地质灾害监测仪器设备（地质灾害监测仪器设备隧道岩爆）

四信地质灾害监测预警系统，通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。。四信地质灾害监测预警系统，广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。地质灾害监测网点主要分布在全省地质灾害易发区，主要有突发性地质灾害监测点。突发性地质灾害监测网络有地质灾害专业监测点和地质灾害群测群防点构成。

近十年国外主要的地质灾害监测系统有那些

四信地质灾害监测预警系统，通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。。

四信地质灾害监测预警系统，广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

系统由现场采集层、无线传输通信层、预警发布中心3部份组成。

实时监测地质灾害多发区的各维度数据，为科技决策提供依据

系统可快速采集、传输、计算、分析、存储各监测点的监测数据，包括雨量、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、土体沉降、地表裂缝、深部位移、地下水、土压力、表面位移、土壤含水量、图像视频、电源电压和环境温度等，并对数据进行纠错处理，减少数据误码率、提高数据完整率。

监测地质灾害需要用到哪些仪器？

地质灾害监测方法地质灾害的监测方法可用简易监测和仪器监测。重要危险隐患点应采用仪器监测。

地质灾害监测方法主要有卫星与遥感监测；地面、地下、水面、水下直接观测与仪器台网监测。矿山之星地质灾害监测仪器包含传感器、接收机等。

福建省地质环境监测中心

全国地质环境监测能力建设

一、地质环境监测机构基本情况

福建省地质环境监测中心为福建省国土资源厅直属全额拨款事业单位，编制50人，现有在编人员44人，其中专业人员27人（高级工程师8人、工程师15人、助理工程师4人），其他人员17人。监测中心设主任、副主任、总工程师各一名，职能科室4个：综合科、地质灾害防治科、地下水监测科、矿山地质环境科（未成立），下属监测站7个：福州、漳州、龙岩、三明、莆田、东山、连城（见表）。

福建省地质环境监测中心机构及队伍现状表

续表

福建省地质环境监测中心前身为福建省环境水文地质监测研究中心，成立于1983年，原与福建省第二水文地质工程地质队、福建省地质工程勘察院合署办公（一套班子、三块牌子），2001年经福建省机构编制委员会批准更名为福建省地质环境监测中心。主要职责是：参与地质灾害预警预报系统建设和实施；参与编制、实施地质环境监测工作规范与技术标准；承担地下水动态监测、数据分析、汇总、上报；参与建设用地和新建矿山、水库地质灾害危险性评估；并对全省7个市（县）监测站进行管理。

从左至右：地下水科王昌平、地质灾害防治科郑蔚雯、综合科赵汝荣、中心主任周伟栋、中心副主任涂俊芳、中心总工程师王国民

二、监测网点建设情况

全省地下水监控面积821km2，共有10个监测区（福州盆地、漳州盆地、龙岩盆地、连城盆地、永安盆地、漳州东山岛、莆田涵江、莆田城厢、莆田仙游盆地、莆田南部半岛）。截至2008年年底，各类监测点共236个（国家级9个，省级163个，地区级64个）。其中，地下水监测点178个（国家级7个，省级110个，地区级61个），地下热水监测点51个（国家级2个，省级48个，地区级1个），地表水监测点7个（省级5个，地区级2个）。基本采用人工观测，只有2个点安装了自记水位仪。水位、自流量长期观测点为每月6次，水温长期观测点为每月6次或3次，水位统测、系统测温、水温散测和水质检测在丰、枯水期或开采高、低峰期各进行1次；河流流量测量则在枯季进行。

地质灾害监测网点主要分布在全省地质灾害易发区，主要有突发性地质灾害监测点。突发性地质灾害监测网络有地质灾害专业监测点和地质灾害群测群防点构成。目前，福建省建立突发性地质灾害（滑坡）专业监测点6个，实行全天候不间断实时监测，全省共建立群测群防点15000个，2008年建设完成泉州市德化县地质灾害专业监测无线综合网络系统。

三、监测装（设）备配备现状

福建省地质环境监测装（设）备主要包括：车辆4部；地下水自动监测仪2套，地质灾害监测设备套（全站仪1套、手持GPS 20套、滑坡监测仪39套，其中自动雨量站12台、斜坡位移监测仪10台、土壤含水率监测仪6台、地下水位监测仪8台、孔隙水压力监测仪2台、地应力监测仪1台）。

目前，地质环境监测设备质量比较稳定可靠，运行基本正常，数据传输准确及时，数据处理精确先进。

四、信息化建设情况

福建省地质环境监测中心依托于福建省国土资源厅的地质灾害综合管理系统和全省远程视频会商系统平台，建立了全省地质灾害气象预报预警系统和地质灾害综合管理信息系统，实现了预警预报的远程视频会商，地质灾害气象预报预警的外网地质灾害信息发布；建设有全省地质环境与地质灾害信息库、地下水动态监测数据库。

自动化雨量监测装置

土壤含水率监测仪

斜坡位移监测仪

地下水位监测仪

五、主要监测成果和服务

（一）地质灾害监测方面

2003年8月福建省国土资源厅和省气象台联合开展了地质灾害预报预警工作。经过几年的工作总结经验，在原采用“降雨等级指数法”模型的基础上，进行了改进，于2007年研发了“环境敏感性－降雨指数分析法”区域地质灾害自动化预报预警系统，并于2008年汛期正式投入使用。每年汛期发布三级以上地质灾害预报预警几十次，发布短信、传真等信息几千条，汛期每月还发布中短期预警通报，台风暴雨和强降雨期间发布预警通报，为各级政府和社会各界提供了更具时效性的地质灾害预防信息，防灾减灾效果显著。

福建省区域地质灾害自动化预警预报系统

福建省地质灾害综合管理信息系统

（二）地下水监测方面

1.1984年以来，每年均提交各监测区的年度《地下水（热水）动态监测报告》、《地下水（热水）水情通报》、《地下水水情预报》、《地下水动态监测工作年报》、《地下水环境监测年度报告》、《地下水（热水）动态监测数据库》，并编纂出版《福建省地下水动态监测年鉴》。

2.福州地热由于过量开采，造成局部地段地面沉降，省地质环境监测中心利用多年监测资料，为政府及主管部门提出了限制开采井数、合理布设开采井、严格控制开采量等措施，减缓了下降趋势。

3.永安盆地水源地由于大量开采地下岩溶水，造成水源地水位下降，形成了区域性降落漏斗，省地质环境监测中心利用监测资料和研究成果，向主管部门提出合理开采建议，使地面塌陷得到有效控制。

4.通过多年监测，发现连城北团盆地地下岩溶水水质有污染恶化的趋势，分析认为与建于地下水补给区的垃圾场有关，及时向县政府及有关部门建议迁移垃圾场，解除了污染隐患，使地下水水质恢复到了正常标准。

5.2002年重新编制了《福建省水资源评价》报告。

6.2007年通过水质检测，发现龙岩盆地部分地下水氰化物检出率出现异常。为此，经过分析研究，编写了《龙岩盆地地下水氰化物检出率出现异常》专报，报送龙岩市政府及有关部门。

广西壮族自治区地质环境监测总站

全国地质环境监测能力建设

一、地质环境监测机构基本情况

广西壮族自治区的地质环境监测机构由广西壮族自治区地质环境监测总站（隶属广西壮族自治区国土资源厅）、12个市级监测站（均隶属自治区地质环境监测总站）组成，从业人员共计172人，其中，专业技术人员129人（高级职称者30人，中级职称者61人，初级职称者38人），其他人员43人（见表）。

广西壮族自治区地质环境监测机构及队伍现状

全国地质环境监测能力建设

续表

广西地质环境监测总站原名为广西环境水文地质总站，于1981年成立，1991年更名为广西地质环境监测总站，同时挂“广西环境地质研究所”、“广西地质灾害防治工程勘查设计院”两块牌子，2006年11月曾挂“广西地质灾害预警预报中心”牌子。

1998年以前，总站隶属广西地质矿产局，1998～2000年隶属广西地质矿产厅，2001年以后，总站隶属广西壮族自治区国土资源厅，为自治区国土资源厅直属全额预算管理事业单位。主要职责是：承担广西壮族自治区地质环境监测网的建设运行和维护管理、地质灾害群测群防网络的业务指导与服务、地质灾害预报预警，以及国家和全区公益性、基础性地质环境监测、地质灾害防治等相关调查和综合研究。为政府制订国土资源规划、管理、保护和合理开发利用决策提供科学依据，为国民经济和社会发展提供地质环境信息等公益性服务。

从左至右：副站长施杰、纪检书记兼工会主席李永坚、站长何小明、党委书记张如放、总工程师王举平、副站长聂乐昌

广西12个市级监测站均隶属自治区地质环境监测总站，主要职责是负责辖区内地质环境监测网的建设、运行和维护管理，进行地质灾害预报预警，以及地质环境监测、地质灾害防治等。

二、监测网点建设情况

目前，广西在地下水环境、地质灾害、地热、地质遗迹等方面开展监测工作。

1981年至1990年，广西地质环境监测工作主要以地下水动态监测为主，20世纪90年代仍以地下水动态监测为主，配合地方水行政主管部门参与地下水资源开发管理，90年代中后期起，增加矿泉水资源管理工作。

2001年起，总站成为自治区国土资源厅的直属公益性事业单位，实行全额拨款，地质环境监测工作得到进一步加强，拓宽了地质环境监测工作领域，增加监测内容，工作涉及广西全境，与地方政府及社会的联系表现为服务型及技术支持型，各分站成为当地国土资源部门实施地质环境管理工作的助手与参谋。

1.广西地下水监测面积5437km2，监测点总数561个，其中按监测点级别分为：国家级监测点10个，省级监测点274个，地市级监测点277个；按监测内容分为：水位长观点157个，水位统测点325个，水质监测点156个，水温监测点156个。

2.为加强地质灾害调查监测工作，总站下属的各分站均成立有突发性地质灾害调查应急分队，分别负责相应的管辖区域，当管辖区域内有较大影响的地质灾害发生时，及时奔赴现场进行调查，为地方政府排忧解难，全站每年调查突发性地质灾害约300起。每年汛期，指导地方编写地质灾害防灾预案，协助地质灾害险情巡查，每年配合地方巡查约90个县（市、区），巡查重大地质灾害隐患点100多个。同时，还负责地质灾害群测群防工作的技术指导及技术服务，开展地质灾害科普宣传，为各县（市）举办地质灾害知识培训班50多期，培训地方干部达4000多人。

3.抓好地质遗迹的监测保护工作，对区内13处地质遗迹资源制订了监测工作计划，及时掌握地质遗迹的保护现状，发现问题及时处理。

三、监测装（设）备配备现状

1.交通：总站有越野车10台、12个分站中有5个分站各有1辆越野车。

2.野外作业主要设备：全站仪、经纬仪、GPS定位仪、数码相机等。

技术人员在野外使用In silu水质监测仪

野外用MALA ProEx地质雷达探测滑坡滑体厚度

3.地下水监测：20世纪80年代，少数点曾使用过上海产的红旗牌机械式自动水位仪，该种仪器在野外需有专门的保护房子或铁箱，后来厂家已不生产该类仪器，原有的几台水位仪因缺乏维修零件已无法使用，现在，水位监测工具为皮尺、万用表、测钟、测绳等。

4.地质灾害监测：有地质雷达、激光测距仪、土壤水分测量仪、9800RIKGPS移动站等仪器设备，一般监测还使用皮尺、测绳，进行手工操作及目视观测。

5.水质测试仪器：原子吸收仪、光谱仪、分析天平、分光光度计、示波极谱仪、测汞仪、多功能水质检测仪、离子计、测氰仪等。

6.办公设备：技术人员基本上每人1台台式电脑，另外全站有60多台手提电脑，总站机关配备了复印机、扫描仪、绘图仪等。

地质环境实验室水质分析仪器

四、信息化建设情况

（一）广西地质灾害预警预报和远程会商系统建设

自2003年至今，广西使用的地质灾害预警预报系统为专家经验型预报系统，根据环境地质条件及大气降雨与地质灾害发生的相互关系的经验判断，依据历时降雨资料及降雨预报，作出降雨引发地质灾害发生的可能性预报。

广西的地质灾害气象预警预报目前还没有建立有效的远程会商系统，与区气象台的会商，主要是通过QQ进行。

（二）预警预报信息发布及效果

广西地质灾害气象预警预报信息主要是通过电视台及手机短信向社会发布，同时每天的预报结果在广西地质环境信息网上发布。信息发布效果比较理想，起到了及时通报有效信息的作用，使得全区各地能够及时获得地质灾害信息，及早进行预防和防范，起到了有效减少因降雨引发地质灾害造成的伤亡和财产损失的作用。

（三）地质环境空间数据库建设

广西地质环境空间数据库主要有：广西地下水动态监测管理信息系统数据库、1:50万广西地质灾害遥感空间数据库、1:50万广西区域环境地质调查空间数据库、1:10万县（市）地质灾害调查数据库、1:100万地下水污染调查空间数据库、广西突发性地质灾害数据库、广西地下水动态监测数据库、地质公园数据库。

五、主要成果和服务

（一）地下水动态监测

通过20多年的地质环境监测，取得了大量的监测资料，其中，1981～1990年的监测资料已以年鉴的形式出版监测报告5份，1991年以后的地下水监测数据全部录入计算机、建立了数据库，编写了桂林、柳州、南宁、北海、玉林5城市的1991～1995年地下水监测报告各1份。每年均编报7市（镇）的地下水水情通报和编报南宁、柳州、桂林、北海4城市地下水水情预报，编写地质环境监测及分析报告，并及时汇交上级主管部门。

利用监测资料，认真研究分析，完成了一系列的科研报告。

（二）汛期地质灾害气象预报预警

自2003年起，广西壮族自治区国土资源厅与气象局合作（2007年又增加水文部门）开展了全区汛期（5～9月）地质灾害气象预报工作，到2008年，南宁市、柳州市、贵港市、贺州市、钦州市、玉林市、桂林市、贺州市、来宾市、河池市等市也相继开展了市一级地质灾害气象预报预警工作，日常工作由总站下属各分站承担。2003年以来，通过广西卫视发布3级以上地质灾害气象预报439次，其中4级以上预报102次（均不包括各分站的市级预报），为自治区各级政府和社会各界提供了更具时效性的地质灾害预防信息，防灾减灾效果显著。

预报结果通过电视、报纸、手机短信发布。预警预报精度一般都在50%～60%之间，最高可达85%。近年来，成功预报了百色市城西东笋造纸厂滑坡、浦北县外贸站存在滑坡、鹿寨寨沙龙江村滑坡、龙胜和平乡黄洛村滑坡等15起地质灾害，避免了181人伤亡和近200万元的经济损失。

（三）地下水资源评价

根据国土资源部的部署，2001～2002年，全区进行了新一轮地下水资源评价工作。提交了《广西壮族自治区地下水资源评价报告》、《广西壮族自治区地下水资源与水环境图》及《广西壮族自治区地下水资源评价信息系统》等成果。对广西地下水资源进行的新一轮评价，为广西地下水资源的开发利用提供了可靠的技术依据。

（四）矿山地质环境调查

2004～2005年，对全区4757座矿山开展了矿山地质环境调查，查明了广西矿山自然地理、环境地质、矿产资源开发与利用现状等。提交了《广西壮族自治区矿山地质环境现状调查与评估报告》、《广西壮族自治区矿山地质环境信息系统建设报告》、《广西矿山环境保护与治理规划》等成果，为广西矿山地质环境保护、治理、监测等提供了科学依据。

（五）地下水污染调查

2007～2008年开展的地下水污染调查，主要包括资料收集、地下水的水质取样及水环境的调查，遍及全区108个县（区），共收集资料124份，水样670组，已完成了成果报告的编写。

（六）地质环境监测服务典型事例

主要有：广西河池市城东水厂砷污染调查、广西宜州龙头锰矿六潮泉泉水枯竭水文地质调查、合浦县常乐镇地下水污染勘查、平果铝排泥库泉泉水干涸与污染水文地质调查等，为政府解决污染治理、污染纠纷等问题提供了可靠依据。

六、法制建设

1.《广西壮族自治区地质灾害防治管理办法》，于1999年3月29日经自治区人民政府第8次常务会议通过，1999年4月19日政府令第3号发布。

2.《广西壮族自治区钟乳石资源保护条例》，于2002年7月1日自治区人大常委会公布施行。

3.《广西壮族自治区年地质灾害防治工作规划（2001—2015）》，于2003年12经自治区人民政府批准实施。

4.《广西壮族自治区地质环境保护条例》，于2006年3月30日由自治区第十届人大常委会第十九次会议通过，于2006年5月1日起施行。

5.广西质量技术监督局于2006年11月20日颁布了《广西壮族自治区建设项目地质灾害危险性评估规程》，并于2006年12月1日实施。

地质灾害防治工程中监测新技术的开发应用与展望

季伟峰

（中国地质科学院探矿工艺研究所，四川成都，610081）

【摘要】地质灾害防治工程中对地质灾害体的监测十分必要。本文简要介绍了我国当前地质灾害监测的主要方法及新技术在工程实践中的应用，指出了地质灾害监测工程实践中存在的主要问题，展望了我国在本领域技术发展的趋势。

【关键词】地质灾害　监测技术　应用　展望

自然地质环境和人为活动是引发地质灾害的两大主要原因。在最近的20多年时间里，随着我国人口的增加，经济建设的快速发展，特别是基础设施建设规模的扩大，建设与用地的矛盾十分突出。植被的破坏严重，使山体滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害在全国许多地区频繁发生，严重阻碍了灾害发生地的经济建设和社会发展。

1　我国主要的地质灾害形式及危害

1.1　地质灾害及常见形式

地质灾害是指由自然地质作用和人为活动作用形成的，对人类生存和工程建设可能构成危害的各种特有的自然环境灾害的总称。

常见的地质灾害形式主要有6种，它们是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降，简称为崩、滑、流、塌、裂、沉。

1.2　三峡库区的主要地质灾害

三峡水利工程建成后将产生巨大的经济效益和社会效益。但它的建设对库区的自然环境也带来一定的直接或潜在影响。三峡工程的一期蓄水、二期蓄水和新城镇的建设已经给库区带来了不少地质灾害问题。在淹没区的新城镇建设中，由于在选址时考虑地质环境因素不够，使有些新城镇从建设一开始就与地质灾害结下了“不解之缘”。主要表现形式为人为高切坡和深基坑诱发的滑坡和崩塌。湖北的巴东、秭归，重庆的巫山、奉节、云阳、万县等地在新城镇的建设中都引发了大量的地质灾害，如何趋利避害是摆在我们面前的重大课题。

1.3　地质灾害的主要危害

地质灾害的危害是显而易见的。我国幅员辽阔，地质构造复杂，地貌千姿百态，山地和丘陵面积占国土总面积的2/3以上。全国34个省、直辖市、自治区以及特别行政区均存在着不同形式和不同程度的地质灾害，每年都要造成惨重的人员伤亡和财产损失。其中滑坡、泥石流和山洪等突发性地质灾害被定为国际减灾10年的主要灾种，由于这些灾害具有潜在性和突发性，一旦发生，来势凶猛，常造成断道、断航、构筑物损毁、人员伤亡和财产损失。在我国，每年丧生地质灾害的总人数达800～1000人，经济损失超过100亿元人民币。

1.4　地质灾害监测的特点

（1）滑坡等变形体分布通常较为分散，成因机制复杂。开展监测工作前，需有一定前期地质环境勘察、研究工作基础；

（2）地质灾害体大多位于交通、通讯十分不便地区，电源接入也很困难；

（3）目前大多数监测以手动为主，数据汇交速度相对较慢，人工劳务成本较高；

（4）与大坝、桥梁、隧道等固定建筑物、构筑物的安全监测相比，地质灾害监测具有开放的监测边界，条件复杂，自动化监测和遥测等监测手段、监测仪器的选择、固定安装、运行等须注意仪器设备的环境适应性和抗干扰性能，保证正常使用和安全运行。

2　地质灾害防治工程中监测的必要性

地质灾害防治工程的监测根据工程所处的不同阶段，可分为施工安全监测、防治效果监测和长期稳定性监测，目前一般简单地统称为监测。在以往的工作实践中经常发现，除经济原因外，在地质灾害的治理过程中存在一定的盲目性。有些地质灾害进行了治理，理由是认为它不稳定。有些没有进行治理，理由是认为它是稳定的。除一些简单粗糙的勘察资料外，几乎没有充分的证据证明一个变形体稳定与否，是否需要进行工程治理。如果对滑坡等变形体进行必要的监测，将会减少这种盲目性，收到事半功倍的效果。

2.1　对于已采取工程措施的地质灾害体

对于已采取工程措施的地质灾害防治工程，在治理过程中，根据监测结果进行效果评价，指导施工，及时对设计进行修改；防治工程竣工后，随着周围环境条件的变化，约束条件也会发生变化。如锚索的腐蚀和松弛、地下水位变化、临空面加大、工程质量不高、巨大外力（如地震和大爆破）等，都有可能使一些已经治理过、暂时处于相对稳定的滑坡变形体重新失稳，如不进行持久的监测，它们具有更大的欺骗性和危险性，并非就可以高枕无忧，仍需通过必要的监测来评判它的治理效果和长期稳定性。

2.2　对于未采取工程措施的地质灾害体

对于一些未经治理、而又具有潜在危害的地质灾害体，监测也是十分必要的。一些暂时没有资金进行工程整治但又对人民生命财产构成较大潜在威胁的大型滑坡变形体，以投资较小的监测工作来弥补是有效的方法和途径。通过有效的监测既可对其稳定性进行评价，监测结果又可为是否治理和如何治理提供设计依据。用监测的手段对滑坡等变形体进行有效的监控，是一项投资少、见效快的方法，目前已逐步被一些政府官员和业主所接受并推崇。他们也意识到用工程手段进行整治后应该用监测数据来验证，否则是盲目的。但目前仍有相当多的管理和设计部门只注重被动的治理和亡羊补牢，而不注重防患于未然。

3　当前地质灾害监测的主要方法

以往作为监测工作的对象，主要是对一些重要的构筑物和大型建设工程的变形、位移、沉降等进行监测，如水利水电大坝、大型桥梁、重要厂房、大型地下隐蔽工程、矿山边坡和尾矿坝等。对复杂的地质灾害体进行监测，则是近些年才逐渐开始应用的，当前采用的主要监测方法有以下几种。

3.1　地面绝对位移监测

绝对位移监测是最基本的常规监测方法，测量崩滑体测点的三维坐标，从而得出测点的三维变形位移量、位移方位与变形位移速率。主要使用经纬仪、水准仪、红外测距仪、激光准直仪、全站仪和GPS等，应用大地测量法来测得变形体上某点的三维坐标。

3.2　地面相对位移监测

地面相对位移监测是量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化（张开、闭合、下沉、抬升、错动等）的一种常用的变形监测方法。主要用于对裂缝、崩滑带、采空区顶底板等部位的监测、沉降观测等，是位移监测的重要内容之一。目前常用的监测仪器有振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、变位计、收敛计等。

3.3　钻孔深部位移监测

对于滑坡等变形地质体来讲，不仅要监测其地表位移，也要监测其深部位移，这样才能对整体的位移进行判断监测。方法是先在滑坡等变形体上钻孔并穿过滑带以下至稳定段，定向下入专用测斜管，管孔间环状间隙用水泥砂浆（适于岩体钻孔）或砂、土石（适于松散堆积体钻孔）回填固结测斜管；下入钻孔倾斜仪，以孔底为零位移点，向上按一定间隔（一般为0.5m或1m）测量钻孔内各深度点相对于孔底的位移量。常用的监测仪器有钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等。

3.4　应力监测

对于滑坡等变形体不仅要监测其位移的变化，还需要监测其内部应力的变化。因为在地质体变形（或称运动）的过程中必定伴随着变形体内部应力变化和调整，所以监测应力的变化是十分必要的。常用的仪器有锚杆应力计、锚索应力计、振弦式土压力计等。

3.5　水环境监测

对于崩滑体来讲，除了自然地质条件和人为扰动外，水是对滑坡的稳定状态起直接作用的最主要因素，所以对水环境（含过程降雨及降雨强度、地表水的流量、地下水位、渗流量、渗流压、孔隙水压力、地下水温度等）进行监测十分重要。常用的监测仪器有量水堰、遥测雨量计、测钟、电测水位计、遥测水位计、渗压计、渗流计、电测温度计等。

3.6　地震监测

地震监测适用于所有的崩滑监测。地震力是作用于崩滑体的特殊荷载之一，因此对崩滑体的稳定性起着重要作用。当地质灾害位于地震高发区时，应经常及时收集附近地震台站资料；必要且条件许可时，可采用地震仪等监测区内及外围发生的地震强度、发震时间等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、评价地震作用对区内的崩滑体稳定性的影响。

3.7 人类相关活动监测

人类活动如掘洞采矿、削坡取土、爆破采石、加载及水利设施的运营等，往往造成人工型地质灾害或诱发产生地质灾害，在出现上述情况时，应予以监测并停止某项活动。对人类活动监测，应监测对崩滑体有影响的项目，监测其范围、强度、速度等。

3.8　宏观地质调查监测

采用常规地质调查法，定期对崩滑体出现的宏观变形痕迹（如裂缝发生及发展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨胀、隆起、建筑物变形等）和与变形有关的异常现象（如地声、地下水异常等）进行调查记录。该法具有直观性强、适应性强、可信程度高的特点，为崩滑监测的主要手段，也是群测群防的主要内容。适用于所有崩滑体，具有准确的预报功能。

4　监测新技术的研究与工程实践

4.1　国外监测新技术的研究与应用

发达国家在岩土工程及地质灾害监测领域不但有传统的监测方法和仪器，近年来已将高新技术应用于地质灾害预测、预警工程。美国的PDI公司、Geokon公司、意大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德国Zeiss公司、日本尼康公司等在监测方法的创新和新技术的应用方面都处于领先地位。红外技术、激光技术、微波技术、光纤技术、格区式光栅技术、机电一体化、自动化技术、卫星通讯技术、计算机及人工智能等高新技术在监测技术方法和仪器的开发研究中得到了广泛的应用。可以这样讲，作为岩土工程监测一个分支的地质灾害监测及监测仪器，已经不是传统意义上的大地测量仪器，而是实现了传统方法和仪器与现代高新技术的完美结合，把监测仪器的技术水平推到了一个崭新的阶段，并正在向更高层次发展。国外具有代表性的产品有 Leica公司的TCR1800全站仪、TCR2003测量机器人、Geomos系统、DNA电子水准仪、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列电子水准仪、North America公司的钻孔多点位移计、Sicon公司的岩土工程监测系列仪器等。

4.2　国内监测新技术的研究与应用

国内水电系统和国土资源部都开展了这方面的研究，如水利科学院、中科院有关院所、国土资源部技术方法研究所等。我所伴随着三峡工程的建设，在国土资源部的大力资助下，也开发了多种岩土工程及地质灾害防治监测仪器，如钻孔倾斜仪系列、应力测量系列、地面位移测量系列等监测仪器、多参数遥测系统等，还承担了科技部“崩滑地质灾害自动化监测系统”项目的研究，为测量仪器国产化做了大量的工作，产品在三峡库区和国家的重大工程中得到了较好的应用。我所近几年研究的成果并形成的产品主要有以下8项：

（1）DMY型激光隧道断面张敛测量系统；

（2）BYT型光纤崩滑体推力监测系统；

（3）DZQX新型多功能钻孔倾斜仪；

（4）崩塌无线自动化监测预报系统；

（5）PSD型微位移变形测量系统；

（6）MS型锚索（锚杆）测力系统；

（7）DHS型地层含水率仪；

（8）岩心定向与取心技术研究。

4.3　工程监测实践

在研究开发的同时，我所用自己研究的成果积极参与国家重大基本建设工程的监测工作和三峡库区地质灾害防治的工程监测，取得了较好的经济效益和社会效益。最近几年承担的重大监测工程有：

（1）宝成复线清江大断面双线长隧道变形量测；

（2）成昆铁路电气化改造西昌南马鞍堡隧道变形量测；

（3）北京地铁复八线变形量测；

（4）上海地铁一号线人民广场站变形量测；

（5）青岛地铁试验段变形量测；

（6）成（都）—南（充）高速公路高陡边坡变形及量测；

（7）内（江）—宜（宾）高速公路高边坡变形量测；

（8）丹（东）—沈（阳）高速公路丹本（溪）段全线隧道验收工程；

（9）318国道二郎山—康定段 K2794+860～980滑坡的地面位移、深部位移及应力监测；

（10）奉节县、云阳县地质灾害监测工程。

5　监测技术发展展望

（1）地质灾害的发生将更加频繁，危害程度更大，监测工作将受到更多的重视，监测成果应用将产生更大的社会效益。

（2）在我们的上级主管部门——中国地质调查局的支持下，我们的监测仪器研究及运行系统软件开发将会得到更多资助，并使我们的监测手段更加完备，登上一个新的台阶，具有更强的市场竞争能力。

（3）自动化监测和遥测是地质灾害监测的发展方向，但目前实施还有很多困难。

（4）地质灾害具有一定区域性，是一项公益性的事业，更需要政府的引导和支持。

6　结语

通过几年的监测工程实践，目睹了不少由于忽视地质灾害的工程安全监测和失效工程而导致生命和财产的损失，也看到不少通过监测成功预报灾害而避免灾害发生的实例。在实行工程质量终生追究制的今天，对地质灾害及相关岩土工程的安全进行长期监测显得尤为重要和迫切。

监测工程是地质灾害防治工程体系的重要组成部分，不能重治轻防，应做到治理、防范、监测并重，有时甚至重于工程治理手段。

在一定时期内对滑坡变形体实施监测工程，可以节省大量的投资。

地质灾害防治工程应建立在科学监测的基础上，以监测指导设计、施工、工程效果评价，以科学的态度面对它，应从过去的凭经验和粗糙的勘察上升到定量阶段，只有这样，才能对滑坡变形体进行深入的认识和科学评价。

监测工作不是可有可无的，它是工程诊断的需要，是从事地质灾害研究和预测必不可少的一项工作。

防范重于救灾，监测胜于治理。

参考文献

[1]殷跃平等.地质工程设计支持系统与链子崖锚固设计.北京：地质出版社，1995

[2]黄润秋主编.高边坡稳定性的系统工程地质研究.成都：成都科技大学出版社，1991

[3]乔建平主编.滑坡减灾理论与实践.北京：科学出版社，1997

[4]唐邦兴主编.山洪泥石流滑坡灾害及防治.北京：科学出版社，1994

[5]国家技术监督局，建设部.工程测量规范.北京：中国计划出版社，2003

[6]国家技术监督局，建设部.工程岩体试验方法标准.北京：中国计划出版社，2001

[7]王永年，殷世华主编.岩土工程安全监测手册.北京：中国水利电力出版社，1999

[8]季伟峰主编.工程地质与地质工程.北京：地质出版社，1999.

地质灾害监测仪器设备研发

一、内容概述

从近10年在地质灾害监测仪器领域取得的成果中选择了以下几种作为代表。

1.地质灾害多参数采集传输仪

地质灾害多参数采集传输仪是针对国内地质灾害监测行业的现状，参考了国内外广泛应用于地质灾害监测领域的多种工作模式的优缺点，以此为基础研制完成的，可以连接的传感器有拉杆式位移传感器、拉绳式位移传感器、磁致伸缩位移传感器、地声传感器、雨量传感器、含水率传感器、水位传感器、泥位传感器、倾斜传感器等。通过对这些传感器的组合搭配，可分别应用于监测滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等领域；采集的数据通过中国移动的GPRS网络以TCP/IP模式传输到后端的数据监控中心服务器显示存储，如果现场没有GPRS信号，可以通过北斗卫星以短报文模式进行数据传输，系统框图见图1，实物见图2。

图1 地质灾害多参数采集传输仪框图

主要技术指标：

1）采样方式：定时采集，可远程设置采集时间；

2）模拟输入通道：4路；

3）A/D分辨率：等效16位；

4）数字输入输出通道：雨量开关量输入及报警开关输出；

5）工作温度：-30～50℃；

6）传输模式：中国移动GPRS或北斗卫星短报文；

7）供电电压：直流12V，交直流两用供电。

图2 地质灾害多参数采集传输仪主机及配套传感器

2.滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器

这两种仪器主要是监测裂缝变化，在达到预设的报警阈值时发出避险警报，可以替代人工的巡视巡查，应用于滑坡、崩塌的地面或房屋裂缝的监测。滑坡预警伸缩仪的工作原理见图3，裂缝报警器的工作原理见图4，实物见图5。

图3 滑坡预警伸缩仪原理框图

主要技术指标：

1）监测范围：滑坡预警伸缩仪为0～1000mm，裂缝报警器为0～100mm；

2）监测精度：都是1mm；

3）A/D分辨率：等效于16位；

4）报警声压：滑坡预警伸缩仪为105dB，裂缝报警器为100dB；

5）供电电压：滑坡预警伸缩仪为12V碱性电池，裂缝报警器为3V碱性电池。

滑坡预警伸缩仪在利用报警器报警的基础上，又增加了利用无线开关量模块进行远程报警的功能，在居民点布设的主机可以接收多个滑坡预警伸缩仪发来的报警信号，实物见图6。

图4 裂缝报警器原理框图

图5 滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器

3.分布式电导率地质灾害监测装置

分布式电导率地质灾害监测装置主要应用于海水入侵监测，通过对海水入侵观测井内不同深度井液的电导率数值的采集，利用水的电导率与含盐量呈线性关系，根据电导率数值与电极所在的井深，确定咸淡水的分界情况，方便、快捷、准确地完成对海水入侵这类地质灾害状况的监控。

分布式电导率地质灾害监测装置由主机、电缆、分布式测量电极组成。在一个观测井内布设30个测量电极，电极间距1m，每一个电极通过继电器连接在主机的数字输出引脚上。主机在定时时间到后控制30个继电器按顺序分时通断30个电极，通过AD采集的数据存入主机的存储器，在后续处理中以曲线形式表达监测效果，系统框图见图7，工作示意见图8，实物见图9。

图6 具有无线报警功能的滑坡预警伸缩仪

图7 分布式电导率地质灾害监测装置框图

图8 分布式电导率地质灾害监测装置工作示意图

图9 分布式电导率地质灾害监测装置

主要技术指标：

1）电导率监测范围：500μs/cm～0.3s/m；

2）测量精度：1%；

3）供电电源：直流12V，交直流两用供电；

4）工作环境温度：-5～＋40℃；

5）电极最大控制范围：24m。

4.泥石流监测分析预警装置

图10 泥石流监测分析预警装置框图

图11 泥石流监测分析预警装置

开展泥石流预警研究，获取准确可靠的数据是关键。泥石流监测分析预警装置是根据泥石流特征的主要参数设计的，泥石流地声信号具有较低的频率，而且其信号卓越频率较其他频率成分（环境噪音）高出许多，为我们检测识别信号提供了有利条件。泥石流地声信号的强度（幅值）与泥石流规模成正比，可以通过泥石流地声数据的采集分析来确定规模，根据规模程度进行预警。通过对泥石流地声的强度、频率范围和延续时间三要素的采集分析能初步摸清泥石流地声的活动特征、分布规律、发展趋势，提供有效的预防和预警技术方案，促进泥石流防灾能力的提高，为地质灾害监测预警提供技术方法支持。系统框图见图10，实物见图11。

主要技术指标：

1）A/D分辨率：等效12位；

2）采样间隔：10～50μs；

3）频带：1～500 Hz；

4）程控放大器增益：5～1000倍程控可调；

5）通道数：3路传感器信号，采用MSD-BUS协议；

6）工作环境温度：0～＋40℃；

7）供电电源：直流8～28V，交直流两用供电。

5.分布式地质灾害监测采集传输仪

目前研制并应用的地质灾害监测仪器主要是通过线缆连接前端的传感器，主要缺点是架线比较困难、连接的传感器数量有限，不适合地形复杂、要求监测点多的监测环境。分布式地质灾害监测采集传输仪在物理层和MAC层采用了IEEE802.15.4协议，在网络层采用了ZigBee协议，进行了降低功耗和简化路由算法的工作，有效地增加了传感器数量，相对于有线方式具有很大的优越性。仪器系统框图见图12，实物见图13。

图12 分布式地质灾害监测采集传输仪框图

主要技术指标：

1）A/D分辨率：等效16位；

2）组网规模：1个主机和10个采集器；

3）无线协议：780MHz，符合ZigBee规范的网状网拓扑结构；

图13 分布式地质灾害监测采集传输仪

4）采集器供电：3.6V电池；

5）主机供电：直流12V，交直流两用供电；

6）工作环境温度：-20～＋40℃。

6.地质灾害群测群防预警信息管理系统

地质灾害群测群防预警信息管理系统包括单机版、B/S版、宣传网站、C/S（三维）版。单机版系统是基于VB＋MapObject组件的开发模式研发的，地图格式为shp格式，主要用于群测群防基本信息的录入和管理，软件见图14。

图14 地质灾害群测群防预警信息管理系统单机版软件

B/S版系统是基于网络开发的，应用了超图公司SuperMap is.net平台的二次开发功能，通过网络实现了监测数据实时查询、群测群防体系管理、根据权限进行数据录入、群测群防两卡一表录入查询等管理功能，极大地方便了地方管理人员对于灾害点和群测群防点的管理，软件见图15。

地质灾害群测群防监测信息网是为了群测群防监测技术研发与示范项目的成果展示和仪器宣传而开发的网站。网站通过新闻、项目概况、仪器介绍、科普等栏目对项目的主要成果和地质灾害监测的重要性进行宣传。计划在未来实现对地质灾害监测类工作的统一宣传工作，软件见图16。

图15 地质灾害群测群防预警信息管理系统B/S 版软件

图16 地质灾害群测群防预警信息管理系统网站软件

C/S版（三维）是在之前的B/S版本的工作基础上研发的，系统基于iTelluro三维地理信息组件，在三维环境下实现了地质灾害、预警预案、群测群防、监测信息的一体化管理，基于插件式二次开发接口，可快速实现防治决策、综合管理等定制业务，软件见图17。

图17 地质灾害群测群防预警信息管理系统C/S 版软件

二、应用范围及应用实例

1.示范区应用情况

图18 水富县火车站安装的地质灾害多参数采集传输仪

图19 大关县职业中学安装的分布式地质灾害监测采集传输仪

以上研制的仪器均已在云南昭通市示范区内得到应用，在水富县布置了3套地质灾害多参数采集传输仪，用于监测雨量、位移、含水率参数（图18）；在水富县、盐津县、大关县安装了滑坡预警伸缩仪150个、裂缝报警器300个、泥石流监测分析预警装置3套；在大关县职业中学安装分布式地质灾害监测采集传输仪一套（图19）；分布式电导率地质灾害监测装置在河北南戴河及山东昌邑的海水入侵观测孔进行了监测（图20）；地质灾害群测群防预警信息管理系统在云南省昭通市进行了示范应用，对云南省昭通市主要县区的地形图及影像图进行了编辑处理，已录入灾害点882个、专业监测点8个。

图20 河北南戴河安装的分布式电导率地质灾害监测装置

2.推广情况及效果

1）在2008年的汶川震后重建工作中，为汶川灾区生产滑坡预警伸缩仪5000套、裂缝报警器85000套（图21）；在青海玉树震后重建工作中，安装了滑坡预警伸缩仪40套；在四川安县、云南昭通市成功预警预报4次（图22）。

图21 为汶川灾区生产组装了9万套裂缝报警器、滑坡预警伸缩仪及配套设备

图22 报警材料

2）地质灾害多参数采集传输仪，在四川康定地区安装了7台（图23），四川中江县冯店垮梁子滑坡安装了2 台（图24），舟曲灾后恢复重建防治规划区地质灾害监测预警（二期）安装了73台（图25），重要地质灾害隐患监测示范（辽宁）16台（图26），目前均工作正常。

3）泥石流监测分析预警装置在北京怀柔幽谷深潭及门头沟矿区安装了6套（图27），在四川康定地区安装了9套（图28），目前均工作正常。

3.应用前景

地质灾害的破坏力巨大，对人类的生命财产及人类赖以生存和发展的资源与环境造成危害和破坏。这些仪器的推广不仅能使开发单位产生良好的经济效益，更重要的是通过应用，对地质灾害进行及时预警，可最大程度地减轻人民群众生命财产的损失和对环境的破坏，这个价值是无法用经济指标估量的。按照这种运行模式可以使有限的资金发挥最大的社会经济效益。

图23 四川康定现场

图24 四川冯店垮梁子现场

图25 甘肃舟曲现场

图26 辽宁现场

图27 北京怀柔现场

图28 四川康定现场

三、推广转化方式

1.申请专利保护知识产权

泥石流监测分析预警装置已经获得发明专利，见图29；地质灾害多参数采集传输仪、滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器已经获得实用新型专利，见图30至图32；地质灾害群测群防预警信息管理系统已经获得计算机软件著作权，见图33；分布式电导率地质灾害监测装置和分布式地质灾害监测采集传输仪的发明专利已经通过了初审。

图29 泥石流监测分析预警装置发明专利证书

图30 地质灾害多参数采集传输仪实用新型专利证书

2.培训、宣传与交流

在汶川震后重建工作中，进行了大量的现场培训指导工作（图34）；群测群防项目所研发的9项技术设备和软件在2008年科技部发布的《南方地区雨雪冰冻灾后重建实用技术手册》和国家减灾委及科技部抗震救灾专家组编《地震次生灾害应急实用技术手册》中列为代表国土资源部的9个地质灾害防治实用技术；2009年3月，全国地质环境工作会议上做了宣传报告对群测群防监测预警仪器展览；2009年5月，云南地质灾害防治工作会议上做了宣传报告并对仪器安装维护应用进行了培训；2009年7月，全国地质灾害汛期防治会议上发放了群测群防仪器宣传材料；2009年7月，协办昭通市地质灾害群测群防交流培训会，编写了群测群防知识宣传手册和群测群防监测预警系列仪器的使用说明书、录制了群测群防知识宣传视频节目；2009年9月，河北省地质灾害防治会议上做了宣传报告，对仪器安装使用维护进行了培训；2009年10月，全国地质灾害应急防治会议（长沙）上做了专题报告及仪器展示；2009年11月，国土资源部开展了黄石地质灾害应急演练，这些仪器参加了演练；2009年12月，东南亚国际滑坡会议上做了多媒体报告、仪器展示、并发表论文“低成本监测报警系统在中国的应用”。

图31 滑坡预警伸缩仪实用新型专利证书

图32 裂缝报警器实用新型专利证书

图33 地质灾害群测群防预警信息管理系统计算机软件著作权证书

图34 灾区安装培训指导

技术依托单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心

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