″，緯度114°23′11″，高程5.6 m。該邊坡為土質(zhì)邊坡，長約18 m，高5.6 m，整體坡度 30°。邊坡上方為原始山體，坡頂植被茂盛，坡腳建有居民住宅樓。邊坡有5.0 m 高石坎支擋，石坎上方有過濾水池和防泥石流沖擊沙包，靠近石坎水池邊的坡體有1.8 m×6.0 mm的裂痕，目前未發(fā)現(xiàn)邊坡明顯變形破壞跡象。該邊坡因上方山體呈 U 型溝狀，雨水匯聚易導(dǎo)致泥石流；如過濾池排水管堵塞，極易造成邊坡壓力過大而崩塌。為了監(jiān)測該泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患點，一共安裝了3臺LS-SG20S微芯多維傳感器，1臺ADT-M1000S一桿式采集測站，采集終端包括攝像頭、太陽能電池板等設(shè)備。邊坡形變監(jiān)測：監(jiān)測邊坡表面的傾斜、振動情況，判斷邊坡的安全狀態(tài)。2020年5月-10月的在線監(jiān)測結(jié)果顯示，傾角與振動都處于正常范圍(見圖3)，在幾次強降雨作用下隱患點均能保持穩(wěn)定。

(a)位移變化

4.2 龍門大圍至祖塘村巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害在線專業(yè)監(jiān)測實例

近年來，龍門縣平陵街道大圍村至祖塘村片區(qū)內(nèi)相繼發(fā)生多起巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害(見圖4)，塌坑直徑1～6 m，深度2～6 m。塌坑周邊部分村民房屋遭到不同程度的破壞，出現(xiàn)多處裂縫。據(jù)初步統(tǒng)計，潛在威脅人數(shù)達(dá)4 714人，潛在經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8 132萬元，災(zāi)情較為嚴(yán)重。

圖4 龍門縣平陵街道大圍村至祖塘村片區(qū)塌陷坑現(xiàn)場照片

工作區(qū)內(nèi)有4處巖溶地面塌陷：①編號LMPL142，該塌陷位于瑞興村，為小型地面塌陷，塌陷地層巖性為灰?guī)r，溶洞發(fā)育，受地下水波動影響，發(fā)生多次地面塌陷，坑口直徑1～2 m，坑深多大于2 m，塌陷造成房屋整體開裂，裂隙長約6 m，寬2 cm；②編號LMPL144，該塌陷位于祖塘村，為小型地面塌陷群，塌陷地層巖性為灰?guī)r，塌陷初次發(fā)生時間為2011-2012年，由其西南方向石場礦山開采而引發(fā)；③編號LMPL145，該塌陷位于祖塘村，為大型地面塌陷，塌陷地層巖性為灰?guī)r，塌坑呈群體發(fā)育，坑口直徑2～6 m，深3～6 m，多處房屋出現(xiàn)裂縫，部分塌坑已被戶主回填；④編號LMPL146，該塌陷位于祖塘村，2006年暴雨期發(fā)生塌陷，坑口直徑1～2 m，坑深大于2 m，導(dǎo)致周邊房屋產(chǎn)生裂縫，經(jīng)回填后現(xiàn)較為穩(wěn)定。

目前主要開展了如下工作：

a.通過收集資料和開展地質(zhì)調(diào)查，基本查明片區(qū)內(nèi)地形地貌、水文、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)作用及巖溶地面塌陷災(zāi)害發(fā)育情況與特征。

b.采用物探或鉆探手段，初步查明片區(qū)內(nèi)巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)、隱伏巖溶和土洞的分布位置、規(guī)模、埋深及其發(fā)育特征，初步掌握巖溶和土洞的發(fā)育規(guī)律，初步分析巖溶塌陷形成機理。

c.通過水文地質(zhì)勘查和建立地下水動態(tài)監(jiān)測孔，基本掌握區(qū)內(nèi)地下水類型、水位、水質(zhì)、流向、流量、補徑排條件及其動態(tài)變化特征。

d.在地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，選擇合適的隱患點進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括地下水位變化、地表及房屋變形、表層土體變形與沉降等，利用地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)和實時通信技術(shù)，建立巖溶塌陷自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)實時自動化采集和傳輸。

e.合理設(shè)定各項監(jiān)測參數(shù)的預(yù)警閾值，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警閾值時，系統(tǒng)自動發(fā)出警報，并將預(yù)警信息自動發(fā)送至客戶端及指定人員手機。

f.定期對監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合研究分析，提交監(jiān)測數(shù)據(jù)分析報告(月報、季報和年報等)，及時優(yōu)化參數(shù)，掌握各監(jiān)測數(shù)據(jù)演變趨勢及動態(tài)變化規(guī)律，研究各監(jiān)測數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，為地質(zhì)災(zāi)害防治與管理決策提供技術(shù)指導(dǎo)與科學(xué)依據(jù)。為此，在工作區(qū)布設(shè)了7 套GNSS(位移監(jiān)測一體機)、4套水位計、1套地表裂縫計、3套深部位移傾斜儀、2套聲光預(yù)警廣播。專業(yè)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)場未出現(xiàn)失穩(wěn)情況。

5 結(jié)語

對于地質(zhì)災(zāi)害隱患點，通常需要采取避險搬遷或工程治理等措施。有些地質(zhì)災(zāi)害隱患點對人民群眾生命財產(chǎn)雖已形成了威脅，但不具備避險搬遷條件或缺乏工程治理經(jīng)費或是暫時不能明確其潛在危險程度，這就需要在群測群防基礎(chǔ)上開展專業(yè)監(jiān)測。本文構(gòu)建的地質(zhì)災(zāi)害隱患點專業(yè)監(jiān)測模式，實現(xiàn)了規(guī)范化、科學(xué)化、體系化監(jiān)測，可用于指導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害防治工作。