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(zhì)災(zāi)害風險加大，地質(zhì)災(zāi)害防范進入關(guān)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(zhì)災(zāi)害防范中效力凸顯，我國地質(zhì)災(zāi)害綜合防治能力顯著提升：通過遙感技術(shù)、無人機巡查等現(xiàn)代科技手段，實現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害隱患的快速識別和動態(tài)監(jiān)測，提高了預(yù)警的時效性和覆蓋面；利用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，加強地質(zhì)災(zāi)害風險評價，完善了全國地質(zhì)災(zāi)害綜合信息平臺；通過技術(shù)培訓和演練，提高了基層組織和群眾的防災(zāi)減災(zāi)意識和應(yīng)急處理能力。目前，國家、省、市、縣各級地質(zhì)災(zāi)害氣象風險預(yù)警標準化和規(guī)范化建設(shè)持續(xù)推進，地質(zhì)災(zāi)害群測群防體系不斷完善，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)處置能力不斷提高。
“經(jīng)過20多年的努力，我國已建立了全國地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急處置和綜合治理體系?！比涨埃袊こ淘涸菏?、自然資源部地質(zhì)災(zāi)害技術(shù)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(zhì)災(zāi)害構(gòu)成復(fù)雜
何為地質(zhì)災(zāi)害？國務(wù)院發(fā)布的《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》指出，地質(zhì)災(zāi)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(chǎn)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(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。
我國地質(zhì)條件復(fù)雜，地形地貌多樣，地質(zhì)災(zāi)害類型多樣且分布廣泛。
“不同地區(qū)的災(zāi)害類型和規(guī)模各異。”殷躍平展開一幅地質(zhì)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(zāi)害高發(fā)區(qū)，滑坡等災(zāi)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(shù)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(zhì)災(zāi)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(fù)雜，山區(qū)占比超過94%。特別是陡峭地形容易產(chǎn)生崩塌，很多溝口地區(qū)很容易產(chǎn)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(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。
災(zāi)害的成因，涵蓋地理位置、氣候條件、地質(zhì)構(gòu)造等復(fù)雜因素。這些區(qū)域的崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害“猛于虎”；滑坡形成的堰塞湖、水庫涌浪等災(zāi)害，其“烈性”也不容忽視。
7月10日下午，安徽省發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警與山洪災(zāi)害氣象預(yù)警信息，位于大別山區(qū)的六安市金寨縣同時啟動地質(zhì)災(zāi)害紅色預(yù)警與山洪災(zāi)害紅色預(yù)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(zhì)災(zāi)害三級應(yīng)急響應(yīng)……
地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生，往往造成人員和財產(chǎn)的巨大損失。全國每年發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害所造成的傷亡人數(shù)，在人員傷亡和總失蹤人口數(shù)中占比較高。同時，因地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟損失，約占我國每年自然災(zāi)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(shè)施。 殷躍平供圖
地質(zhì)災(zāi)害“脾氣”待摸清
突發(fā)性是地質(zhì)災(zāi)害最明顯的特點。那么，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前，人類能否摸清地質(zhì)災(zāi)害的“脾氣”，打有準備之仗，提前預(yù)見或阻斷地質(zhì)災(zāi)害？這正是地質(zhì)災(zāi)害防治專家長期研究的課題。
“摸清地質(zhì)災(zāi)害的‘脾氣’，要從地質(zhì)學、地貌學、工程地質(zhì)等多學科角度入手，進行全面研究，以預(yù)測和評價何種誘發(fā)因素或條件會導致災(zāi)害發(fā)生。”云南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院總工程師、地質(zhì)災(zāi)害綜合防治專家祝傳兵說。
過去，地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和編目主要依賴人力，通過地質(zhì)測繪、物探等手段完成。受技術(shù)限制，地質(zhì)災(zāi)害編目圖的完整性、準確性和時效性難以滿足防災(zāi)減災(zāi)的需求。
從20世紀60年代開始，得益于遙感技術(shù)迅猛發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)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(zhì)科學家們敏銳地捕捉到了國際先進技術(shù)動態(tài)。國外同行已經(jīng)利用雷達、衛(wèi)星等高科技手段進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)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(diào)查地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害嚴重的地區(qū)開展了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作。在地質(zhì)災(zāi)害精細調(diào)查方面，相關(guān)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(shù)方法相結(jié)合的方式，完成了2020個縣（市、區(qū)）的調(diào)查工作。
例如，對出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的前兆、可能造成人員傷亡或者重大財產(chǎn)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(zhì)災(zāi)害危險區(qū)，予以公告，并在地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)的邊界設(shè)置明顯警示標志。
這些技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的科學性和系統(tǒng)性，也為后續(xù)的監(jiān)測預(yù)警和應(yīng)急處置提供了重要依據(jù)。
“我們需要持續(xù)創(chuàng)新應(yīng)用一系列高科技手段，更深入地調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害的成因、規(guī)律及其演變過程，從而更加有效地進行預(yù)警和應(yīng)對?！币筌S平說。
2017年6月24日，四川茂縣發(fā)生特大滑坡災(zāi)害，其高程達3450米。殷躍平供圖
“空天地”預(yù)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(zhì)環(huán)境、山體滑坡、地震災(zāi)害等進行有效監(jiān)測。它與后續(xù)發(fā)射的B星，共同構(gòu)建了全球首個用于地表形變干涉測量應(yīng)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(shù)，把有地質(zhì)災(zāi)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(shù)據(jù)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(xiàn)了多個異常區(qū)。
近年來，我國加強了空間技術(shù)應(yīng)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(diào)查相結(jié)合，形成了新的預(yù)警監(jiān)測體系。該體系可提前發(fā)現(xiàn)復(fù)雜地區(qū)大型滑坡隱患，并能提供關(guān)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(yù)報設(shè)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(nèi)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(shè)備。這是千尋位置網(wǎng)絡(luò)有限公司研發(fā)的北斗高精度監(jiān)測接收機GR2。
“這些設(shè)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。”千尋位置網(wǎng)絡(luò)有限公司項目經(jīng)理李成彬介紹，其所獲得的自動化監(jiān)測數(shù)據(jù)，會被實時推送到云南省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)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(zhì)災(zāi)害的潛在風險，系統(tǒng)會立即發(fā)出預(yù)警，提醒村民及時轉(zhuǎn)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(zhì)災(zāi)害自動監(jiān)測設(shè)備及時預(yù)警，人員撤離迅速，避免了因災(zāi)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(xiàn)場?？萍既請笥浾?趙漢斌 攝
高科技助力綜合治理
中國地質(zhì)調(diào)查局的數(shù)據(jù)表明，各類地質(zhì)災(zāi)害呈向鄉(xiāng)村集中的特點。同時，每年發(fā)生的災(zāi)害中，未知點占比高達83%，呈現(xiàn)隨機性更大、隱蔽性更高和破壞性更強的特點，使預(yù)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(zāi)害多發(fā)區(qū)域，他們每地分別設(shè)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(guān)系，深入分析孕災(zāi)地質(zhì)條件和可能成災(zāi)模式，從而建立地質(zhì)災(zāi)害風險區(qū)應(yīng)急處理和綜合治理體系?！弊鞅f。
基于云計算、大數(shù)據(jù)及AI等新技術(shù)，祝傳兵帶領(lǐng)的云南高原山地地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)測與精準防控創(chuàng)新研究團隊，構(gòu)建了以隱患識別、調(diào)查評價、監(jiān)測預(yù)警、智慧服務(wù)為整體的云南地質(zhì)災(zāi)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(lián)互通的地質(zhì)災(zāi)害氣象風險預(yù)警示范，不斷提升地質(zhì)災(zāi)害防治信息獲取、數(shù)據(jù)綜合分析和應(yīng)急技術(shù)支撐能力，擬定區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查地方標準。
同時，地質(zhì)災(zāi)害防治專家多維度應(yīng)用遙感、InSAR、GIS技術(shù)，結(jié)合地質(zhì)、地形、氣候等多源數(shù)據(jù)，進行地表形變和地質(zhì)災(zāi)害隱患的識別與風險評估，為云南省的地質(zhì)災(zāi)害防治提供了科技支撐。
云南省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急指揮部辦公室的數(shù)據(jù)顯示，通過“人防+技防”的監(jiān)測預(yù)警體系，以及“隱患點+風險區(qū)”雙控體系建設(shè)，2023年，云南省成功避讓地質(zhì)災(zāi)害險情33起，緊急轉(zhuǎn)移避讓627人。
“基于西部地質(zhì)災(zāi)害仍然多發(fā)的現(xiàn)實，新時代的地質(zhì)災(zāi)害救援，更要依靠新理念新科技支撐。”祝傳兵說，特別是各種新技術(shù)的綜合運用，無疑會在地質(zhì)災(zāi)害治理領(lǐng)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(zhì)災(zāi)害防治工作要點》指出，要切實加強地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警，加強對已建專業(yè)監(jiān)測設(shè)備的運行維護，切實提高設(shè)備在線率，強化對監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合分析和異常信息研判處置，整體提升基層風險預(yù)警和響應(yīng)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(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警實驗室的建設(shè)，目前這些實驗室已開始試運行。這進一步擴大了專群結(jié)合監(jiān)測預(yù)警的覆蓋面，推動了我國地質(zhì)災(zāi)害綜合治理的科學化、規(guī)范化和標準化。
防災(zāi)減災(zāi)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(shè)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(zhì)災(zāi)害的禍首之一。
“我們數(shù)十年來專注昔格達地層的研究，已經(jīng)攻克了軟巖邊坡工程關(guān)鍵技術(shù)難題，為礦山和道路、橋梁等基本建設(shè)領(lǐng)域規(guī)避和化解地質(zhì)災(zāi)害提供科學支撐?！比珖こ炭辈煸O(shè)計大師、中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)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(lǐng)域，解決了一系列前沿難題，達到國際領(lǐng)先水平。
面對人類活動引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)態(tài)勢，我國采取了以防為主、防抗救相結(jié)合的防災(zāi)減災(zāi)策略。黨的十八大以來，我國實現(xiàn)了從災(zāi)后救助向災(zāi)前預(yù)防、從單一災(zāi)種應(yīng)對向綜合減災(zāi)、從減少災(zāi)害損失向減輕災(zāi)害風險的重大轉(zhuǎn)變。
在地質(zhì)災(zāi)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(zhì)災(zāi)害知識，還幫助公眾掌握了有效的避險技能，為減少災(zāi)害損失提供了有力保障。為加快推進普適型監(jiān)測預(yù)警儀器的推廣和智能化預(yù)警平臺的建設(shè)，我國實現(xiàn)了鄉(xiāng)村地質(zhì)災(zāi)害“群測群防”向“專群結(jié)合”的轉(zhuǎn)變。
“防災(zāi)減災(zāi)是我們肩負的責任，它直接關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。”殷躍平表示，未來其團隊將不斷完善地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)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(zāi)之前。此外，他們還將進一步加強風險評估和監(jiān)測預(yù)警，提升多災(zāi)種和災(zāi)害鏈綜合監(jiān)測、風險早期識別、預(yù)報預(yù)警和綜合治理能力。
