建立山体滑坡灾害预警系统新方法的初步探讨
摘要：本文在介绍了地质灾害涵义的基础上，阐述了我国发生次数最多和危害程度最大的滑坡地质灾害的研究现状，并在前人的基础上建立了一种将传统灾害预警方法与现代3S技术及地球物理勘查方法相结合的更加快速准确有效的滑坡地质灾害预警系统，以期望能够对没有滑动迹象的山体滑坡地质灾害起到一定的预警作用。
关键词：地质灾害，滑坡， 3S技术，地球物理勘查，预警系统
1.引言
中国是世界上地质灾害最严重的国家之一，地质灾害种类多，分布面积广，发生频繁，危害程度大，因此，进行地质灾害预报预警研究和防治工作是中国一项长期而艰巨的任务，近年来对地质灾害预报预警的研究虽取得一定进展，但都存在一定缺陷，在实际应用中往往很难达到预期的精度，而滑坡又是其中分布最广泛、发生最频繁的地质灾害之一，这就使得滑坡灾害的预警更为困难，所以仅采用传统的灾害预警方法已远不能满足现代需求。因此，作者对建立山体滑坡灾害预警系统有了新的思路，即在进行灾害预警时，首先运用3S技术对所要预警地区进行宏观上的观测，运用GIS技术进行各种空间分析后做出初步判断，找出发生滑坡灾害可能性大的点或区域，而后再运用地球物理勘查方法对这些区域进行具体探测，获取所需资料及相应数据，最后再转入实验室进行实验，这样能够使预测的精度大大提高。
2. 地质灾害涵义及研究现状
地质灾害是指包括自然因素或人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、地面塌陷等与地质作用有关的灾害事件。如今，随着人们对地质灾害研究的继续深入和计算机科学的飞速发展，各种数理统计方法都已相继被引入地质灾害问题的研究中，如单体型灾害预报中应用的回归分析、聚类分析、模式识别、灰色系统理论、模糊数学[6]、层次分析法等。在高陡滑坡研究，重大地下工程防灾，地裂缝研究机制，以及地质灾害研究方法上均有很大发展和突破，但在滑坡灾害预警中所采用的方法均比较单一，会使预测精度有所下降。
3.滑坡地质灾害3S防治信息数据库的建立
3S技术是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）技术的总称，20世纪90年代以来得到较大发展，使得以GIS 为载体，RS、GPS作为数据源建立“3S地质灾害防治信息数据库”成为可能。
3.1 3S在滑坡地质灾害预警中的作用
对滑坡地质灾害的判断起主要支撑作用的是“3S”中的GIS。具体的是先依照传统理论与方法进行评价指标体系的确定，然后采用模糊统计法、层次分析法等等数学方法，给评价指标加以量化并赋以权值，同时利用GIS中的GRID模块对参评因子进行栅格化，形成可用于叠加分析的专题图层（如坡度图、降雨量图等），根据各因子在滑坡地质灾害发生发育中所起作用的大小，构造初始GIS评价模型，然后利用GIS的数据处理和空间叠加分析功能，将各评价因子的专题图层进行综合空间叠加分析，形成新的、综合的评价图，以及新图层中的每个评价单元的综合评价权值。最后依据层次分析法、模糊数学综合评判法或信息量法等，建立适当的数学模型，实现滑坡地质灾害区划的易发性、危险性和经济损失等方面的评价及相应的分区[10]再根据遥感（RS）和全球定位系统（GPS）确定具体的勘查位置、路线以及勘查顺序。
3.2.1 具体实现方法
在对研究区域进行滑坡灾害预警分析时，应综合考虑地形地貌、降雨、植被覆盖情况、岩性分布等因素对结果的影响。
首先建立单因素信息量预测区划图层，然后根据信息量值大小进行滑坡灾害等级划分，从而能够有效实现滑坡灾害的空间预测。具体方法为：首先获取数据，获取危险性评价中各因素的基础图件；然后针对研究区域，详细分析各个因素关系，取出实际有效因素，将其转换成数字图像数据，以便参与空间运算与分析，并将各个因素图像数据归一化处理，并根据具体情况对各因子的贡献率进行评定，确定权值，多采用经验参数；最后对数据进行合成处理，圈出不同等级的滑坡灾害危险区，并以适当的形式表示出来。
在对云南省漾濞县的滑坡地质灾害进行实际应用研究时，运用上述方法，首先获得该地区遥感图像并对图像进行处理，得到地形DEM图，导入GIS软件中，然后采用拟合曲面算法，得到的结果如图1、图2所示。最后再将结果与其他与滑坡发生的诱发因素有关图层进行拓扑叠加，最终得到预测结果。由此可见，运用3S技术进行宏观观测，对山体滑坡灾害进行初步初步判断预警具有较好的评估结果。
4.地球物理勘查在滑坡地质灾害预警中的应用
对于处于活动状态的已经发现有征兆的滑坡，因为我们可以有意识地采取检测或设置警报系统，密切
注意灾害的动态变化，因此其发生的时间可以进行较准确的时间预报。但是对于发生前见不到各种征兆的滑坡，预测难度就大多了，因为滑坡的发生受地形、地质构造、人为因素和气象等因素控制，此时单凭地面调查确定何时发生滑坡是不可靠的。对于此种滑坡的预警，要在第一步“3S”观测、处理的前提下，找到具体的有可能发生滑坡的位置，再进行进一步的地球物理探测，用来查明滑坡体（或滑坡群）的周界、前后缘位置、地层结构、厚度和埋深；探测结构面和滑动面的数目、深度及形态变化；评价岩体的完整性和强度，探测张开裂隙延展深度等等。
下面以高密度电阻率法为例进行说明。
4.1 基本原理
高密度电阻率法是以岩、矿石之间电阻率差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的电场在空间上的分布特点和变化规律，查明地下地质构造和寻找地下电性不均匀体（岩溶、风化层、滑坡体等）。
高密度电阻率法的探测深度随着供电电极距的增大而增大，通常把高密度电阻率法的测量结果记录在观测电极的中点、深度为na的点位上。对某一极距而言，其结果相当于电阻率剖面法，而对同一记录点处不同极距的观测又相当于一个电测深点。因此，高密度电阻率法实际上是电阻率剖面法和电阻率测深法的组合。 在工区沿坡面布置测线，按一定的间距打上电极（图3），用智能电缆连接，用接收仪完成数据的采集。
4.2 应用实例：
三峡库区湖北省秭归县北门沟滑坡为多级阶梯式推移式滑坡，下伏基岩为砂岩夹泥岩。运用高密度电法进行勘察，采用42根电极，极距3 m，滚动测量工作方式，每次前移l4根电极；野外数据采用两次采集技术，误差8max控制在3%之内，数据处理及反演采用RES2D1NV软件进行，反演拟合误差RMS≤20% 。高密度电法推断浅表层杂乱堆积体即为滑坡体，在电阻率呈层较好的分界面处即为滑坡面，所推测滑动面与钻探勘察中实际滑动面基本吻合，说明地球物理勘查的方法在滑坡灾害的预测方面同样收到很好的效果。
经过前期的现场实地勘查，把采集的数据和样品带到实验室进行滑坡稳定性理论分析，得到的结果与3S技术和地球物理勘查方法所得到的结果进行对比，得出最终结论。
5结语
在对滑坡灾害进行预警时，传统的预警方法已经不能满足现代生产实践的要求。本文在分析边坡稳定性计算方法基础上，提出了需要结合计算机技术和现代信息技术手段，尤其是借助3S技术和地球物理勘查技术，对没有明显征兆的滑坡地质灾害进行综合分析，确定滑坡灾害发生可能性的大小，提高预报精度。同时，用同样的方法也可以对某一地区长时间内滑坡灾害发生情况进行预测分析，使得人民的生命财产安全有更好的保障。
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