許 強(qiáng)

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))， 成都 610059， 中國(guó))

0 引 言

受青藏高原隆升的影響，我國(guó)地域地質(zhì)條件極為特殊和復(fù)雜，并因此而成為世界上地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)和頻發(fā)國(guó)之一。我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，造成損失重。面對(duì)異常嚴(yán)峻的防災(zāi)減災(zāi)形勢(shì)，自20世紀(jì)80年代起，我國(guó)就逐步建立起了一套具有中國(guó)特色的地質(zhì)災(zāi)害防治尤其是群測(cè)群防體系，并在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮了重要作用，取得顯著的成效。但是，時(shí)至如今，我們每年仍會(huì)發(fā)生數(shù)千處地質(zhì)災(zāi)害，造成數(shù)百人死亡和數(shù)十億元的直接經(jīng)濟(jì)損失，防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)依然十分繁重。我國(guó)政府和相關(guān)管理部門(mén)高度重視地質(zhì)災(zāi)害防治工作。2018年10月10日習(xí)近平總書(shū)記主持召開(kāi)中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第3次會(huì)議，提出要大力提高我國(guó)自然災(zāi)害防治能力，并啟動(dòng)“十大工程”。2019年11月29日，中共中央政治局就我國(guó)應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)進(jìn)行集體學(xué)習(xí)，習(xí)近平總書(shū)記在主持學(xué)習(xí)時(shí)再次強(qiáng)調(diào)，要充分發(fā)揮我國(guó)應(yīng)急管理體系特色和優(yōu)勢(shì)，積極推進(jìn)我國(guó)應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化。在這兩次會(huì)上，習(xí)總書(shū)記強(qiáng)調(diào)要“實(shí)施自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警信息化工程，提高多災(zāi)種和災(zāi)害鏈綜合監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)早期識(shí)別和預(yù)報(bào)預(yù)警能力”、“提升多災(zāi)種和災(zāi)害鏈綜合監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)早期識(shí)別和預(yù)報(bào)預(yù)警能力”。2018年，新組建的自然資源部和應(yīng)急管理部先后多次召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，討論地質(zhì)災(zāi)害防治問(wèn)題。自然資源部陸昊部長(zhǎng)提出地質(zhì)災(zāi)害防治“四步”的工作方案，即研究原理，發(fā)現(xiàn)隱患，監(jiān)測(cè)隱患，發(fā)布預(yù)警。同時(shí)強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前防范地質(zhì)災(zāi)害的核心需求是要搞清楚“隱患點(diǎn)在哪里？”，“什么時(shí)候可能發(fā)生？”。

隨著近年來(lái)科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，尤其是現(xiàn)代遙感技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)以及各種感知技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害隱患早期識(shí)別與監(jiān)測(cè)預(yù)警已成為主動(dòng)防控地質(zhì)災(zāi)害的重要手段(許強(qiáng)等， 2019)。尤其在監(jiān)測(cè)預(yù)警方面，近年來(lái)我國(guó)相關(guān)部門(mén)和地方政府每年投資上百億元，實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警工程，使監(jiān)測(cè)預(yù)警行業(yè)變得異常“火爆”。目前全國(guó)從事地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警儀器研發(fā)和項(xiàng)目實(shí)施的單位和企業(yè)可能達(dá)數(shù)百上千家，從業(yè)人員可能已達(dá)數(shù)十上百萬(wàn)人。在巨大的利益驅(qū)動(dòng)下，還有不少企業(yè)不斷涌入地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警行業(yè)。國(guó)家重視，全民關(guān)注，企業(yè)介入，對(duì)我國(guó)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)事業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一件大好事。但地質(zhì)災(zāi)害防治尤其是監(jiān)測(cè)預(yù)警是一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)域和行業(yè)，也是一個(gè)非常復(fù)雜且目前仍處于摸索階段的工作。目前，還有不少地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的從業(yè)人員，包括一些專(zhuān)業(yè)技術(shù)和管理人員，對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警中的一些基本問(wèn)題存在著不少誤區(qū)甚至錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。為此，本文結(jié)合近年來(lái)對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的科學(xué)研究和工程實(shí)踐，談?wù)剬?duì)相關(guān)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和思考。

1 關(guān)于滑坡監(jiān)測(cè)

1.1 滑坡監(jiān)測(cè)應(yīng)強(qiáng)化針對(duì)性

圖 1 滑坡變形破壞過(guò)程與監(jiān)測(cè)預(yù)警途徑Fig. 1 Landslide deformation process and monitoring and warning approach

滑坡(含崩塌)是斜坡巖土體在重力以及其他外界因素(如降雨、地震、人類(lèi)工程活動(dòng)等)作用下，所表現(xiàn)出的一種變形破壞過(guò)程和現(xiàn)象。在斜坡發(fā)展演化過(guò)程中，力(包括重力及其他外力)是驅(qū)使斜坡發(fā)生變形破壞的內(nèi)在原因和根本動(dòng)力。斜坡從出現(xiàn)變形到最終失穩(wěn)破壞的整個(gè)過(guò)程中，伴隨著滑動(dòng)面的孕育與貫通，將會(huì)出現(xiàn)一系列的內(nèi)部破裂和地表宏觀變形跡象，在滑坡發(fā)生前可能還會(huì)出現(xiàn)一些臨滑征兆(圖 1)。因此，滑坡監(jiān)測(cè)工作無(wú)外乎應(yīng)從驅(qū)動(dòng)力、內(nèi)部破裂、外在變形以及臨滑前兆等幾方面去開(kāi)展，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相關(guān)指標(biāo)的量值及其動(dòng)態(tài)變化情況。其中，驅(qū)動(dòng)力既包括由巖土體自身重量產(chǎn)生的力(如土壓力、滑坡推力等)、外界環(huán)境因子及其產(chǎn)生的力(如雨量、水位(地表和地下)、水壓力(土體中的孔隙水壓力、裂隙中的間隙水壓力等)、非飽和帶的基質(zhì)吸力等)，以及巖土體與外部結(jié)構(gòu)相互作用力(如支檔結(jié)構(gòu)應(yīng)力、由滑體重力轉(zhuǎn)化的牛頓力(何滿(mǎn)潮， 2016)等?；略谠杏^(guò)程中，坡體巖土體會(huì)因內(nèi)部破裂而釋放能力，可通過(guò)監(jiān)測(cè)微震、聲波、次聲波等的強(qiáng)度和位置來(lái)揭示滑動(dòng)面的發(fā)展演化過(guò)程。外在變形可通過(guò)全站儀、GNSS、裂縫計(jì)、鉆孔傾斜儀等手段監(jiān)測(cè)地表及坡體內(nèi)部的相對(duì)和絕對(duì)位移，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可查明不同階段地表裂縫的空間發(fā)育分布情況和分期配套特征。大量的滑坡實(shí)例表明，在滑坡發(fā)生前有可能表現(xiàn)出一些臨滑征兆，如變形急劇增加、坡面不斷小崩小落，泉水變渾或流量明顯變化，動(dòng)物異常等等。臨滑前兆往往被作為群測(cè)群防預(yù)警和主動(dòng)撤離的重要依據(jù)。表 1結(jié)合滑坡的形成演化過(guò)程與成災(zāi)特征，給出了滑坡的主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容、對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備和技術(shù)方法，以及對(duì)應(yīng)的預(yù)警指標(biāo)。

表 1 滑坡的主要監(jiān)測(cè)手段及預(yù)警指標(biāo)Table 1 Main monitoring methods and alert parameters

在制定滑坡監(jiān)測(cè)方案時(shí)，首先應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和資料查閱，從地質(zhì)的角度認(rèn)清滑坡的基本特征、成因模式和機(jī)制、目前所處的變形階段、關(guān)鍵影響因素等，在此基礎(chǔ)上制定實(shí)用可行的監(jiān)測(cè)方案。監(jiān)測(cè)方案應(yīng)突出針對(duì)性，不同規(guī)模、成因、變形階段的滑坡其監(jiān)測(cè)手段和措施應(yīng)有所區(qū)別，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)反映滑坡穩(wěn)定性和變形階段的關(guān)鍵指標(biāo)如變形、地下水位等，以及導(dǎo)致滑坡變形和影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，如降雨、地下水位和庫(kù)水位變動(dòng)等。除專(zhuān)項(xiàng)調(diào)查和科研需求外，滑坡專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)的主要目的肯定是為預(yù)警預(yù)報(bào)提供依據(jù)，因此，在監(jiān)測(cè)方案制定時(shí)就應(yīng)明確結(jié)合擬監(jiān)測(cè)滑坡的實(shí)際情況所應(yīng)選取的預(yù)警指標(biāo)和擬采用的預(yù)警模型和判據(jù)。對(duì)于主要由自身重力作用引起的重力型滑坡，一般采用基于變形的預(yù)警模型和判據(jù)進(jìn)行預(yù)警，其關(guān)鍵監(jiān)測(cè)指標(biāo)應(yīng)為位移，主要監(jiān)測(cè)手段為GNSS和裂縫計(jì)，必要時(shí)輔以鉆孔傾斜儀。為了分析變形與降雨的相關(guān)性，可布設(shè)少量的雨量計(jì)或水位計(jì)。對(duì)于深層降雨型滑坡，滑坡發(fā)生變形破壞的原因?yàn)榻涤耆霛B導(dǎo)致地下水位上升，穩(wěn)定性降低，故其一般采用雨量或地下水位預(yù)警模型進(jìn)行預(yù)警，主要觀測(cè)指標(biāo)為雨量或地下水位(有明確的潛水位)。強(qiáng)降雨期間也容易爆發(fā)淺表層群發(fā)性滑坡，其主要成因是覆蓋層飽水導(dǎo)致流動(dòng)性失穩(wěn)破壞，其重點(diǎn)觀測(cè)部位應(yīng)放在穩(wěn)定性相對(duì)較差或覆蓋層相對(duì)較厚、坡度較陡的區(qū)域或部位，其關(guān)鍵監(jiān)測(cè)指標(biāo)應(yīng)為雨量、孔隙水壓力或含水率。強(qiáng)降雨誘發(fā)巖質(zhì)滑坡的成因大多為：一方面雨水快速進(jìn)入滑坡后緣拉裂縫形成水頭，產(chǎn)生間隙水壓力(靜水壓力)，在滑坡后緣產(chǎn)生垂直于裂縫壁的近水平推力； 另一方面，雨水通過(guò)豎向裂縫進(jìn)入底滑面，形成垂直于滑動(dòng)面的揚(yáng)壓力，同時(shí)還會(huì)對(duì)滑帶土產(chǎn)生軟化作用，降低其抗剪強(qiáng)度，多方面的綜合作用才會(huì)導(dǎo)致大型巖質(zhì)滑坡的發(fā)生。對(duì)于此類(lèi)滑坡，滑坡后緣拉裂縫(拉陷槽)中的水頭高度是關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)。對(duì)于大型水體兩岸的庫(kù)水型滑坡，庫(kù)水位變動(dòng)是降低滑坡穩(wěn)定性的主要原因，同時(shí)降雨也會(huì)對(duì)滑坡穩(wěn)定產(chǎn)生一定的影響，因此應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)庫(kù)水位、坡體內(nèi)部地下水位的變化，輔以少量的雨量觀測(cè)。當(dāng)然，無(wú)論是重力型，還是降雨型和庫(kù)水型滑坡，重力才是滑坡的最主要驅(qū)動(dòng)力，變形是滑坡最直接的表現(xiàn)，因此，任何類(lèi)型的滑坡實(shí)施適量的變形監(jiān)測(cè)都是必要的。

崩塌和巖質(zhì)滑坡在其變形破壞過(guò)程中存在脆性破壞行為，釋放能量，產(chǎn)生的彈性波在固體介質(zhì)中傳播，其產(chǎn)生的位置和釋放能量的大小可用地震儀捕捉到。彈性波出露地表后在空氣中傳播可形成聲波、次聲波。人耳聽(tīng)覺(jué)的頻率范圍約為20iHz～20ikHz，高于20ikHz為超聲波，低于20iHz為次聲波。因次聲波不易衰減、不易被水和空氣吸收，且因波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能繞開(kāi)障礙物并進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，所以次聲波可作為滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警指標(biāo)加以充分利用(朱星等， 2013； Zhu et al.，2016)。有人提出采用多普勒激光測(cè)振儀測(cè)量滑坡的固有振動(dòng)頻率，并以此來(lái)評(píng)價(jià)滑坡?lián)p傷和靜摩擦力，進(jìn)行滑坡(崩塌)的早期預(yù)警，取得了較好的效果(杜巖等， 2015)。

圖 2 2017年四川茂縣新磨村滑坡的InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果(Intrieri et al.，2018; Carl et al.，2019)Fig. 2 InSAR monitoring results of Xinmo landslide， Mao county， Sichuan in 2017(Intrieri et al.，2018; Carl et al.，2019)

1.2 監(jiān)測(cè)指標(biāo)或監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量要適度

在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)踐中，無(wú)論多重要和復(fù)雜的滑坡，也無(wú)論采用什么樣的預(yù)警模型和方法，能真正用于預(yù)警的指標(biāo)一般不超過(guò)3個(gè)，因此，在制定監(jiān)測(cè)方案時(shí)，要遵循實(shí)用性原則，不能過(guò)分追求監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的先進(jìn)性、監(jiān)測(cè)手段的多樣性，而是要充分考慮擬采用的預(yù)警模型和方法，預(yù)警時(shí)用不到的指標(biāo)可不監(jiān)測(cè)。一般而言，滑坡監(jiān)測(cè)的基本原則或最低要求是形成一個(gè)沿滑動(dòng)方向具有典型性和代表性的監(jiān)測(cè)剖面，一個(gè)監(jiān)測(cè)剖面上關(guān)鍵預(yù)警指標(biāo)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(如重力型滑坡的位移，降雨型滑坡的地下水位或孔隙水壓力)一般3～5個(gè)足以。巨大規(guī)?；蚍浅Ｖ匾幕?，可根據(jù)實(shí)際情況形成“三縱三橫”的監(jiān)測(cè)剖面。

同一滑坡在不同階段所需的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量和監(jiān)測(cè)內(nèi)容可以不一樣。在滑坡變形初期，其空間范圍、邊界和整體變形特征往往還不清楚，此階段盡可能采用簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)手段，如全站儀監(jiān)測(cè)，待查清滑坡邊界后根據(jù)實(shí)際需要再采用實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)手段。深部位移監(jiān)測(cè)更應(yīng)如此。開(kāi)展深部位移監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要目的是查明滑動(dòng)面的準(zhǔn)確位置。在滑動(dòng)面位置未明確前，需人工通過(guò)鉆孔傾斜儀從孔口到孔底逐段連續(xù)測(cè)量，監(jiān)測(cè)一段時(shí)間待滑動(dòng)面準(zhǔn)確位置確定后再采用自動(dòng)測(cè)斜裝置實(shí)施自動(dòng)持續(xù)監(jiān)測(cè)，否則，若直接安設(shè)自動(dòng)鉆孔傾斜儀，可能會(huì)在監(jiān)測(cè)數(shù)月后連滑動(dòng)面位置都難以確定。

圖 3 貴州興義市龍井村滑坡發(fā)生前GNSS與裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析Fig. 3 Monitoring results of GNSS and crack gauge of Longjing landslide， Xingyi， Guizhou

1.3 應(yīng)急監(jiān)測(cè)手段應(yīng)立足簡(jiǎn)便快捷實(shí)用

在滑坡的應(yīng)急處置階段，一般應(yīng)采取臨時(shí)監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)相結(jié)合、相互補(bǔ)充的策略。臨時(shí)性快速監(jiān)測(cè)手段包括光學(xué)遙感、三維激光掃描儀、無(wú)人機(jī)航拍、地基SAR、以及其他便攜式簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)裝置。應(yīng)急處置階段監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是盡快查明滑坡的基本變形特征，判斷其穩(wěn)定性狀況，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，尤其應(yīng)避免因局部甚至大規(guī)模二次失穩(wěn)破壞造成人員傷亡，所以應(yīng)急監(jiān)測(cè)應(yīng)以變形觀測(cè)為主。在變形監(jiān)測(cè)時(shí)，一般應(yīng)將GNSS(由美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO和中國(guó)北斗4大系統(tǒng)綜合構(gòu)成，比傳統(tǒng)的GPS定位精度更高，為目前所常用)與裂縫計(jì)等常規(guī)監(jiān)測(cè)手段配合使用。通過(guò)GNSS監(jiān)測(cè)可掌握某個(gè)區(qū)域(塊)的總體變形情況，而裂縫計(jì)則可實(shí)時(shí)反映被監(jiān)測(cè)滑塊的變形情況，尤其是當(dāng)滑坡進(jìn)入臨滑階段后以裂縫計(jì)的監(jiān)測(cè)成果作為預(yù)警依據(jù)會(huì)更可靠。其原因在于：

GNSS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的獲取必須進(jìn)行星歷解算，其解算時(shí)間通常為10～30imin。換句話(huà)說(shuō)，某一時(shí)刻通過(guò)GNSS獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)際上是前10imin甚至30imin的變形結(jié)果，由此會(huì)影響滑坡預(yù)警的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，尤其是當(dāng)滑坡已進(jìn)入臨滑階段。而裂縫計(jì)等常規(guī)監(jiān)測(cè)手段卻能實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，當(dāng)然最好是采用具自適應(yīng)調(diào)整采樣頻率功能的裂縫計(jì)。圖 3為2019年2月17日貴州興義市龍井村滑坡發(fā)生前GNSS和裂縫計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。從圖 3可以看出，在一般變形階段，GNSS與裂縫計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果具有很好的一致性(因兩種手段監(jiān)測(cè)的起始時(shí)間不同導(dǎo)致位移量值有差異，但變形趨勢(shì)一致)，但到臨滑階段，裂縫計(jì)的累計(jì)位移急劇增加，滑坡發(fā)生前裂縫計(jì)的曲線(xiàn)已近直立，切線(xiàn)角已接近90°，為滑坡紅色預(yù)警信息的及時(shí)發(fā)出提供了重要依據(jù)； 而GNSS監(jiān)測(cè)值雖然也在增加，但其增幅明顯要緩慢得多，兩者的變形趨勢(shì)出現(xiàn)明顯差異。2018年11月金沙江白格滑坡應(yīng)急監(jiān)測(cè)預(yù)警和貴州的多次崩塌監(jiān)測(cè)預(yù)警都顯示出類(lèi)似的監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)于突發(fā)性滑坡、崩塌而言，如果僅依靠GNSS監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警可能導(dǎo)致漏報(bào)，在實(shí)際監(jiān)測(cè)預(yù)警中要倍加注意。有人認(rèn)為(杜巖等， 2015)，滑坡固有振動(dòng)頻率比位移更加敏感，且其可對(duì)滑坡?lián)p傷做出定量判斷，可在滑坡還未真正進(jìn)入臨滑階段就能識(shí)別出滑坡的危險(xiǎn)性，這方面的研究成果值得關(guān)注。

在滑坡應(yīng)急處置階段，地基SAR也是一種很實(shí)用的監(jiān)測(cè)手段，其優(yōu)點(diǎn)在于：一是快速監(jiān)測(cè)，只要能將儀器設(shè)備搬運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)(其體積較大)，立馬就可開(kāi)展監(jiān)測(cè)； 二是面狀非接觸式監(jiān)測(cè)，將地基SAR架設(shè)到通視條件良好的滑坡體對(duì)岸(最遠(yuǎn)距離可達(dá)4ikm)，就可對(duì)整個(gè)滑坡區(qū)進(jìn)行掃描性面狀監(jiān)測(cè)，獲取監(jiān)測(cè)區(qū)整體變形信息，據(jù)此掌握滑坡的分區(qū)變形特征及差異。對(duì)某些關(guān)鍵點(diǎn)利用多次監(jiān)測(cè)成果的時(shí)間序列分析，可獲取與常規(guī)點(diǎn)狀監(jiān)測(cè)類(lèi)似的位移-時(shí)間曲線(xiàn)，掌握變形隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。三是全天候監(jiān)測(cè)，SAR基本不受氣候條件限制，可全天候持續(xù)觀測(cè)。但值得注意的是，空氣中水汽對(duì)SAR監(jiān)測(cè)結(jié)果的解算具有顯著的影響，在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析處理時(shí)若不考慮這一因素很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)甚至誤判。

圖 4 利用地基SAR監(jiān)測(cè)新磨村滑坡 西側(cè)變形體及監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖Fig. 4 Monitoring locations on the west unstable rock mass of Xinmo landslide by GBSAR

圖 5 新磨村滑坡西側(cè)變形體代表性 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形-時(shí)間曲線(xiàn)圖Fig. 5 Displacement monitoring curve of the west unstable rock mass in Xinmo landslide by GBSAR

例如，在2017年6月24日四川茂縣新磨村滑坡發(fā)生后，為確保滑坡堆積區(qū)應(yīng)急搜救作業(yè)人員的安全，相關(guān)部門(mén)第一時(shí)間采用地基SAR對(duì)整個(gè)滑坡區(qū)尤其是右側(cè)已發(fā)生明顯位移的“西側(cè)變形體”的變形情況進(jìn)行密切監(jiān)控。圖 4和圖 5為從地基SAR監(jiān)測(cè)成果中抽取的一些關(guān)鍵的監(jiān)測(cè)成果(許強(qiáng)等， 2017)。從圖 5可以看出，受水汽的影響，其位移-時(shí)間曲線(xiàn)呈現(xiàn)出周期性變化的特點(diǎn)，白天變形減小，夜晚變形增加，即使是非常穩(wěn)定的P27、P28監(jiān)測(cè)點(diǎn)，也是如此，說(shuō)明存在因水汽影響而造成的解算誤差。對(duì)SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理時(shí)理應(yīng)作大氣校正，但目前關(guān)于地基SAR的大氣校正方法還不夠成熟。在2018年11月金沙江白格滑坡應(yīng)急處置階段，地基SAR監(jiān)測(cè)結(jié)果也曾出現(xiàn)類(lèi)似的問(wèn)題，地質(zhì)分析認(rèn)為非常穩(wěn)定的坡腳基巖山體，地基SAR監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)了明顯變形，當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家還為此產(chǎn)生過(guò)較大的爭(zhēng)論和分歧，但其實(shí)也是因沒(méi)消除水汽影響的誤差造成的。

地基SAR因儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，且需人員現(xiàn)場(chǎng)值守，其主要適用于應(yīng)急階段的監(jiān)測(cè)，并不建議作為常規(guī)監(jiān)測(cè)手段使用。

1.4 突發(fā)型滑坡監(jiān)測(cè)應(yīng)采取特殊的采樣機(jī)制

圖 6 2017年以來(lái)通過(guò)專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)獲得的滑坡位移-時(shí)間曲線(xiàn)Fig. 6 Monitored displacement and time curve since 2017 CJ、DC、JJ均為甘肅黑方臺(tái)黃土滑坡監(jiān)測(cè)成果，CJ為陳家區(qū)段滑坡，DC為黨川區(qū)段滑坡，JJ為焦家區(qū)段滑坡； XY為貴州興義順層巖質(zhì)滑坡， YMD為貴州楊莫洞巖質(zhì)滑坡(崩塌)，其后為監(jiān)測(cè)點(diǎn)編號(hào)， LF*為裂縫計(jì)及編號(hào)； 括號(hào)內(nèi)的時(shí)間為滑坡實(shí)際發(fā)生時(shí)間

我們通過(guò)對(duì)已有滑坡變形監(jiān)測(cè)資料的歸納總結(jié)，結(jié)合物理模擬試驗(yàn)，曾根據(jù)滑坡位移-時(shí)間曲線(xiàn)特征，將滑坡分為穩(wěn)定型、漸變型、突發(fā)型3類(lèi)(許強(qiáng)， 2012)，近期對(duì)多個(gè)滑坡的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了這一認(rèn)識(shí)。圖 6為多起甘肅黑方臺(tái)黃土滑坡和兩起貴州巖質(zhì)滑坡的位移-時(shí)間曲線(xiàn)。為了重點(diǎn)分析加速變形階段特征，圖 6只顯示了滑坡加速變形階段的監(jiān)測(cè)結(jié)果。圖 6表明，不同滑坡在加速變形階段所經(jīng)歷的時(shí)間長(zhǎng)短具有較大的差異，其中最長(zhǎng)接近43id，即2017年10月1日發(fā)生的黨川4號(hào)滑坡(圖中編號(hào)③)。而最短時(shí)間不到8imin，即圖中2015年9月20日發(fā)生的陳家8號(hào)滑坡(編號(hào)①)。該滑坡從2015年8月13日開(kāi)始出現(xiàn)變形，隨后變形緩慢增加甚至處于基本停滯狀態(tài)，但從20日22：44分開(kāi)始變形急劇增長(zhǎng)， 22：52分滑坡發(fā)生(亓星等， 2018； 許強(qiáng)等， 2019b)。圖 6的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是通過(guò)具有自動(dòng)變頻采樣功能的裂縫計(jì)獲取的，在變形加快時(shí)其采樣時(shí)間間隔會(huì)自動(dòng)縮短，由此獲取加速尤其是臨滑階段完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而在平時(shí)變形變化較小時(shí)采樣間隔會(huì)自動(dòng)加大(Zhu et al.，2017)。如果采用傳統(tǒng)的等間隔采樣(采樣間隔通常設(shè)定為10imin、30imin甚至更長(zhǎng)，因持續(xù)密集采樣會(huì)出現(xiàn)供電和無(wú)線(xiàn)傳輸問(wèn)題)，很難獲取到圖 6中臨滑階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，或者本來(lái)是平滑的變形曲線(xiàn)因采樣間隔過(guò)大而出現(xiàn)突變點(diǎn)(亓星等， 2018； 許強(qiáng)等， 2019b)。

強(qiáng)降雨誘發(fā)的淺表層滑坡，臨空條件較好的巖質(zhì)滑坡，以及崩塌等從出現(xiàn)明顯變形到滑坡發(fā)生所經(jīng)歷的時(shí)間一般相對(duì)較短，變形具有明顯的突發(fā)性。飽水的顆粒介質(zhì)(如黃土、花崗巖風(fēng)化砂、尾礦庫(kù)等)在一定條件下可因靜態(tài)液化產(chǎn)生突發(fā)的潰散性失穩(wěn)破壞(許強(qiáng)等， 2016)。因此，對(duì)于具有突發(fā)性失穩(wěn)破壞特征的滑坡和崩塌，建議采用具自動(dòng)變頻采樣功能的監(jiān)測(cè)設(shè)備，否則可能根本就捕捉不到臨滑階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，直接影響預(yù)警工作。

2 關(guān)于滑坡預(yù)警

當(dāng)前，還有不少地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和管理人員將地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警誤以為專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)，認(rèn)為在地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)上安裝一些監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，能獲取到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和圖像就完成任務(wù)了。事實(shí)上，監(jiān)測(cè)與預(yù)警完全是兩回事。監(jiān)測(cè)是指通過(guò)天-空-地等手段，獲取和感知表征滑坡穩(wěn)定性的一些參數(shù)和指標(biāo)，尤其是動(dòng)態(tài)變化情況； 而預(yù)警則是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果在滑坡即將發(fā)生前通過(guò)一定的方式和途徑(如警報(bào)、短信、電話(huà)等)向受滑坡威脅人員發(fā)送警示信息，以便于啟動(dòng)相關(guān)預(yù)案或撤離，保證人員生命安全。監(jiān)測(cè)僅是手段，預(yù)警才是目的。因此，除應(yīng)重視地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀器研發(fā)和隱患點(diǎn)的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)外，更應(yīng)高度重視地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作，尤其是各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(包括氣象、地質(zhì)災(zāi)害及其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等)的收集整理和分析，研究和建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警模型和判據(jù)，研發(fā)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，并通過(guò)業(yè)務(wù)化運(yùn)行不斷完善升級(jí)。

滑坡預(yù)警主要包括區(qū)域性氣象預(yù)警和單體預(yù)警兩大類(lèi)。區(qū)域性氣象預(yù)警是通過(guò)對(duì)某區(qū)域歷史降雨過(guò)程及實(shí)際誘發(fā)滑坡情況的統(tǒng)計(jì)分析建立基于臨界雨量的統(tǒng)計(jì)(經(jīng)驗(yàn))預(yù)警模型，這是目前國(guó)際上研究最多、應(yīng)用最廣的預(yù)警方法。但氣象預(yù)警只能作大范圍趨勢(shì)性和提示性預(yù)警，并不能對(duì)某一具體滑坡是否發(fā)生以及什么時(shí)候發(fā)生作出具體預(yù)警，其主要作用是指導(dǎo)強(qiáng)降雨過(guò)程發(fā)生前的地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防工作。單體預(yù)警是指通過(guò)在某些危險(xiǎn)性較大的滑坡隱患點(diǎn)安設(shè)專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，并通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析處理，在滑坡發(fā)生前一定時(shí)間內(nèi)發(fā)出警示信息，提醒受滑坡威脅人員主動(dòng)避讓撤離，以保證生命安全。對(duì)我國(guó)大陸而言，每年由強(qiáng)降雨引發(fā)的群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害和大型單體地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失都很?chē)?yán)重，所以?xún)煞矫娴念A(yù)警工作都很重要和必要。但不同地區(qū)根據(jù)災(zāi)害爆發(fā)特點(diǎn)可有所側(cè)重。如沿海地區(qū)主要以由伴隨臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)降雨天氣引發(fā)的淺表層群發(fā)性災(zāi)害為主，而在西部山區(qū)造成重大人員傷亡的主要為大型重力型滑坡或其他因素(如強(qiáng)降雨、人類(lèi)工程活動(dòng))引發(fā)的大型地質(zhì)災(zāi)害，因此，前者應(yīng)以區(qū)域性氣象預(yù)警為主，后者則應(yīng)將預(yù)警的重心放在大型單體災(zāi)害上。

2.1 滑坡氣象預(yù)警需更加精細(xì)化

氣象預(yù)警在歐洲的一些多災(zāi)國(guó)家(如意大利)、日本、美國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)已得到普遍應(yīng)用(Angeli et al.，2000; Crosta et al.，2002； Sassa et al.，2009)。中國(guó)的臺(tái)灣和香港地區(qū)已積累了30余年的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和強(qiáng)降雨期間發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害資料，分區(qū)、分類(lèi)建立了氣象預(yù)警模型，研發(fā)了實(shí)時(shí)氣象預(yù)警系統(tǒng)，并根據(jù)新的降雨事件及其誘發(fā)災(zāi)害情況，不斷修正完善預(yù)警模型，升級(jí)預(yù)警系統(tǒng)，其氣象預(yù)警系統(tǒng)已在實(shí)際防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮著重要作用。比如中國(guó)香港自1977年成立土力工程處以來(lái)，一直致力于地質(zhì)災(zāi)害(香港地區(qū)稱(chēng)之為山泥傾瀉)防治工作，通過(guò)幾十年的強(qiáng)降雨過(guò)程數(shù)據(jù)及實(shí)際發(fā)生滑坡的統(tǒng)計(jì)分析，建立了適宜于中國(guó)香港的氣象預(yù)警模型，研發(fā)了山泥傾瀉警報(bào)系統(tǒng)，并對(duì)公眾開(kāi)放。目前中國(guó)香港已在使用第5代氣象預(yù)警模型進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，并取得了顯著的防災(zāi)減災(zāi)效果(Wong et al.，2014)?？陀^地講，我國(guó)大陸在氣象預(yù)警方面與國(guó)際差距還較大，究其原因，主要問(wèn)題在于：(1)我國(guó)幅員遼闊，不同區(qū)域、不同類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害都具有不同的特點(diǎn)，需要分區(qū)、分類(lèi)、分層次構(gòu)建預(yù)警模型，確定雨量閾值，其工作量和難度很大。(2)我國(guó)大陸開(kāi)展系統(tǒng)性雨量監(jiān)測(cè)的時(shí)間較短，再加上氣象和地質(zhì)災(zāi)害分屬不同部門(mén)管理，條塊分割和信息不共享導(dǎo)致對(duì)歷史降雨和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)的積累都很少，缺乏足夠的用于構(gòu)建統(tǒng)計(jì)預(yù)警模型的資料和數(shù)據(jù)。(3)相關(guān)管理部門(mén)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作重視不夠，同時(shí)，資料數(shù)據(jù)與研究工作相分離，具有較強(qiáng)研究能力的科研院所不掌握相關(guān)資料和數(shù)據(jù)，而掌握資料和數(shù)據(jù)的行政管理部門(mén)和業(yè)務(wù)部門(mén)又不具備足夠的研究能力，導(dǎo)致相關(guān)工作難以持續(xù)深入開(kāi)展。

自2003年起，中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院與中國(guó)氣象局國(guó)家氣象中心等單位共同組建研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警技術(shù)方法研究，提出了我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警的隱式統(tǒng)計(jì)預(yù)警、顯式統(tǒng)計(jì)預(yù)警和動(dòng)力預(yù)警方法，并采用臨界降雨判據(jù)方法(隱式統(tǒng)計(jì))建立了中國(guó)第一代國(guó)家級(jí)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，隨后又對(duì)中國(guó)大陸分區(qū)建立了顯式統(tǒng)計(jì)預(yù)警模型，研發(fā)了第二代國(guó)家級(jí)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，相關(guān)工作對(duì)支撐我國(guó)的地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防工作發(fā)揮了重要作用(劉傳正等， 2004，2009)。目前，浙江、四川、重慶、貴州、甘肅等多個(gè)省市都已開(kāi)展了地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警服務(wù)(楊寅等， 2019)，并取得顯著的防災(zāi)減災(zāi)效果。但我國(guó)的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警工作離防災(zāi)減災(zāi)的實(shí)際需求還有很大的差距，今后應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展以下幾方面的工作：

(1)氣象部門(mén)與地質(zhì)災(zāi)害業(yè)務(wù)管理部門(mén)通力協(xié)作，對(duì)歷史氣象資料及相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害資料進(jìn)行系統(tǒng)地收集整理和分析研究，構(gòu)建科學(xué)的氣象預(yù)警模型。整合共享氣象、自然資源、水利等部門(mén)的降雨觀測(cè)站和觀測(cè)資料，并實(shí)現(xiàn)氣象部門(mén)氣象預(yù)報(bào)與實(shí)際雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)與自然資源、應(yīng)急管理、水利等部門(mén)的無(wú)縫對(duì)接和實(shí)時(shí)共享，使氣象預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)真正能實(shí)際指導(dǎo)防災(zāi)減災(zāi)工作。氣象部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)多普勒雷達(dá)的布設(shè)，提高氣象預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度和時(shí)效性，進(jìn)一步提升氣象預(yù)警能力和水平。

(2)我國(guó)大陸目前的氣象預(yù)警都偏宏觀和粗糙，科學(xué)性不夠。各省市應(yīng)組織力量，研究和建立分級(jí)(國(guó)家、省、市(區(qū))、縣等)、分區(qū)(按氣象和地質(zhì)災(zāi)害形成條件分區(qū))、分類(lèi)(按地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型、成因模式)的氣象預(yù)警模型，使氣象預(yù)警逐步向精細(xì)化發(fā)展，提升氣象預(yù)警服務(wù)的實(shí)用性。中國(guó)香港的陸地面積僅一千余平方公里，但其針對(duì)災(zāi)害形成條件劃分了3個(gè)區(qū)，建立了分區(qū)預(yù)警模型，預(yù)警精度和準(zhǔn)確性得到大幅提高。

2.2 單體滑坡預(yù)警

在我國(guó)大陸，造成重大人員傷亡和廣泛社會(huì)影響的滑坡事件還主要是單體大型滑坡，因此要高度重視單體滑坡的預(yù)警工作。從成因來(lái)講，滑坡又可分為重力型、降雨型和地震型3大類(lèi)。目前因地震本身都還不能預(yù)報(bào)，所以地震型滑坡預(yù)警還不現(xiàn)實(shí)。理論上講，滑坡就是斜坡巖土體在重力作用不斷變形直至失穩(wěn)破壞的過(guò)程，因此不管是哪類(lèi)滑坡，重力都是促使滑坡發(fā)生的主要作用力，是內(nèi)因； 地震、降雨、人類(lèi)工程活動(dòng)等僅是外在促發(fā)因素，為外因。

2.2.1 應(yīng)通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和排序確定重點(diǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警對(duì)象

自20世紀(jì)90年代起，我國(guó)先后開(kāi)展了系統(tǒng)全面的縣市地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查和多輪針對(duì)災(zāi)害隱患的“拉網(wǎng)式、地毯式”排查，已發(fā)現(xiàn)近30萬(wàn)處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)。但從近年來(lái)災(zāi)害的實(shí)際發(fā)生情況來(lái)看，實(shí)際存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)應(yīng)該遠(yuǎn)不止30萬(wàn)處這個(gè)數(shù)目。要對(duì)如此眾多的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)都實(shí)施專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警，既不現(xiàn)實(shí)，也沒(méi)必要。地質(zhì)體演化的時(shí)間尺度與人類(lèi)完全不在一個(gè)量級(jí)，地質(zhì)年代一般以萬(wàn)年作為計(jì)量單位，而人類(lèi)一般是以年、天為計(jì)量單位。地質(zhì)體的發(fā)展演化一般需要?dú)v經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間，出現(xiàn)隱患并不一定很快就會(huì)成災(zāi)。同時(shí)，目前通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)的隱患點(diǎn)中大多數(shù)的成災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并不高(規(guī)模小，影響人員少)，依靠群測(cè)群防就可很好地加以防控。因此，專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警的重點(diǎn)應(yīng)放在近年內(nèi)可能成災(zāi)并造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失的滑坡上。因此，可以通過(guò)對(duì)已發(fā)現(xiàn)隱患點(diǎn)進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和排序，然后對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)實(shí)施專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警，這一作法已在中國(guó)香港起到非常好的效果。中國(guó)香港對(duì)6萬(wàn)處人工邊坡在詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行編目入庫(kù)和定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及排序。按風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和排序結(jié)果，每年投資10億元左右治理300處高風(fēng)險(xiǎn)滑坡。通過(guò)20多年的努力已治理完前10%的高風(fēng)險(xiǎn)滑坡，使災(zāi)害總體風(fēng)險(xiǎn)降低了75%。因此，我們應(yīng)將重點(diǎn)放在高風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)上，通過(guò)工程治理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、避讓搬遷等手段，消除高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的隱患，使整體風(fēng)險(xiǎn)大大降低。

2.2.2 閾值預(yù)警遭遇的困境

對(duì)于單體滑坡，目前國(guó)際上最常用的預(yù)警方法為閾值預(yù)警，也即通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析或根據(jù)各滑坡的實(shí)際情況給出一個(gè)閾值(臨界值)，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到這個(gè)閾值即發(fā)出警示信息。降雨型滑坡一般采用雨量閾值進(jìn)行預(yù)警，而重力型滑坡則主要采用位移(變形)閾值進(jìn)行預(yù)警。但大量滑坡監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，不同物質(zhì)組成(土質(zhì)、巖質(zhì)、土巖混合等)、不同規(guī)模(從數(shù)立方米到數(shù)十億立方米)、不同成因類(lèi)型的滑坡，其變形閾值的差異非常大。一些滑坡發(fā)生前累計(jì)位移僅數(shù)厘米，而有些滑坡累計(jì)位移已達(dá)數(shù)十米仍未整體失穩(wěn)破壞，表明不同滑坡并不存在統(tǒng)一的閾值，由此給閾值預(yù)警帶來(lái)極大的困難。在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)踐中，不得已時(shí)就只能結(jié)合滑坡的實(shí)際情況初略地估算一個(gè)閾值，更簡(jiǎn)單的作法是不管滑坡的類(lèi)型和規(guī)模大小，設(shè)定統(tǒng)一的預(yù)警閾值，如現(xiàn)常用的變形速率閾值為20～30imm·d-1?！伴撝殿A(yù)警法”雖然在我國(guó)的防災(zāi)減災(zāi)工作中取得了顯著的成效，但隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不斷增多，其較高的誤報(bào)、漏報(bào)率可能會(huì)對(duì)人們生產(chǎn)生活造成干擾，并產(chǎn)生“狼來(lái)了”的負(fù)面影響，應(yīng)研究和尋求新的滑坡預(yù)警方法。

2.2.3 基于宏觀變形規(guī)律的單體滑坡預(yù)警方法

從圖 6可看出，滑坡尤其是重力型滑坡的位移-時(shí)間曲線(xiàn)基本都滿(mǎn)足日本學(xué)者齋藤提出的3階段變形規(guī)律(許強(qiáng)等， 2008； 許強(qiáng)， 2012)。同時(shí)，滑坡進(jìn)入加速變形階段是滑坡發(fā)生的前提，可作為滑坡預(yù)警的重要依據(jù)。為滿(mǎn)足預(yù)警需要，我們對(duì)滑坡的加速變形階段進(jìn)行了細(xì)分，并給出了基于變形的滑坡4級(jí)綜合預(yù)警判據(jù)(圖 7)(許強(qiáng)等， 2014， 2019a)。為了使圖 7的預(yù)警體系能真正用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工程實(shí)踐，基于WebGL的三維數(shù)字地球，研發(fā)了“地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)傳輸、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)分析處理、預(yù)警級(jí)別自動(dòng)劃分和預(yù)警信息自動(dòng)發(fā)送等功能，基本實(shí)現(xiàn)了滑坡的實(shí)時(shí)自動(dòng)預(yù)警。該系統(tǒng)自2017年以來(lái)，已6次成功預(yù)警甘肅黑方臺(tái)黃土滑坡， 2次成功預(yù)警貴州巖質(zhì)滑坡(Fan et al.，2019)。在2018年11月金沙江白格滑坡-堰塞湖應(yīng)急處置過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家組直接將該系統(tǒng)接入應(yīng)急處置現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)幾次小規(guī)?？逅鞒鎏崆邦A(yù)警，保證了施工安全(許強(qiáng)等， 2018)。目前，該系統(tǒng)已作為貴州省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)化系統(tǒng)，對(duì)上千處地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控。目前正在將該系統(tǒng)部署到四川，開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

圖 7 基于變形觀測(cè)的滑坡4級(jí)綜合預(yù)警Fig. 7 Outline of the four-level comprehensive warning for landslide based on the deformation observation

圖 8 2019年貴州興義市龍井村滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖與裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig. 8 Monitoring devices distribution and monitoring results of crack gaugea. 監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖， b. 裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果； C. 裂縫計(jì)， GP. GNSS， R. 雨量計(jì)， T. 傾斜儀

若在滑坡體上同時(shí)布設(shè)了多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，預(yù)警時(shí)究竟應(yīng)以哪一個(gè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)？這是經(jīng)常有人咨詢(xún)的問(wèn)題。事實(shí)上，大量滑坡監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在滑坡變形初期，滑坡區(qū)各部位變形往往會(huì)各自為政，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移矢量方向和大小差別明顯，但一旦滑坡進(jìn)入加速變形階段，此時(shí)滑動(dòng)面已基本貫通，地表邊界裂縫也已貫通和圈閉，滑坡區(qū)便會(huì)以滑動(dòng)塊體形式整體滑動(dòng)，變形也由原來(lái)的無(wú)序趨于有序，此時(shí)盡管各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的量值會(huì)有所差別，但其位移矢量方向?qū)②呌谝恢拢灰?時(shí)間曲線(xiàn)形態(tài)和趨勢(shì)也會(huì)趨同，因此，此時(shí)滑坡區(qū)任何一點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均可作為預(yù)警依據(jù)，根據(jù)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警結(jié)果不會(huì)有太大的差別。

對(duì)于單體降雨型滑坡，國(guó)際上通用的作法是以雨量作為主要預(yù)警指標(biāo)。但我們的研究表明，以地下水位和變形共同作為預(yù)警指標(biāo)會(huì)大大提高預(yù)警的準(zhǔn)確性。其原因在于：(1)已有的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，不同季節(jié)和時(shí)段，巖土體的降雨入滲系數(shù)是存在差別的，在非汛期土體含水率較低的情況下降雨入滲系數(shù)要高于汛期，因此，同一降雨過(guò)程若發(fā)生在不同時(shí)期，其導(dǎo)致滑坡體內(nèi)地下水位的變化量可能會(huì)存在較大差異； 另一方面，不同地區(qū)因其物質(zhì)組成和地形坡度不同，降雨入滲系數(shù)也有較大差異。因此，對(duì)單體滑坡而言，直接量測(cè)地下水位遠(yuǎn)比監(jiān)測(cè)降雨量要可靠和實(shí)用得多。(2)地下水位直接影響滑坡的穩(wěn)定性，結(jié)合地下水位觀測(cè)成果，可直接計(jì)算出在降雨過(guò)程中滑坡穩(wěn)定性系數(shù)的動(dòng)態(tài)變化情況，若將穩(wěn)定性系數(shù)K=1作為預(yù)警判據(jù)，很容易根據(jù)地下水位觀測(cè)結(jié)果建立滑坡預(yù)警判據(jù)(Xu et al.，2016)。而通過(guò)雨量監(jiān)測(cè)成果評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性，不僅過(guò)程復(fù)雜，可靠性也較差。(3)降雨型滑坡一般具有較強(qiáng)的突發(fā)性。例如， 2019年7月23日貴州水城縣雞場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡發(fā)生后，通過(guò)InSAR分析，發(fā)現(xiàn)滑坡發(fā)生前1id(事后獲取了7月22日的哨兵雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù))滑坡區(qū)基本無(wú)變形跡象，表明滑坡發(fā)生前經(jīng)歷的變形時(shí)間不超過(guò)1id。當(dāng)然，若在滑坡區(qū)內(nèi)安設(shè)有地面變形觀測(cè)設(shè)備，一定能監(jiān)測(cè)到滑坡從變形到失穩(wěn)破壞的全過(guò)程，并提前作出預(yù)警。因此，對(duì)于降雨型滑坡，通過(guò)變形和地下水觀測(cè)結(jié)果開(kāi)展綜合預(yù)警要比僅基于雨量預(yù)警有效得多。后面將會(huì)談到，對(duì)突發(fā)性很強(qiáng)的滑坡而言，若僅依靠變形觀測(cè)來(lái)預(yù)警有時(shí)可能會(huì)漏報(bào)或因提前預(yù)警太短而不再具有防災(zāi)實(shí)際意義。

2.2.4 應(yīng)根據(jù)滑坡所處變形階段判別滑坡的危險(xiǎn)性

近年來(lái)，國(guó)家和各省市都高度重視地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，每年投入大量的經(jīng)費(fèi)用于實(shí)施地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警工程。若已實(shí)施專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)的災(zāi)害點(diǎn)造成重大人員傷亡而未提前作出預(yù)警，將會(huì)追究相關(guān)責(zé)任。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確地提前預(yù)警，顯得異常重要和必要。為此，專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)人員必須要學(xué)會(huì)如何分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷滑坡的穩(wěn)定性狀況、所處的變形階段以及危險(xiǎn)性，尤其應(yīng)在滑坡發(fā)生前應(yīng)發(fā)出警示信息?，F(xiàn)就如何分析評(píng)判滑坡的危險(xiǎn)性，并在滑坡發(fā)生前提前預(yù)警談幾點(diǎn)體會(huì)。

圖 9 貴州某滑坡的變形監(jiān)測(cè)成果Fig. 9 Monitoring results of a landslide in Guizhoua. 貴州某滑坡的航拍影像與監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布； b. 滑坡區(qū)代表性監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移-時(shí)間曲線(xiàn)

前已述及，滑坡尤其是重力型滑坡的變形遵循齋藤提出的3階段變形規(guī)律，尤其是滑坡發(fā)生前一定會(huì)經(jīng)歷加速變形階段，這些特征可作為判斷滑坡危險(xiǎn)性和預(yù)警的主要依據(jù)和基本遵循。這是我們通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)十處具有較完整變形監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)滑坡的分析研究，并結(jié)合物理和數(shù)值模擬得到的基本認(rèn)識(shí)，也是經(jīng)過(guò)數(shù)十處滑坡應(yīng)急處置“實(shí)戰(zhàn)”的檢驗(yàn)和驗(yàn)證(許強(qiáng)等， 2008， 2015)，圖 2、圖 6、圖 8所示的滑坡位移-時(shí)間曲線(xiàn)也充分證明了這一認(rèn)識(shí)的科學(xué)合理性。即使是滑面傾角高達(dá)47°的順層巖質(zhì)滑坡(圖 4)，InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果也顯示其在滑坡發(fā)生前的一段時(shí)間內(nèi)也呈現(xiàn)出明顯的加速變形特征(圖 2b)； 圖 6中不少為具有靜態(tài)液化機(jī)制的黃土滑坡，滑前加速變形特征更為顯著。因此，在滑坡預(yù)警實(shí)踐中，尤其對(duì)于重力型滑坡，我們應(yīng)主要通過(guò)位移-時(shí)間曲線(xiàn)特征實(shí)施預(yù)警，而不是依靠位移閾值來(lái)預(yù)警。具體作法是根據(jù)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，作出變形速率-時(shí)間曲線(xiàn)和累計(jì)位移-時(shí)間曲線(xiàn)，然后根據(jù)這兩條曲線(xiàn)綜合判斷滑坡所處變形階段，在未進(jìn)入加速變形階段前，即使變形速率較大(例如每天數(shù)厘米甚至十厘米以上)也不會(huì)發(fā)生滑坡，但一旦進(jìn)入加速變形階段，預(yù)示著滑坡遲早會(huì)發(fā)生。在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急處置實(shí)踐中，一定要抓住“加速變形”這一“牛鼻子”。即使像三峽庫(kù)區(qū)受周期性庫(kù)水位升降影響，滑坡的位移-時(shí)間曲線(xiàn)呈階躍型變化(許強(qiáng)等， 2008)，也可通過(guò)數(shù)學(xué)方法去掉周期性變化成分，通過(guò)趨勢(shì)性位移-時(shí)間曲線(xiàn)來(lái)分析判斷滑坡是否已進(jìn)入加速變形階段，并據(jù)此判別滑坡的危險(xiǎn)性(Zhu et al.，2018)。

當(dāng)然，上述分析思路和結(jié)論只適用于常規(guī)條件，穩(wěn)定性不高的滑坡若遭遇強(qiáng)降雨、強(qiáng)震、強(qiáng)烈的人類(lèi)工程活動(dòng)等“超前強(qiáng)擾”(許強(qiáng)等， 2002)，即使之前沒(méi)有任何變形跡象也可能突發(fā)性失穩(wěn)破壞，因此，在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警過(guò)程中應(yīng)充分考慮滑坡可能會(huì)遭遇的“強(qiáng)擾”因素。

圖 10 2019年2月28日甘肅黑方臺(tái)某黃土滑坡變形監(jiān)測(cè)與預(yù)警成果Fig. 10 Monitoring results and warning message of loess landslide in Heifangtai terrace of Gansu occurred on February 28， 2019a. 滑坡發(fā)生前的變形速率和累計(jì)位移-時(shí)間曲線(xiàn)切線(xiàn)角動(dòng)態(tài)變化圖； b. 滑坡臨滑階段的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； c. “地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”自動(dòng)發(fā)送的滑坡紅色預(yù)警信息

2.2.5 強(qiáng)突發(fā)性滑坡提前預(yù)警難度大

以上基于宏觀變形規(guī)律的滑坡預(yù)警思路和方法，并不適用于突發(fā)性非常強(qiáng)的滑坡預(yù)警。例如，網(wǎng)上曾以“驚險(xiǎn)瞬間!甘肅一村莊突發(fā)山體滑坡，半座山傾瀉而下”(https：∥v.qq.com/x/page/z0843ci1ms7.html)報(bào)道了2019年2月28日甘肅黑方臺(tái)焦家發(fā)生的一處滑坡視頻。經(jīng)查證，我們?cè)谠摶聟^(qū)安裝了一套裂縫計(jì)，完整記錄了滑坡變形及失穩(wěn)破壞過(guò)程(圖 10)。從圖 10可以看出，滑坡發(fā)生前的一段時(shí)間內(nèi)其變形速率基本沒(méi)太大變化，根據(jù)累計(jì)位移-時(shí)間曲線(xiàn)得到的切線(xiàn)角表明， 2月27日20時(shí)26分切線(xiàn)角為60°， 28日13時(shí)25分切線(xiàn)角增長(zhǎng)到75°，根據(jù)圖 7的判定標(biāo)準(zhǔn)還未達(dá)到橙色預(yù)警級(jí)別，但13時(shí)27分2秒切線(xiàn)角突然增加到85°，達(dá)到紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，“地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”隨即自動(dòng)發(fā)出了紅色預(yù)警，但當(dāng)預(yù)警信息到達(dá)相關(guān)人員手機(jī)時(shí)已是13時(shí)28分(圖 10c)。從圖 10b的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，滑坡實(shí)際上已于13是27分18秒發(fā)生，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備被損毀，傳輸中斷。也就是說(shuō)，從滑坡達(dá)到紅色預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)到滑坡發(fā)生僅經(jīng)歷了16is，預(yù)警信息對(duì)防災(zāi)減災(zāi)已無(wú)實(shí)際意義。從圖 10b可以看出， 13時(shí)27分09秒至10秒僅1秒時(shí)間內(nèi)位移從637.7imm突然增長(zhǎng)到807.5imm，到27分17秒時(shí)，位移更是急劇增長(zhǎng)到1790.4imm，隨后滑坡發(fā)生，表現(xiàn)出非常強(qiáng)的突發(fā)性。

研究表明，圖 10及圖 6中的一些滑坡之所以表現(xiàn)出強(qiáng)烈的突發(fā)性，其原因在于粉質(zhì)黃土具有一定的液化能力，在一定條件下可發(fā)生靜態(tài)液化(Xu et al.，2018; Liu et al.，2019)。因液化導(dǎo)致的滑坡一般都會(huì)表現(xiàn)出突發(fā)性。

物理模擬試驗(yàn)結(jié)果表明(范宣梅等， 2008)，在由近水平砂泥巖互層組成的紅層地區(qū)平推式滑坡，當(dāng)后緣拉裂縫(拉陷槽)中的水位未達(dá)到啟動(dòng)滑坡的臨界水位時(shí)，斜坡巖體基本不發(fā)生位移，一旦啟動(dòng)滑動(dòng)將非常迅速，也會(huì)表現(xiàn)出顯著的突發(fā)性。

對(duì)于具有很強(qiáng)突發(fā)性的滑坡，基于宏觀變形規(guī)律的監(jiān)測(cè)預(yù)警方法就無(wú)能為力了，應(yīng)結(jié)合地下水位、雨量等指標(biāo)的觀測(cè)建立預(yù)警判據(jù)，同時(shí)還要研究滑坡的形成條件和成因機(jī)制，從源頭上消除引發(fā)滑坡的外在因素(如通過(guò)排水措施主動(dòng)降低地下水位)，才能有效防范此類(lèi)滑坡災(zāi)害。

3 主要認(rèn)識(shí)和結(jié)論

本文結(jié)合滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)踐和科學(xué)研究，對(duì)目前在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)踐中常遇到的問(wèn)題或疑惑進(jìn)行了梳理和思考，主要有以下方面的認(rèn)識(shí)：

(1)盡管目前滑坡監(jiān)測(cè)的手段和技術(shù)方法很多，但能真正在預(yù)警中發(fā)揮實(shí)際作用的也就幾種，最常用的預(yù)警指標(biāo)為位移、雨量、地下水。當(dāng)滑動(dòng)面貫通(一般對(duì)應(yīng)滑坡進(jìn)入加速變形階段)后，滑坡區(qū)巖土體會(huì)沿滑動(dòng)面整體滑動(dòng)，整個(gè)滑坡區(qū)變形表現(xiàn)出明顯的有序性和一致性，因此，并不是布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)越多、所使用的監(jiān)測(cè)手段越多就越有效?；卤O(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)要突出針對(duì)性、實(shí)用性，同時(shí)要以為預(yù)警提供依據(jù)為目的，不能為監(jiān)測(cè)而監(jiān)測(cè)。不少滑坡變形表現(xiàn)出一定的突發(fā)性，尤其是小規(guī)?；?、崩塌更是如此，應(yīng)盡可能采用具有自動(dòng)變頻采樣功能的監(jiān)測(cè)裝置，否則很難獲取全過(guò)程尤其是臨滑階段完整的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，直接影響預(yù)警工作。在應(yīng)急搶險(xiǎn)和處置階段，應(yīng)將臨時(shí)監(jiān)測(cè)與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)要充分利用現(xiàn)代遙感、測(cè)繪技術(shù)和簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)裝置，快速獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

(2)滑坡監(jiān)測(cè)和預(yù)警是兩項(xiàng)完全不同的工作，不能混同。監(jiān)測(cè)僅是手段，預(yù)警才是目的，所以不僅要重視監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備研發(fā)和工程項(xiàng)目實(shí)施，更應(yīng)重視預(yù)警方面的科學(xué)研究，沒(méi)有適用的、針對(duì)性的預(yù)警模型和判據(jù)，實(shí)施再多的監(jiān)測(cè)工程也不能解決防災(zāi)實(shí)際問(wèn)題。滑坡預(yù)警主要包括區(qū)域性氣象預(yù)警和單體預(yù)警兩大類(lèi)，兩者的預(yù)警思路和技術(shù)方法具有明顯的差別，也不能混同。當(dāng)前，我國(guó)大陸的氣象預(yù)警還偏于宏觀和粗糙，應(yīng)逐漸建立分級(jí)、分區(qū)、分類(lèi)氣象預(yù)警模型，研發(fā)實(shí)時(shí)自動(dòng)的氣象預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品，使氣象預(yù)警在防災(zāi)減災(zāi)中發(fā)揮更大作用。

(3)不同滑坡并不存在統(tǒng)一的預(yù)警閾值，但又很難獲知每個(gè)滑坡的預(yù)警閾值。因此，隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)的不斷增多，閾值預(yù)警所產(chǎn)生的高誤報(bào)和漏報(bào)率將會(huì)對(duì)預(yù)警工作產(chǎn)生負(fù)面影響?；戮哂衅淦者m性的宏觀變形特征和規(guī)律，根據(jù)滑坡的時(shí)間-空間變形規(guī)律建立綜合預(yù)警體系可大大提高滑坡預(yù)警的準(zhǔn)確性，其已被多次成功預(yù)警案例所證實(shí)。對(duì)于降雨型滑坡，相比于傳統(tǒng)主要基于雨量的預(yù)警方法，采用將變形和地下水位(降雨)有機(jī)結(jié)合的綜合預(yù)警應(yīng)該可大大提高預(yù)警的精度和準(zhǔn)確性。

(4)基于變形的預(yù)警思路并不適用于突發(fā)性很強(qiáng)的滑坡，應(yīng)以地下水位、雨量等指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)要研究滑坡的形成條件和成因機(jī)制，從源頭上消除誘發(fā)滑坡的外在因素，才能有效防范突發(fā)性滑坡災(zāi)害。