地质灾害及其防治技术

地质灾害及其防治技术据自然资源部2024年发布的《全国地质灾害防治形势通报》，2023年全国共发生滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等各类地质灾害3667起，造成98人死亡失踪、直接经济损失32.3亿元，其中西南山区、黄土高原、东南丘陵是地质灾害高发区域，灾害数量占全国总量的87%。受地形地貌、地质构造、气候条件及人类工程活动叠加影响，我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一，现有查明地质灾害隐患点超过28万处，威胁近2000万人的生命财产安全，构建科学系统的地质灾害防治技术与管理体系，是防范化解地质灾害风险、保障人居安全的核心支撑。我国分布最广、造成伤亡最多的地质灾害是斜坡类灾害，包含滑坡与崩塌两类，其中滑坡占年度灾害总量的50.3%，指斜坡岩土体在重力、水动力、工程扰动等多重作用下，沿内部软弱结构面发生整体或分散顺坡滑移的现象，具有分布范围广、累进性变形特征明显、成灾规模差异大的特点。从区域分布看，川滇黔渝藏五省区地处我国第一、第二阶梯过渡带，地形高差普遍超过1000m，活动断裂密集，地震活动频繁，岩土体破碎程度高，加上汛期降雨集中，滑坡数量占全国滑坡总数的68%，比如2022年四川泸定6.8级地震后，震区新增滑坡隐患点超过2000处，后续3年汛期强降雨期间的滑坡风险较震前提升4-6倍。崩塌则主要发生在坡度大于60°的陡峻岩质或土质斜坡上，岩土体突然脱离母体发生崩落、滚动、堆积，与滑坡相比具有突发性更强、前兆信号持续时间短、运动速度快的特点，从出现零星掉块到整体失稳的时间往往只有数分钟到数十分钟，防范难度更大，2022年贵州织金“8·21”崩塌灾害中，坡体持续强降雨48小时后发生失稳，从裂缝扩展到整体崩落仅用时12分钟，造成了严重的人员伤亡。泥石流是山区沟谷特有的地质灾害，由暴雨、冰雪融水等水源激发，形成携带大量泥沙、石块、树木碎屑的特殊洪流，流体容重可达1.2-2.3t/m³，运动速度可达5-15m/s，具有冲击力强、冲淤变幅大的特点，一次大型泥石流可冲出数十万到数百万立方米的固体物质，瞬间冲毁沿途的村庄、道路、桥梁。2010年甘肃舟曲特大山洪泥石流灾害中，流域内前期汶川地震造成的松散堆积物超过5000万m³，遭遇百年一遇短历时强降雨后，松散物源整体启动，形成容重2.2t/m³的黏性泥石流，沿沟道下泄过程中铲刮沿途松散土体，最终冲出沟口的固体物质达181万m³，造成了重大人员伤亡和财产损失。除了突发性的滑坡、崩塌、泥石流，缓变性地质灾害的长期影响同样不容忽视：我国地面沉降影响范围已超过10万km²，主要分布在长三角、华北平原、汾渭盆地等人口密集、经济发达区域，部分沉降中心累计沉降量超过2m，主要由长期超采地下水、大规模城市建设荷载叠加引发，会造成城市内涝加剧、管线破裂、建筑地基变形、防洪标准降低等长期风险；地面塌陷包含岩溶塌陷与采空塌陷两类，全国已有超过300个城市存在岩溶塌陷风险，主要分布在广西、贵州、广东等碳酸盐岩分布区，由地下水水位快速波动、地下工程施工触发，具有隐蔽性强、突发塌落的特点；采空塌陷主要分布在山西、陕西、内蒙古等煤炭主产区，累计塌陷面积超过200万公顷，造成耕地损毁、村庄房屋开裂、生态系统破坏等问题。地质灾害防治的核心是“防”，而精准的风险识别与监测预警是实现主动防范的前提。经过近20年的技术迭代，我国已逐步建成“空天地”一体化的地质灾害隐患识别与监测预警体系，大幅提升了隐蔽隐患的发现能力和灾害预警的提前量。在航天遥感层面，时序合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术已实现全国重点地质灾害高发区的全覆盖，该技术通过对同一区域多期卫星雷达影像进行干涉处理，可识别精度达毫米级的地表持续形变，能提前1-3年发现缓慢变形的滑坡、地面沉降隐患，弥补了传统人工排查难以覆盖高海拔、无人区的短板。自然资源部2020年以来组织开展的全国InSAR形变普查工作，累计识别出疑似地表形变隐患点12.7万处，经现场核查确认的隐患点占比达75%，2023年四川雅安利用Sentinel-1卫星影像开展时序InSAR监测时，发现汉源县某斜坡年形变速率达32mm/year，存在明显滑移趋势，经现场核查后及时纳入隐患点台账，落实监测和避险措施，在当年汛期坡体出现加速变形时提前转移群众，避免了28户112人因滑坡伤亡。在航空测量层面，机载激光雷达（LiDAR）技术通过发射激光脉冲穿透植被冠层，可获取林下真实地形的高精度点云数据，点云密度最高可达每平方米100个点，能精准识别被植被遮挡的古滑坡边界、隐蔽裂缝、陡坎等隐患特征，在我国南方植被覆盖率超过70%的山区，机载LiDAR的隐患识别率比传统人工徒步排查高40%以上，重庆2021-2023年在武陵山区、三峡库区利用机载LiDAR开展隐患排查，累计新发现隐蔽地质灾害隐患点1243处，占同期新发现隐患点总数的62%，有效消除了大量排查盲区。在地面监测层面，目前已形成“专业监测+群测群防”的互补体系：针对风险等级高、变形迹象明显的隐患点，布设集成GNSS位移监测站、土壤含水率传感器、孔隙水压力计、裂缝计的普适型监测设备，这类设备成本比传统专业监测设备低70%，功耗仅为传统设备的1/10，依靠太阳能供电即可实现全年不间断运行，监测数据通过物联网实时传输到省级、国家级地质灾害监测平台，当位移速率、含水率等参数超过预设阈值时，系统自动向管理人员和受威胁群众发送预警信息；针对房前屋后的小型边坡、沟口等分散隐患点，依托全国30万名基层群测群防员开展常态化巡查，配备简易裂缝报警器、手持雨量筒、巡查上报APP，实现“雨前排查、雨中巡查、雨后核查”。在预警模型构建方面，目前已从传统的经验性降雨阈值预警，升级为耦合地形坡度、岩土体参数、松散物厚度、植被覆盖度、前期降雨量、小时雨强等多因子的精细化物理预警模型，预警空间分辨率从原来的县域级别提升到小流域、隐患点级别。截至2023年底，我国已建成国家-省-市-县四级地质灾害气象风险预警体系，当年累计发布各类地质灾害预警信息1.6万次，成功预报地质灾害246起，避免人员伤亡1.3万人。对已发现的地质灾害隐患，需根据隐患类型、风险等级、保护对象特征，采取针对性的工程与生态防治措施，实现风险的有效管控。针对滑坡、崩塌等斜坡类灾害，工程防治技术主要分为主动加固与被动防护两类：主动加固技术核心是提升坡体自身稳定性，削减下滑力、提升抗滑力，其中抗滑桩是应用最广泛的加固技术，通过在滑体上布设穿过滑动面、嵌入下部稳定基岩的钢筋混凝土桩，依靠桩身与岩土体的嵌固作用阻挡滑体滑移，桩径通常为1-3m，桩长10-40m，桩间距根据滑坡推力计算确定，一般为2-6m，可适用于不同规模的滑坡加固，三峡库区已完成治理的滑坡隐患中，60%以上采用了抗滑桩加固方案，比如三峡库区树坪滑坡，治理工程共布置128根抗滑桩，最大桩长38m，工程完工后成功抵御了2020年长江第5号洪水浸泡、多轮极端强降雨的考验，滑坡累计变形量控制在10mm以内，未对周边居民和长江航道安全造成影响。预应力锚索（杆）加固技术主要适用于高陡岩质边坡，通过在不稳定岩体中钻孔，穿入钢绞线并施加1000-2000kN的预应力，将不稳定岩体与深部完整基岩锚为一体，配合混凝土格构梁实现坡面的整体加固，目前川藏公路、京昆高速等穿越山区的交通干线，高陡边坡普遍采用锚索格构加固方案，可抵御8级地震、百年一遇降雨的扰动。削坡减载技术则通过开挖移除斜坡上部的不稳定岩土体，降低斜坡重心、减小下滑力，适用于坡度较缓、开挖土方量可控的土质斜坡，实施过程中需严格控制开挖顺序，严禁从坡脚开挖诱发次生失稳。被动防护技术核心是在灾害运动路径上设置拦截结构，避免运动的岩土体冲击保护对象，其中柔性被动防护网由高强度钢丝绳网、支撑绳、钢柱构成，可根据防护能级分为500kJ到5000kJ多个等级，能有效拦截高速运动的崩塌落石，川藏铁路沿线高陡边坡段已布置总长超过200km的被动防护网，可拦截最大重量达10t的高空落石，保障线路运行安全。针对泥石流灾害，防治技术体系遵循“稳坡、拦挡、排导”的思路，在沟域上游的物源区实施坡面治理、生态修复，减少松散物质补给；在流通区修建混凝土或格栅式拦挡坝，拦蓄泥石流中的大块石，降低泥石流流速与容重，单坝高度通常为5-20m，库容从数千到数十万立方米不等，云南东川蒋家沟作为我国最活跃的泥石流沟，流域内先后修建17座拦挡坝，累计拦蓄松散固体物质超过300万m³，泥石流年均发生次数从20世纪90年代的10-15次降至目前的2-3次，单次泥石流冲出的固体物质量减少60%；在沟口堆积区修建纵坡不小于5%的排导槽，将泥石流顺畅导入主河或指定停淤区域，避免其冲毁沿线村庄和基础设施，甘肃舟曲“8·8”特大山洪泥石流灾后重建中，在三眼峪、罗家峪两条泥石流沟修建了总长超过8km的排导槽，过流能力满足百年一遇泥石流的行洪要求，从根本上消除了沟口城区的泥石流风险。针对地面沉降、塌陷等缓变性地质灾害，防治技术以源头管控为主：地面沉降防控核心是严格管控地下水开采，长三角地区2000年以来累计关停地下水开采井超过6万眼，通过地下水人工回补、替代水源建设等措施，区域深层地下水水位平均回升8.7m，核心沉降区的年沉降速率从原来的20-30mm降至5mm以内，上海、苏州等城市的沉降中心年沉降速率已控制在3mm以下；岩溶塌陷防治主要通过高密度电法、地质雷达等物探手段探测地下土洞、溶洞分布，采用注浆方式填充地下空洞，同时严格管控地下水水位的快速波动，广东肇庆在岩溶塌陷高风险区累计完成217处地下空洞注浆治理后，年度岩溶塌陷发生数量较治理前下降90%；采空塌陷防控重点推广充填开采技术，将煤矸石、尾矿砂、膏体材料等填充到煤矿开采后的采空区，减少上覆岩层的沉陷变形，目前山东、山西等地煤矿推广的膏体充填开采技术，可将地表沉陷系数控制在0.1以内，较传统垮落法开采的地表沉陷量减少90%以上。除工程措施外，生态防治技术因成本低、长期效益好、对环境扰动小的优势正得到广泛应用，通过在斜坡上种植根系发达的乔灌草植被，配合坡面截排水沟建设，植物根系可固持表层土壤、降低坡面径流冲刷力，从源头上减少坡面侵蚀和松散物源补给，云南金沙江干热河谷区2000年以来实施退耕还林还草、坡面水系配套等生态治理工程，区域植被覆盖率从28%提升至2023年的58%，坡面型泥石流年发生数量较治理前下降72%，实现了生态效益与防灾效益的统一。地质灾害防治是一项长期系统性工作，技术措施的落地需要完善的常态化管理机制作为支撑。目前我国已建立覆盖全国的地质灾害风险调查体系，在完成1:5万比例尺地质灾害风险普查的基础上，针对县城、集镇、学校、医院等人口密集区逐步开展1:1万甚至1:2000比例尺的精细化风险调查，将风险等级明确到具体地块，划定地质灾害风险管控红线，严禁在极高风险区规划建设居民点、学校、医院等人员密集场所。针对已查明的隐患点，建立动态台账管理机制，定期开展现场核查，对已达到稳定标准的隐患点及时核销，对新发现的隐患点第一时间落实防控责任，2023年全国累计核销稳定隐患点2.9万处，新发现纳入台账管理的隐患点3.1万处，确保隐患台账的准确性。在应急避险层面，所有在册隐患点均编制专项应急预案，明确预警信号、撤离路线、临时安置点、转移责任人，每年至少组织1次受威胁群众参与的应急演练，确保群众熟悉避险流程，2023年全国累计开展地质灾害应急演练12.4万次，参与群众超过800万人次，基层应急响应能力显著提升——当年7月重庆万州区长滩镇遭遇极端强降雨触发滑坡前，群测群防员按照预案流程第一时间发布预警，组织受威胁的126户356人沿提前演练过的路线撤离，仅用15分钟就完成全部人员转移，滑坡发生后未造成任何人员伤亡。针对人为活动诱发地质灾害占比持续升高的问题，据近5年统计数据，全国人为活动诱发的地质灾害占年度灾害总量的23%，主要诱因包括切坡建房、道路开挖、矿