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、泥石流等地質災害風險加大，地質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”在地質災害防范中效力凸顯，我國地質災害綜合防治能力顯著提升：通過遙感技術、無人機巡查等現代科技手段，實現了地質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、大數據等技術，加強地質災害風險評價，完善了全國地質災害綜合信息平臺；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，地質災害群測群防體系不斷完善，地質災害應急響應處置能力不斷提高。
“經過20多年的努力，我國已建立了全國地質災害調查評價、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
我國地質災害構成復雜
何為地質災害？國務院發(fā)布的《地質災害防治條例》指出，地質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、地面沉降等與地質作用有關的災害。
我國地質條件復雜，地形地貌多樣，地質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生崩塌，很多溝口地區(qū)很容易產生滑坡，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，是地質災害多發(fā)區(qū)。
災害的成因，涵蓋地理位置、氣候條件、地質構造等復雜因素。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)縣啟動地質災害三級應急響應……
地質災害一旦發(fā)生，往往造成人員和財產的巨大損失。全國每年發(fā)生的地質災害所造成的傷亡人數，在人員傷亡和總失蹤人口數中占比較高。同時，因地質災害造成的直接經濟損失，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
地質災害“脾氣”待摸清
突發(fā)性是地質災害最明顯的特點。那么，在地質災害發(fā)生前，人類能否摸清地質災害的“脾氣”，打有準備之仗，提前預見或阻斷地質災害？這正是地質災害防治專家長期研究的課題。
“摸清地質災害的‘脾氣’，要從地質學、地貌學、工程地質等多學科角度入手，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。”云南省地質環(huán)境監(jiān)測院總工程師、地質災害綜合防治專家祝傳兵說。
過去，地質災害的調查和編目主要依賴人力，通過地質測繪、物探等手段完成。受技術限制，地質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，地質災害調查有了新手段：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)。國外同行已經利用雷達、衛(wèi)星等高科技手段進行地質災害調查，極大地提高了效率和準確性?！币筌S平說，“這就提醒我們，調查地質災害，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，全國地質災害嚴重的地區(qū)開展了地質災害調查與區(qū)劃工作。在地質災害精細調查方面，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合的方式，完成了2020個縣（市、區(qū)）的調查工作。
例如，對出現地質災害的前兆、可能造成人員傷亡或者重大財產損失的區(qū)域和地段，各地縣級政府會及時將之劃定為地質災害危險區(qū)，予以公告，并在地質災害危險區(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災害調查的科學性和系統(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。
“我們需要持續(xù)創(chuàng)新應用一系列高科技手段，更深入地調查地質災害的成因、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，再把數據交給每個地方來用?！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、地面實地表面調查相結合，形成了新的預警監(jiān)測體系。該體系可提前發(fā)現復雜地區(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絡有限公司項目經理李成彬介紹，其所獲得的自動化監(jiān)測數據，會被實時推送到云南省地質災害監(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場。科技日報記者 趙漢斌 攝
高科技助力綜合治理
中國地質調查局的數據表明，各類地質災害呈向鄉(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，深入分析孕災地質條件和可能成災模式，從而建立地質災害風險區(qū)應急處理和綜合治理體系?！弊鞅f。
基于云計算、大數據及AI等新技術，祝傳兵帶領的云南高原山地地質災害智能監(jiān)測與精準防控創(chuàng)新研究團隊，構建了以隱患識別、調查評價、監(jiān)測預警、智慧服務為整體的云南地質災害綜合防御體系。
近年來，云南省還持續(xù)拓展國家、省、市互聯互通的地質災害氣象風險預警示范，不斷提升地質災害防治信息獲取、數據綜合分析和應急技術支撐能力，擬定區(qū)域地質災害調查地方標準。
同時，地質災害防治專家多維度應用遙感、InSAR、GIS技術，結合地質、地形、氣候等多源數據，進行地表形變和地質災害隱患的識別與風險評估，為云南省的地質災害防治提供了科技支撐。
云南省地質災害應急指揮部辦公室的數據顯示，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災害險情33起，緊急轉移避讓627人。
“基于西部地質災害仍然多發(fā)的現實，新時代的地質災害救援，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年全國地質災害防治工作要點》指出，要切實加強地質災害監(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)測數據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個省（區(qū)、市），已陸續(xù)完成地質災害監(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合監(jiān)測預警的覆蓋面，推動了我國地質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，也是地質災害的禍首之一。
“我們數十年來專注昔格達地層的研究，已經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)避和化解地質災害提供科學支撐?！比珖こ炭辈煸O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)的地質災害頻發(fā)態(tài)勢，我國采取了以防為主、防抗救相結合的防災減災策略。黨的十八大以來，我國實現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變。
在地質災害高發(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，我國實現了鄉(xiāng)村地質災害“群測群防”向“專群結合”的轉變。
“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安全?！币筌S平表示，未來其團隊將不斷完善地質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。
