王天健
(西藏大學(xué),西藏 拉薩 850000)
地殼不斷運動及變化使得不同板塊之間出現(xiàn)沖擊情況,造成一系列礦山地質(zhì)災(zāi)害事故,為人們的生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。在礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險防范工作中,依據(jù)不同地區(qū)特點進(jìn)行風(fēng)險區(qū)劃,選擇不同的防治方案,能夠有效降低礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來的危害,更好地實現(xiàn)防治效果。
礦山地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或人為因素的作用下,地球發(fā)生異常能量釋放、物質(zhì)運動、巖土變形位移等情況,對人類生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失、破壞的地質(zhì)現(xiàn)象。我國礦山地質(zhì)災(zāi)害問題存在一定的規(guī)律性,但在某一時間段上具有突發(fā)性特征,其多集中在西部地區(qū),這是西部地區(qū)自然環(huán)境結(jié)構(gòu)較為脆弱多導(dǎo)致的,具有較高礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率。隨著國家西部大開發(fā)等戰(zhàn)略引導(dǎo),使得西部地區(qū)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市建設(shè)等方面都得到了充分發(fā)展,但并沒有制定相對較為完善的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與礦山地質(zhì)災(zāi)害之間的矛盾性問題。數(shù)據(jù)顯示我國75%以上的礦山地質(zhì)災(zāi)害是由人為活動所導(dǎo)致的,如過度砍伐導(dǎo)致土地荒漠化、蓄水能力不足,造成泥石流、山體滑坡等礦山地質(zhì)災(zāi)害。現(xiàn)階段誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害的人為因素主要包括礦產(chǎn)資源采掘技術(shù)操作不規(guī)范;山區(qū)水庫修建不符合標(biāo)準(zhǔn)或年久失修,導(dǎo)致土地軟化造成泥石流事故;依山進(jìn)行公路房屋建設(shè)形成高陡邊斜坡,造成滑坡事故;其它破壞地質(zhì)環(huán)境的活動,如亂砍亂伐、采石放炮等。我國西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展平均水平并不高,使得礦山地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā),污染自然環(huán)境的同時,阻礙地方經(jīng)濟(jì)持續(xù)性發(fā)展[1]。
國內(nèi)就礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分方法規(guī)則制定較早,主要是根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害的實際狀況,以及分析不同影響因素的疊加影響效果,借助半定量化的方式進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害敏感指標(biāo)分析,經(jīng)過一系列評價處理進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分。借助評級打分的形式,對不同礦山地質(zhì)災(zāi)害影響因素進(jìn)行計算,賦予相應(yīng)的權(quán)重系數(shù),經(jīng)過數(shù)學(xué)運算后得到相應(yīng)的計算結(jié)果,并將其作為礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分主要標(biāo)準(zhǔn)。選擇不同顏色進(jìn)行不同敏感性區(qū)域標(biāo)記,如使用紅色標(biāo)注比較容易發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害的高敏感性區(qū)域,而并不容易發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害的低敏感性區(qū)域則使用綠色標(biāo)注。在這種劃分方法下得到的礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域劃分圖是一種綜合類型圖件,能夠有效表示特定時間范圍中的礦山地質(zhì)災(zāi)害靜態(tài)特征。隨著時間的推移應(yīng)不斷革新圖件中的數(shù)據(jù)信息,并及時修訂礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分等級,凸顯其預(yù)警作用。
根據(jù)地方礦山地質(zhì)災(zāi)害活動的具體發(fā)生強(qiáng)度,將礦山地質(zhì)災(zāi)害分布情況作為主要劃分特征,可以將礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分為易發(fā)性分區(qū)與風(fēng)險性分區(qū)。一方面,易發(fā)生區(qū)域是指較為容易出現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域,這與礦山地質(zhì)災(zāi)害分布狀況有關(guān),涉及到不同地域之間的降雨量、地質(zhì)情況等多種信息,具體還可劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)以及非易發(fā)區(qū)。另一方面,風(fēng)險性分區(qū),其主要是參考礦山地質(zhì)災(zāi)害活動的強(qiáng)弱狀況,重點分析不同區(qū)域內(nèi)的礦山地質(zhì)災(zāi)害密度、發(fā)生頻率、地質(zhì)條件等信息,以及人類項目對于地質(zhì)條件的影響情況,并將其劃分為高風(fēng)險區(qū)、中風(fēng)險區(qū)、低風(fēng)險區(qū)、無風(fēng)險區(qū)。
礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治的主要模式,便是在礦山地質(zhì)災(zāi)害尚未發(fā)生時,人們就能對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行全面調(diào)查,并制定相應(yīng)的解決方案。在這個過程中,要強(qiáng)化氣象監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)合作用,現(xiàn)階段氣候數(shù)值預(yù)報場研究模式主要為MM5與WRF,向各礦山地質(zhì)災(zāi)害防治單位定時、定量提供地區(qū)氣象變化情況。其中,MM5數(shù)值預(yù)報模式是由美國大氣研究中心同美國賓州大學(xué)合作研究所得,具有操作簡單、預(yù)報精準(zhǔn)的服務(wù)特性,被應(yīng)用于多個地區(qū)的氣候數(shù)值預(yù)報工作中,能夠有效提高氣候預(yù)報工作準(zhǔn)確率。主要包括復(fù)合區(qū)域嵌套功能、非靜力部分?jǐn)U展以及多位數(shù)據(jù)參數(shù)化的過程,在天氣運動變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行非線性變化分析,完成大密度數(shù)據(jù)修復(fù)運算,提高氣候數(shù)值預(yù)報的準(zhǔn)確性。而WRF模式是由美國國家海洋大氣局同多個國家大學(xué)研究機(jī)構(gòu)合作,研制出的新型數(shù)值預(yù)報模式,相較于MM5預(yù)報模式,WRF更為理想化,重視物理過程的天氣預(yù)報模擬框架,并借此代替?zhèn)鹘y(tǒng)NCAR工作內(nèi)容,實現(xiàn)對RUC的情報內(nèi)測。
將MM5與WRF氣象預(yù)報模式應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作中,強(qiáng)化氣候數(shù)值預(yù)報場研究工作中,能夠幫助礦山地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)化氣候數(shù)值預(yù)報場防治工作成為現(xiàn)實。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上,多種較為獨立的礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案被人們研究出來,但這些預(yù)報模式之間缺乏互通性,使得學(xué)術(shù)交流及成果應(yīng)用模式較為復(fù)雜。而地質(zhì)氣象檢測便是將所有氣象研究模式進(jìn)行整合,分別交由NCEP與NCAR分別管理,采用F90語言編寫方式,結(jié)合三階及四階算法進(jìn)行氣候運算,進(jìn)而為礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作提供參考數(shù)據(jù)。但其實際應(yīng)用過程中,對于測量地點的定量、定時等非控制條件因素存在一定要求,需要進(jìn)行大量實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,檢驗兩種模式的預(yù)報效果。要考慮到單次礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來的連帶反應(yīng),如山體滑坡災(zāi)害若不及時進(jìn)行處理,將演變成泥石流,在人口密集區(qū)域會給人們生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅?,F(xiàn)代化高科技設(shè)備的使用提高了氣象監(jiān)測的準(zhǔn)確性,但仍避免不了監(jiān)測誤差,若降水情報預(yù)測出現(xiàn)誤差,應(yīng)參考同一條件下的其它預(yù)測結(jié)果,分析誤差原因是參數(shù)化方案的問題,還是預(yù)測模式自身的原因。
我國地域廣闊,擁有不同的地形地貌,面對不同的地質(zhì)環(huán)境,應(yīng)選擇不同的礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案,以及相應(yīng)的治理手段。首先,應(yīng)該對礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案進(jìn)行論證,選擇其中較為符合實際情況的方案,并做出相應(yīng)的防止措施。其次,針對部分重點災(zāi)難區(qū)域,要加強(qiáng)監(jiān)測管理作業(yè),對于綜合防治方案落實的有效性進(jìn)行評定,不斷優(yōu)化管理制度,降低礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來的經(jīng)濟(jì)損失。再次,進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工作的目標(biāo),應(yīng)該是恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地周圍的正常地質(zhì)環(huán)境,針對災(zāi)害區(qū)域周圍的人為項目建設(shè)如河流周圍的水庫,要進(jìn)行加固處理,防止出現(xiàn)二次災(zāi)害。最后,要建立全面防控管理預(yù)測機(jī)制,重點強(qiáng)調(diào)地面塌陷、地表裂縫等情況的調(diào)查處理。通過地域環(huán)境全方位測量,實現(xiàn)對地形的有效控制,并制定科學(xué)的地下資源開采方案,完善地面沉降聯(lián)防聯(lián)控管理工作。針對部分存在地面塌陷風(fēng)險的區(qū)域,應(yīng)進(jìn)行地下空間加固工作,并進(jìn)行有效的控制管理,嚴(yán)格控制其審批流程。包括資源開采程度,降低因地下水開采、礦產(chǎn)資源開發(fā)過度造成的地面裂縫等災(zāi)害發(fā)生[2]。
礦山地質(zhì)災(zāi)害具備突發(fā)性特點,進(jìn)行礦山地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)前預(yù)測及災(zāi)后重建工作,需要對災(zāi)害信息進(jìn)行準(zhǔn)確、可靠的采集及應(yīng)用分析。傳統(tǒng)礦山地質(zhì)災(zāi)害信息監(jiān)測及預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建工作,是以人工信息采集技術(shù)為主,信息收集效率、及時性,都難以滿足災(zāi)害防治需求。遙感等現(xiàn)代化礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與評估方法,突破了環(huán)境監(jiān)測云噪音、衛(wèi)星過境周期的限制,能夠?qū)崿F(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害信息及災(zāi)害損失數(shù)據(jù)共享。以無人機(jī)遙感技術(shù)為例,這是一種現(xiàn)代化低成本監(jiān)測技術(shù),具有高效率、低成本的使用特點,廣泛應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)工程中,能夠在最短時間內(nèi)獲得大面積地表數(shù)據(jù),結(jié)合各種算法完成信息數(shù)據(jù)分析。同傳統(tǒng)遙感技術(shù)相比,現(xiàn)代無人機(jī)遙感技術(shù)能夠排除云霧噪音的影響效果,根據(jù)監(jiān)測地點的云層高度,以及地表基準(zhǔn)面的海拔高度,設(shè)定相應(yīng)的分辨率,如為獲取0.1m分辨率的航拍影像時,要設(shè)定無人機(jī)飛行高度為距離基準(zhǔn)面500m左右。
構(gòu)建預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),需要融合地理學(xué)、地圖學(xué)等多個學(xué)科,結(jié)合地理數(shù)據(jù)輸入、分析、查詢的計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用。將這種獨特視覺效果與地理數(shù)據(jù)集成在一起,并對空間信息進(jìn)行存儲管理,從而在應(yīng)用系統(tǒng)中進(jìn)行問題原因分析、結(jié)果預(yù)測,這也是礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)的最大特點。就實際防治效果而言,,預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)D像數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與編輯,建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,以及日常數(shù)據(jù)庫維護(hù)管理工作,根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行用戶矢量地圖構(gòu)建,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行空間集合及地理情況分析,建立相應(yīng)的數(shù)字高程模型,并進(jìn)行展示。預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用,適用于各種職能部門建立覆蓋城市信息的生成和發(fā)布,方便不同地質(zhì)條件進(jìn)行信息收集。其中無人機(jī)遙感的監(jiān)測影響直觀、準(zhǔn)確,能夠有效對礦山地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行反饋,利用GIS系統(tǒng)進(jìn)行災(zāi)害數(shù)據(jù)分析,執(zhí)行區(qū)域內(nèi)高效災(zāi)害在線評估任務(wù),切實提高災(zāi)害情況調(diào)查及監(jiān)測水平,為獲取礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域災(zāi)情有著重大作用。
無論礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案多么全面,都不可能完全避免礦山地質(zhì)災(zāi)害所帶來的生命財產(chǎn)損失,需要強(qiáng)化災(zāi)害救援工作,提高救援效率,有效降低礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的危害。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下,實現(xiàn)消防遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)建,能夠為城市礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作安全提供保障。根據(jù)不同地質(zhì)易發(fā)區(qū)的風(fēng)險劃分,設(shè)置專門負(fù)責(zé)工作人員進(jìn)行應(yīng)急救援準(zhǔn)備,配合當(dāng)?shù)厝罕?,完成?zāi)后重建工作。
在礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時,其災(zāi)害波及范圍及所處環(huán)境,對于消防救援工作會產(chǎn)生很大影響。例如,若礦山地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生地點為普通住宅樓,那么其消防工作的重點就在于保證居民生命安全;若礦山地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生地點附近有大型化工類企業(yè),那么在消防工作開展時要采用合理的方法,考慮到化工產(chǎn)品的二次災(zāi)害。完善礦山地質(zhì)災(zāi)害消防救援人員的最優(yōu)化人員配置,幫助管理人員及時了解礦山地質(zhì)災(zāi)害情況及當(dāng)?shù)丨h(huán)境,保證救援工作的有序性,切實提高消防團(tuán)隊的救援能力。在人員調(diào)度方面,還要考慮到車輛、設(shè)備等相關(guān)因素,制定較為合理的消防方案。聯(lián)結(jié)公安、武警、解放軍等多方面國家政府部門力量,將派遣人員、車輛等項目控制在合理范圍內(nèi),降低額外人力、物力、財力浪費,完善人員責(zé)任規(guī)劃。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下,通過計算機(jī)功能能夠有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信視頻的合理使用,提升鄉(xiāng)村抵制災(zāi)害應(yīng)對反應(yīng)能力,第一時間確定礦山地質(zhì)災(zāi)害等級,積極調(diào)動救援物資,真正實現(xiàn)全方位調(diào)度。
地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作要依托于風(fēng)險區(qū)劃等級,并在各種監(jiān)測、預(yù)報技術(shù)的支持下,提高防治管理水平。地方政府部門機(jī)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)實際情況,向地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)周圍居民進(jìn)行安全知識培訓(xùn),在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時,保證其具備充足的災(zāi)害處理自救能力,積極構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警機(jī)制,以及地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案。