国家科学技术进步奖推荐项目一

国家科学技术进步奖推荐项目一 一、项目名称强震区特大地质灾害综合防控关键支撑技术二、推荐单位意见该项目开展了汶川地震地质灾害成灾模式及防治研究，并在随后发生的玉树、芦山、岷县、鲁甸等多起地震地质灾害防控中加以深化完善。该项目揭示了强震区滑坡竖向力抛掷作用机理和地震滑坡高速运动的边界层特征，建立了高陡山区强震作用下的的高速远程滑坡碎屑流滑坡坝的链式成灾模式,研发了高寒浓雾山区泥石流激光可视化和次声监测技术，建立了地震灾区高位泥石流降雨临界值指标，实现了高位泥石流远程监控和实时预警,发明了桩梁坝组合拦挡技术、小口径组合桩肋底快速防护技术等新型防治技术,提出了强震区地质灾害风险防控理论，创新活动断裂带地质灾害快速识别技术。该项目成果在灾后科学规划选址和建设过程中，特别是在甘肃舟曲特大泥石流，四川文家沟泥石流、七盘沟泥石流、冷木沟泥石流，云南鲁甸泥石流等特大地质灾害成功防治中发挥了关键支撑作用。该项目获国家授权发明专利14项、实用新型专利18项、软件著作权1项；在国内外学术刊物上发表论文80余篇，其中SCI论文15篇、EI论文20篇，出版专著3部，论文总他引次数达1782次，其中SCI他引291次；主编2部国家标准和4部行业标准。推荐该项目申报2017年度国家科学技术进步奖一等奖。三、项目简介（一）主要技术内容青藏高原东缘是全球地形陡度变化最大的强震区，极端复杂的地质地貌条件导致地震地质灾害显著强烈于其他地震区。2008年以来，先后发生了汶川、玉树、岷县、芦山、鲁甸等强震，所触发的大量滑坡和震裂山体在汛期转化为高位泥石流，对800多万地震灾民就地安置构成严重威胁甚至造成巨大灾难。在汶川震后重建初期，采用现有技术方法实施的高位泥石流防治工程多数损毁，重建城镇和生命线工程损失巨大，因此，如何在地震地质灾害高发期内完成恢复重建，成为举世瞩目的减灾防灾技术难题。本项目依托国家科技支撑计划和国家地质调查专项等研究项目，数百名科技人员联合攻关，取得了一批原创性科技成果：提出了高位泥石流具有高位启动、惯性加速、动力侵蚀和堵溃效应特殊成灾模式，创立了在上游高位启动区建立实时监测预警系统、在中游惯性加速区和动力侵蚀区设置新型组合防治工程和在下游重建区设置复式排导系统等风险防控的综合选型方案。创新发明了桩梁坝技术、小口径组合桩肋底快速防护技术等新型防治技术，成功攻克了灾后重建的地质灾害防治难题。研发了复杂地形和环境条件下的高位泥石流灾害监测预警技术，发明了基于激光可视化、地声和雷达的实时综合预警技术，解决了高寒浓雾山区高位泥石流全天候实时监测预警的难题，形成了系列配套技术，在强震区特大高位泥石流监测预警中发挥了关键作用。推动了强震区地质灾害失稳机理和成灾模式理论的发展。开展斜坡地脉动测试，获得跨断裂斜坡不同高程典型频谱规律，揭示了竖向地震力对滑坡的抛掷作用机理；开展大型风洞仿真和高速环剪试验，揭示地震滑坡高速运动的气垫润滑、动力侵蚀和液化流滑机理，建立高速远程滑坡碎屑流滑坡坝的链式成灾模式；提出强震区地质灾害风险防控理论及风险规避公式，创新活动断裂带地质灾害快速识辨和填图技术，建立强震区高位泥石流地质灾害识别指标。（二）技术经济指标（1）理论创新。发表学术论文80余篇（含SCI收录15篇、EI收录20篇），出版专著3部。论文总他引1782次，其中SCI他引291次。（2）技术发明。获授权发明专利14项、实用新型专利18项、软件著作权1项，初步形成了监测预警和工程治理的配套技术。（3）标准规范。其中，国家标准2部、行业标准4部。（三）推广应用及效益情况1. 攻克了高位泥石流监测预警和防治技术难题，创新了强震区地质灾害防治新技术方法，支撑了舟曲县城泥石流灾后就地重建，并在汶川、芦山、鲁甸地震区泥石流治理中成功推广应用，确保了灾后重建城镇的地质安全。发明的地质灾害监测预警系列配套技术，在强震区重建和金沙江、大渡河、怒江流域高寒浓雾山区特大泥石流监测预警中得到推广应用。2. 提出高速远程滑坡和高位泥石流等地震地质灾害成灾模式，推动了强震区地质灾害减灾防灾理论的发展，发表的论文被Landslides，Bulletin of the Seismological Society of America，Tectonophysics，Geomorphology等国际著名期刊引用，多次在国际国内学术会议做大会特邀报告，拓展了地震地质灾害理论和方法，带动了减灾防灾体系的标准化和科学化建设。四、客观评价（一）验收意见2011年11月5日，中国地质调查局组织专家对项目成果进行了评审验收。随后，项目组对初步成果进行了推广应用和深化研究，进一步完成了研究报告。2013年9月17日，由王思敬、卢耀如、陈祖煜院士等组成的成果鉴定委员会对本项目成果进行了技术鉴定，一致认为：该项目研究思路新颖，采用的技术方法先进，在汶川震区工程地质特征、地震地质灾害发育分布规律、成灾机理及预测评价、高位泥石流防治等方面取得了重要理论和技术创新，为汶川地震灾区重建规划和减灾防灾提供了有力的技术支撑。该项成果总体达到了国际先进水平，是一份优秀的科研成果报告。（二）科技查新报告委托权威机构对本项目成果查新，结论认为：在地震区大型滑坡泥石流等地质灾害遥感和无人机测绘、斜坡地震动和地脉动耦合测试、地震高速远程滑坡-碎屑流运动机理，高位泥石流监测预警和防治等方面所检索出的文献为项目组成员最先发表并被引用，可以肯定在这些方面具有显著的创新性，填补了多项相关研究的空白。（三）论文他引情况项目发表的中文研究论文被国内同行他引达1491次，其中，汶川八级地震地质灾害研究（殷跃平，2009）一文被CNKI他引387次。项目发表的论文被SCI他引291次，包括Landslides（Sassa K., 2009, 6（2）: 139152）, Bulletin of the Seismological Society of America（Kate A., 103（6）: 29712992）, Tectonophysics（William B. O., 2010, 491:244252）和Geomorphology（Tolga G., 2011, 133:152167）等多家国际著名学术刊物。（四）国内外同行和用户评价1. 前国际滑坡协会主席Sassa K.评价著名滑坡学家、日本京都大学教授佐佐恭二2015年2月在Landslides: review of achievements in the second 5-year period (2009-2013)一文中，将本项目发表的论文列入了近5年滑坡研究进展评述。2. 美国华盛顿大学教授David R.M.评价国际著名地震地质学家、美国华盛顿大学教授David R.M.对本项目成果评价认为：殷跃平教授团队提出的竖向地震力对滑坡的抛掷作用机理，为强震区斜坡岩体稳定性评价提供了新方法，具有重要的理论价值，该创新理论已在其教学和科研中采纳应用。3. 国际国内特邀学术报告8次，其中代表性的有：（1）首届世界滑坡论坛大会主题报告：Landslides triggered by Wenchuan Earthquake（汶川地震地质灾害研究）（殷跃平）。国际滑坡协会、联合国教科文组织、国际科学联合会等主办，日本东京，2008。（2）第10届国际滑坡大会特邀报告：Catastrophic Landslides by Wenchuan Ms8.0 Earthquake, China（汶川地震滑坡与灾难）（殷跃平）。国际岩石力学与工程学会、国际工程地质学会、国际土木工程学会等主办，中国西安，2008。（3）第11届国际滑坡大会特邀报告Dynamic Characteristics of landslides triggered by Wenchuan Earthquake（汶川地震滑坡的动力学特征研究）（殷跃平）。国际岩石力学与工程学会、国际工程地质学会、国际土木工程学会等主办，加拿大班夫，2012。（4）中国科协2008防灾减灾论坛特邀报告：汶川特大地震地质灾害研究（殷跃平）。中国科协主办，郑州，2008。（5）第二届山地城镇可持续发展论坛大会报告：汶川地震灾后城镇重建地质灾害问题研究（殷跃平）。中国科协主办，重庆，2013。（6）第九届全国防震减灾工程学术研讨会特邀报告：汶川地震灾后重建地质灾害防治研究（殷跃平）。中国工程院土水建学部，中国土木工程学会主办，合肥，2016。五、推广应用情况本项目成果形成的理论、方法及技术在地质调查、灾后重建、水利水电规划建设、防灾减灾工程等领域得到了推广应用，指导了国土资源部、四川省国土资源厅、中国水利发电工程学会、四川省地质矿产勘查开发局等主管部门及其所属单位的防灾减灾工作，取得了很好的效果。推动地震地质灾害防灾新理论方法的应用。系统开展地震区特大地质灾害早期识别方法研究，提出高山峡谷强震区滑坡竖向地震力抛掷失稳破坏模式，拓展了高速远程滑坡-碎屑流研究方法，建立了特大地震地质灾害早期识别和危险区的划分判据，成功指导了四川、甘肃、云南等省地震区地质灾害防治。国土资源部及时推广了这一成果，并制定了相关规范，成为全国地质灾害详细调查、地震地质灾害应急救灾和灾后重建采用的基本方法。创新并推广了地质灾害应急调查技术方法。运用多期卫星影像、航空遥感影像、无人机调查、地面大比例尺测绘和动力分析法，率先提出高位泥石流成为震后威胁最大的地质灾害类型，因其物源量丰富、启动位置高、沟道坡率大、隐蔽性强等特点导致破坏力极大，应作为防范的重中之重。建立了基于无人机测绘的高位泥石流快速调查识别技术和基于成灾模式的危险性评估方法，提出了高位滑坡泥石流早期识别指标，指导了汶川、芦山、玉树、鲁甸等地震灾区的地质灾害调查与评价。研发并推广了特大泥石流监测预警系列仪器。项目研发的高寒浓雾区泥石流监测预警技术，在甘肃舟曲，四川汶川、宝兴，云南鲁甸等地震灾区全面推广。具有夜视、透雾、实时传输及远程监控功能的雨量计、泥位计、激光视频和数据传输设系统等现代化监测预警设备，还在大渡河、怒江流域等得到推广应用，在大渡河建立了我国首个水电工程地质灾害应急预警示范工程。长河坝水电工程监测预警系统的成功实施和运行，为我国高山峡谷区水电建设企业高位泥石流的防范提供了先进经验。该项目多项技术还支撑了风险管理首部国家标准大中型水电工程建设风险管理规范的制定。研发并推广了高位泥石流防治工程。项目提出的高位泥石流灾害防治优化方案和技术，成功地应用于甘肃舟曲特大泥石流灾害治理中，并推广到四川绵竹文家沟、汶川七盘沟、宝兴冷木沟等特大泥石流的治理中，特别是绵竹文家沟采用了多项高位泥石流防治方法和技术，有效避免了重大地质灾害的发生。2014年8月，云南鲁甸地震后，又采用了该项目专门研发的泥石流防治技术，自2011年以来成功地防范了数十起泥石流灾害，确保了城镇地质安全。12应用单位情况一览表应用单位名称应用技术起止时间联系人/电话经济、社会效益国土资源部地质环境司地质灾害调查与监测、防治技术2008-至今沈伟志/01066558321效益巨大。为全国地震地质灾害调查、评价、监测与防治提供了技术支撑。四川省国土资源厅地质灾害调查与监测、防治技术2008-至今胡涛全省地质灾害调查、评价、监测与防治提供技术支撑。甘肃省国土资源厅地质灾害调查、监测与防治技术2010-至今金玉虎我省汶川地震（甘肃灾区）、岷县地震应急和恢复重建地质灾害的减灾防灾提供了大量技术支撑。云南省国土资源厅地质灾害调查、监测与防治2008-至今任坚昭通市有效报警71次，成功预报4起，极大降低了地质灾害带来的人员伤亡和财产损失。在怒江州成功监测预警了多次特大泥石流灾害，确保了城镇地质安全。中国水力发电工程学会地质灾害监测预警与评估技术2010-至今时斌水电行业在长江上游水电开发的地质灾害应急处置和监测预警提供了有力的技术支撑。为该学会主编的相关规范提供了技术支撑。云南省地质灾害研究会地质灾害防治与监测预警2008-至今李从仁云南省地震灾区地质灾害快速评估和重建规划提供有力技术支撑。四川省地质矿产开发局地质灾害调查、防治技术2008-至今李廷祥全省高位滑坡-泥石流灾害防治提供技术指导与支撑。四川雅安市人民政府地质灾害调查、监测预警技术2010-至今姚旭东/139088166167为芦山震后雅安市地质灾害应急处置、监测预警提供技术支撑。甘肃省舟曲县人民政府地质灾害防治与监测预警2010-至今张晓红 “8.8”舟曲特大泥石流灾后重建提供了大量技术支撑。运用高寒浓雾区泥石流监测预警技术，显著提升了我县的地质灾害减灾防灾能力。云南省怒江州福贡县国土资源局地质灾害调查与监测预警2013-至今李文为我县高山峡谷区地质灾害的快速调查、评估和监测预警提供了技术支撑，为地质灾害应急防治和灾后重建规划的制定发挥了重大作用。兰州大学地质灾害防治与监测预警2010-至今孟兴民促进教学内容更新、提升本科-研究生理论和实践技能发挥重要作用。六、主要知识产权证明目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利有效状态国家授权发明专利特大高位泥石流桩梁组合结构及防治方法中国ZL201410475462.92015/10/220833200中国地质环境监测院殷跃平、王文沛、黎志恒等有效国家授权发明专利特大高位泥石流小口径组合肋底桩防护结构中国ZL201410476064.92015/10/220558010中国地质环境监测院殷跃平、王文沛、张楠等有效国家授权发明专利基于微型桩群的滑坡防治方法中国ZL201110375464.72014/04/091376787中国地质科学院地质力学研究所殷跃平、闫金凯、李滨等有效国家授权发明专利埋入式微型组合桩群及其抗滑设计方法中国ZL201510092038.02016/02/031938133中国地质环境监测院殷跃平、闫金凯、李滨等有效国家授权发明专利一种格构锚固技术大型物理模型试验方法中国ZL201310632109.22016/08/172182421长安大学、中国地质环境监测院殷跃平、门玉明、陈春利等有效国家授权发明专利在断层作用下斜坡体稳定性模拟试验装置及其方法中国ZL201110228856.02013/02/131135509中国地质科学院地质力学研究所郭长宝、张永双、熊探宇有效国家授权发明专利一种泥石流监测分析预警装置中国ZL201110009798.22012/09/051042461中国地质调查局水文地质环境地质调查中心殷跃平、曹修定、任晨虹等有效国家授权发明专利一种山洪泥石流宽带卫星视频远程监控装置及系统中国ZL201210585658.42015/10/250645090中国地质调查局水文地质环境地质调查中心殷跃平、曹修定、陈红旗等有效国家授权发明专利一种崩塌体裂缝识别报警装置及其识别方法中国ZL201510839280.X2016/08/312216732中国地质调查局水文地质环境地质调查中心殷跃平、曹修定、王晨辉等有效国家授权发明专利地面塌陷光纤监测预警系统及方法中国ZL201210394144.0 2014/07/021430218中国地质调查局水文地质环境地质调查中心殷跃平、曹修定、王晨辉有效七、主要完成单位及创新推广贡献（一）中国地质环境监测院项目牵头单位，指导全国地质灾害应急调查队伍开展汶川、玉树、岷县、彝良、芦山、鲁甸等地震的现场应急处置和灾后重建地质灾害防治，为项目组提供了良好的办公环境和必要的技术支撑条件。组织骨干成员承担综合成果集成、关键理论和技术提升等研究工作，重点完成汶川地震触发特大型滑坡成灾机理研究，总结了极震区滑坡碎屑流的主要特征，提出极震区滑坡受地震竖向力作用明显的新认识；采用多学科技术手段，对汶川地震触发的目前世界上最大的大光包巨型滑坡进行了系统研究，建立了滑坡三维地质模型；组织研发了灾后重建地质灾害防治与监测预警新型技术，并成功示范推广应用；牵头组织了地质灾害应急调查、勘查、防治设计等行业规范的制定，为强震区滑坡灾害防治设计提供了重要依据。（二）中国地质科学院地质力学研究所项目综合研究单位。主持项目总体论证，策划课题分解，协调10余个科研、教学、生产单位共同开展攻关研究和成果集成；为项目组提供了良好的办公环境和必要的技术支撑条件，以多种方式监督检查项目的进展和质量，有力地保障了项目任务的顺利完成。组织10余名基础理论扎实、野外经验丰富、具有创新精神的活动构造、工程地质与地质灾害等领域的专业技术骨干参加项目研究工作，在地震地表破裂发育特征及其避让宽度研究、活动构造区内外动力耦合作用成灾机理研究、区域群发滑坡活动强度指标体系和分级标准研究等方面取得了一系列重要进展和成果，不仅为地震灾后重建和减灾防灾提供了重要依据，而且为提升项目成果的整体理论水平做出了重要贡献。（三）中国地质调查局水文地质环境地质调查中心项目主要完成单位。主持研发适用于高山浓雾地区地质灾害监测预警系列仪器，获多项国家授权发明专利和实用新型专利；主持完成了舟曲、宝兴等灾区高位泥石流的监测预警系统建设，并推广到怒江、大渡河等水电工程和重要城镇泥石流监测预警中。承担强震区斜坡地脉动特征测试与研究，获得了强震区典型山体斜坡的地脉动卓越周期，填补了国内山体斜坡地脉动测试的空白。（四）四川省地质调查院项目主要完成单位。先后开展了汶川地震地质灾害详细调查（北川、平武、都江堰、南江等县市）、汶川地震地质灾害遥感补充调查、汶川地震灾区高位泥石流遥感调查评价和汶川地震灾区地质灾害勘查成果综合集成等工作；通过现场调查和遥感解译，为汶川地震地质灾害发育特征及分布规律研究提供了翔实的基础资料；采用“天-空-地”一体化调查技术，分析研究了汶川震区高位泥石流的基本特征、动态变化及发展趋势，建立了高位泥石流的定量判识标准和遥感调查方法体系；提出了高位泥石流的5种成灾模式及相应的防治对策建议。（五）甘肃地质环境监测院项目主要完成单位。参与地震地质灾害应急调查和快速评估技术示范研究，组织了汶川地震甘肃灾区的地质灾害应急调查、岷县地震地质灾害应急调查；主持完成舟曲特大泥石流灾害灾后重建治理工程可行性方案研究和设计，参与发明多项高位泥石流新型防治技术，并在舟曲泥石流、汶川七盘沟泥石流等治理中成功推广应用。八、完成人合作关系说明（1）本项目的核心成果之一汶川地震地质灾害调查与研究自2008年6月开始进行立项论证和实施。殷跃平作为项目负责人，主持编写了项目论证书和实施方案，并完成了多项关键创新点。张永双、成余粮、吴树仁、王军、姚鑫、孙萍、王文沛、李洪涛、王猛参加了项目研究，取得了多项创新成果。（2）自2006年7月以来，曹修定、王晨辉、王洪磊一直与项目第一完成人合作，获得了一种山洪泥石流宽带卫星视频远程监控装置及系统、一种泥石流监测分析预警装置、一种崩塌体裂缝识别报警装置及其识别方法等多项国家授权发明专利，拥有共同知识产权。并将这些方法成功推广到舟曲三眼峪、绵竹文家沟、汶川棋盘沟、宝兴冷木沟，以及大渡河、金沙江和怒江流域山区特大泥石流监测预警中。（3）自2010年8月舟曲遭受特大泥石流灾害以来，黎志恒、赵成一直与项目第一完成人合作。殷跃平作为甘肃省国土资源厅地质灾害防治技术顾问，共同参与了特大泥石流的现场应急调查、勘查，以及灾后重建防治工程的实施。黎志恒与项目第一完成人合作，获得了特大高位泥石流桩梁组合结构及防治方法国家授权发明专利，拥有共同知识产权。赵成具体将专利方法成功推广到舟曲三眼峪特大泥石流治理中，并负责了监测预警系统的建设和运行。主要完成人情况表姓名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获国家科技奖励情况排名殷跃平研究员中国地质环境监测院中国地质环境监测院发明了桩梁组合框格技术、小口径组合桩肋底快速防护技术等新型防治技术，研发了高位泥石流监测预警技术；获4项发明专利2008年，三峡库区重大地质灾害防治与监测关键技术，国家科技进步二等奖，排名第1；2011年，重大滑坡减灾防灾关键支撑技术，国家科技进步二等奖，排名第1。1张永双研究员中国地质环境监测院中国地质科学院地质力学研究所集成创新活动断裂带地质灾害快速识别方法，建立基于InSAR的强震区地质灾害识别指标及安全避让公式；揭示高位泥石流形成机理并建立识别指标，获1项发明专利。无2曹修定教授级高工中国地质调查局水文地质环境地质调查中心中国地质调查局水文地质环境地质调查中心主持发明高寒浓雾山区泥石流监测技术，建立了高位泥石流预警降雨阈值，成功实现了高位泥石流物源启动和活动强度的远程监控和实时预警，获4项发明专利。2011年，重大滑坡减灾防灾关键支撑技术，国家科技进步二等奖，排名第9。3成余粮教授级高工四川省地质调查院四川省地质调查院负责完成基于高分辨率遥感技术的高位泥石流物源分布位置、类型及物源量的快速提取和判识；利用无人机遥感技术，对典型泥石流沟的物源变化、沟道变化和堆积区演变进行了多时段、多时相的对比分析及发展趋势预测。无4黎志恒教授级高工甘肃省地质环境监测院甘肃省地质环境监测院针对高位泥石流堵溃效应冲击侵蚀特殊性，提出了结合实时监测和风险规避的优化选型设计方法；创新研发了桩梁组合坝技术、小口径组合桩肋底快速防护技术等新型防治技术，并负责将相关技术成功应用到舟曲特大泥石流灾害防治工程。无5吴树仁研究员中国地质科学院地质力学研究所中国地质科学院地质力学研究所研究提出了汶川地震地质灾害强度快速评估方法和强度分级指标，指导开展了极重灾县（市）区域地震滑坡的易发性及危险性评估，为汶川地震灾区重建和防灾减灾提供了重要依据。2011年，重大滑坡减灾防灾关键支撑技术，国家科技进步二等奖，排名第二。6王军教授级高工四川省地质调查院四川省地质调查院开展高分辨率遥感技术对高位泥石流的物源分布位置、类型及物源量等指标的快速提取和判识；利用无人机遥感技术，对典型泥石流沟的演变特征进行了多时段、多时相