發(fā)布時(shí)間：2022-04-30 03:24:49
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
滑坡是地質(zhì)災(zāi)害中危害較大的一種，常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失、有的甚至是毀滅性的災(zāi)難。為了挽救人民的生命財(cái)產(chǎn)，無(wú)數(shù)的科研工作者投入到對(duì)滑坡的研究和防治之中，中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所王成華研究員就是其中著名的一位。
王成華，1942年生，重慶市沙坪壩人。1966年畢業(yè)于成都理工大學(xué)。1968年分配到中國(guó)科學(xué)院成都地理研究所(后更名為成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所)工作。1988年晉升為副研究員，1994年晉升為研究員，2002年被聘為中國(guó)科學(xué)院研究生院教授。
在滑坡等災(zāi)害防治技術(shù)和邊坡加固技術(shù)研究上，他先后總結(jié)提出了攔砂壩穩(wěn)滑坡、滑動(dòng)面灌漿改變滑動(dòng)帶組成、結(jié)構(gòu)新技術(shù)；較系統(tǒng)深入地研究了溜砂坡災(zāi)害的形成特征、動(dòng)力學(xué)機(jī)理和固砂防災(zāi)技術(shù)，豐富和完善了邊坡巖土工程學(xué)基礎(chǔ)理論和加固防護(hù)技術(shù)。
實(shí)踐出真知滑坡防治新方法
王成華研究員長(zhǎng)期從事滑坡、崩塌等山地災(zāi)害的研究與防治工作。在崩塌、滑坡的形成、發(fā)生機(jī)理與防治；滑坡危險(xiǎn)區(qū)劃、危險(xiǎn)斜坡判別和滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；在大型水電工程庫(kù)岸再造、公路、鐵路和輸油氣管道等邊坡分析與加固以及高速滑坡發(fā)生過(guò)程等方面有較深的研究。
目前，滑坡的防治對(duì)策依然是“及早發(fā)現(xiàn)，預(yù)防為主；查明情況，綜合治理；力求根治，不留后患”。
由此可見，探查、發(fā)現(xiàn)潛在滑坡對(duì)治理其災(zāi)害至為關(guān)鍵，王成華研究員對(duì)此有獨(dú)到的見解。其《高速滑坡發(fā)生的危險(xiǎn)斜坡判別》一文被《中國(guó)水利水電發(fā)展文庫(kù)》收錄，文中他認(rèn)為高速滑坡發(fā)生之前的危險(xiǎn)斜坡判別是高速滑坡發(fā)生地方預(yù)報(bào)和減災(zāi)防災(zāi)的基礎(chǔ)工作，危險(xiǎn)斜坡判別的主要內(nèi)容則是危險(xiǎn)斜坡的空間位置和危險(xiǎn)程度。他從高速滑坡形成發(fā)生的因子分析入手，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)，模糊數(shù)學(xué)與專家經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的綜合分析方法；采用黃金分割的原理，建立了高速滑坡發(fā)生的危險(xiǎn)斜坡判別的指標(biāo)體系和危險(xiǎn)度判別模型。
在滑坡的治理方面，他同樣擁有豐富的治理經(jīng)驗(yàn)。1998年初，王成華研究員承擔(dān)瀘州市世壽街滑坡的分析和防治設(shè)計(jì)項(xiàng)目。他認(rèn)為要把滑坡防治看作醫(yī)生治病，針對(duì)主要病因制定防治措施，而他稱這種方法為主要因素控制法。
針對(duì)世壽街滑坡滑帶土的抗剪強(qiáng)度低、已滑動(dòng)多年的特點(diǎn)，王成華研究員提出防治的三項(xiàng)工程，即滑坡前部設(shè)計(jì)兩排全埋式鋼筋混凝土抗滑樁，上、下相連組成W型；滑體中部滑帶土用高標(biāo)號(hào)水泥沙漿高壓灌注，改變滑帶土結(jié)構(gòu)，提高其抗滑’性能；滑體中前部建筑基礎(chǔ)按承重抗滑樁設(shè)計(jì)。同時(shí)，加護(hù)坡防洪措施，用鋼筋混凝土防洪堤，基礎(chǔ)為高壓水泥砂漿旋噴樁，樁下端置于基巖中風(fēng)化層界面；條石漿砌格梁與干砌條石護(hù)坡，既要達(dá)到坡面防沖、穩(wěn)定，又要滿足迅速排水之目的。另外，王成華研究員還認(rèn)為要采取措施防滲排水，需要防治地表水八滲；在主滑斷面位置布置樹枝狀排水盲溝，以達(dá)到汛未能迅速排除地下水的目的。
1998年后，經(jīng)過(guò)幾個(gè)雨季和汛期的檢驗(yàn)，滑坡已經(jīng)停止滑動(dòng)，證明其對(duì)策的現(xiàn)實(shí)可行性。2000年，王成華研究員將其治理經(jīng)驗(yàn)整理發(fā)表，他認(rèn)為出于綜合房地產(chǎn)開發(fā)的目的，滑坡防治不僅要考慮滑坡本身的穩(wěn)定，而且還要考慮滑體上各種建筑物的安全運(yùn)行。
溜砂坡是斜坡重力侵蝕的一種特殊類型，在特定的地形、地質(zhì)和氣候條件下形成，常對(duì)公路、鐵路、渠道等線路工程構(gòu)成嚴(yán)重危害，主要分布在我國(guó)西部較為干旱的山區(qū)，如、青海、新疆、四川西部等地。近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)溜砂坡的研究雖然層出不窮，而王成華研究員則是獨(dú)樹一幟，他于2003年，向國(guó)家申請(qǐng)發(fā)明專利《溜砂坡深部固砂方法》。這是一種溜砂坡深部固砂技術(shù)，即在需要固砂的砂坡上垂直地面向砂坡深部鉆孔。再向孔中插入微型花管，向花管中注入高壓粘土、粉土或水泥細(xì)砂漿液，漿液通過(guò)花管四周小孔射出，形成樹根狀漿脈。最后，漿脈利用自身的粘結(jié)和吸附作用，將砂粒緊緊握住，達(dá)到固砂的目的。
2009年6月，這一發(fā)明專利獲得國(guó)家批準(zhǔn)。它有效地解決了溜砂坡固定的難題，為防治溜砂坡帶來(lái)的危害探索出了一種良好的方法?？蒲袆?chuàng)新高效產(chǎn)能
王成華研究員十分注重科研成果的實(shí)際應(yīng)用，這種科研轉(zhuǎn)化，往往會(huì)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。他的“龍羊峽水電工程庫(kù)區(qū)滑坡及其預(yù)測(cè)”、
“暴雨泥石流滑坡區(qū)域預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)”、
“山洪、泥石流、滑坡防治技術(shù)”和“忠(縣)一武(漢)輸氣管道工程、蘭(州)一成(都)一渝(重慶)成品油管道工程和西南成品油管道工程山地災(zāi)害與水工保護(hù)”等研究成果，都在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，為減災(zāi)防災(zāi)部門產(chǎn)生了幾億元的直接經(jīng)濟(jì)效益和重大社會(huì)效益。
2010年，王成華研究員參與完成《公路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警和減災(zāi)技術(shù)》，他在文中重點(diǎn)分析了公路地質(zhì)災(zāi)害的主要類型、山區(qū)公路危險(xiǎn)性區(qū)劃，以及建立山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害安全檢測(cè)預(yù)警體系和山區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害防御體系的重要性。
他認(rèn)為針對(duì)常見的公路地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)該堅(jiān)持科學(xué)性、針對(duì)性、簡(jiǎn)單易操作性等原則，建設(shè)公路監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。在文中，他創(chuàng)新性地提出依據(jù)我國(guó)公路管理體制，應(yīng)建立以縣公路局為中心的縣、養(yǎng)護(hù)工區(qū)、沿線村民參與的“三級(jí)公路安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”。
王成華研究員建議建立我國(guó)的公路地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警智能系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能讓專家組隨時(shí)分析智能系統(tǒng)輸出的信息，一旦出現(xiàn)某隱患點(diǎn)加劇變形或臨發(fā)的前兆，縣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心應(yīng)立即組織專家考察確認(rèn)是否報(bào)請(qǐng)縣災(zāi)害防御中心發(fā)出警報(bào)。
他還提出公路選線科研階段的防御對(duì)策，認(rèn)為公路選線應(yīng)遵循公路與山系正交的原則；以高橋、長(zhǎng)隧道垂直爬上第三地勢(shì)階梯，分段展線的原則；盡早脫離沿河災(zāi)害多發(fā)區(qū)，上行至高原(臺(tái)地)上原則；地質(zhì)災(zāi)害坡向分異規(guī)律，沿河線路多走陰坡，少經(jīng)陽(yáng)坡等原則。
王老的這研究成果，為我國(guó)山地公路建設(shè)、防災(zāi)、災(zāi)害預(yù)警等提出了新的理論，將為山地公路建設(shè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效應(yīng)。
他還主持成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所與地方合作項(xiàng)目多項(xiàng)，如《都江堰市寧馨苑山莊“5?12”地震后地面開裂及后山穩(wěn)定性評(píng)估》。與都江堰市寧馨苑山莊合作，在汶川地震后，他深入寧馨苑山莊，探查山莊地面變形原因，對(duì)山莊后山斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，為山莊的恢復(fù)建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。
退休后，王成華研究員繼續(xù)受聘為成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所博士研究生授課，將自己的知識(shí)傳給年輕學(xué)者，繼續(xù)為我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的研究和防治貢獻(xiàn)綿薄之力，迄今，王成華研究員已先后培養(yǎng)碩士、博士研究生十余名。
關(guān)鍵詞:遙感技術(shù);地質(zhì);測(cè)繪
中圖分類號(hào)：P2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
地質(zhì)測(cè)繪總體來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)政府行為上的技術(shù)工作，是政府行使土地管理職能并且具有法律意義的行政技術(shù)手段，其主要工作是調(diào)查土地及其附著物的位置、界線、質(zhì)量、權(quán)屬和利用現(xiàn)狀等基本情況來(lái)測(cè)繪其幾何形狀與面積，目前，隨著遙感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙感調(diào)查正由示范性實(shí)驗(yàn)階段步入全面推廣的實(shí)用性階段，越來(lái)越多的人開始研究遙感技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用，并取得了顯著效果，大大提高了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。應(yīng)用遙感技術(shù)開展地質(zhì)測(cè)繪是極其必要的，是當(dāng)代高新技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，遙感技術(shù)特點(diǎn)及其它相關(guān)高新技術(shù)的高速發(fā)展，可以貫穿于地質(zhì)測(cè)繪調(diào)工作的全過(guò)程，應(yīng)用遙感技術(shù)開展地質(zhì)測(cè)繪工作具有廣闊的前景。全面推廣地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查，有待于遙感工作者和地質(zhì)災(zāi)害工作者的共同努力。
一、遙感技術(shù)的發(fā)展
1.“遙感”，顧名思義，就是遙遠(yuǎn)地感知。人類通過(guò)大量的實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)地球上每一個(gè)物體都在不停地吸收、發(fā)射信息和能量，其中有一種人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的形式電磁波，并且發(fā)現(xiàn)不同物體的電磁波特性是不同的。遙感就是根據(jù)這個(gè)原理來(lái)探測(cè)地表物體對(duì)電磁波的反射和其發(fā)射的電磁波，從而提取這些物體的信息，完成遠(yuǎn)距離識(shí)別物體。遙感的實(shí)現(xiàn)還需要遙感平臺(tái)，像衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球等，它們的作用就是穩(wěn)定地運(yùn)載傳感器。當(dāng)在地面試驗(yàn)時(shí)，還會(huì)用到像三角架這樣簡(jiǎn)單的遙感平臺(tái)。針對(duì)不同的應(yīng)用和波段范圍，人們已經(jīng)研究出很多種傳感器，探測(cè)和接收物體在可見光、紅外線和微波范圍內(nèi)的電磁輻射。傳感器會(huì)把這些電磁輻射按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為原始圖像。原始圖像被地面站接收后，要經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的處理，才能提供給不同的用戶使用。
2.遙感包括衛(wèi)星遙感和航空遙感，航空遙感作為地形圖測(cè)量的重要手段已在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，衛(wèi)星遙感用于測(cè)圖也正在研究之中并取得一些意義重大的成果，基于遙感資料建立數(shù)字地面模型進(jìn)而應(yīng)用于測(cè)繪工作已獲得了較多的應(yīng)用。自20世紀(jì)初菜特兄弟發(fā)明人類歷史上第一架飛機(jī)起，航空遙感就開始了它在軍事上的應(yīng)用。
二、遙感技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用
遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)的重要組成部分，是20世紀(jì)末幾年開始執(zhí)行的“對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)（EOS）”計(jì)劃的主體。它具有時(shí)效性好、宏觀性強(qiáng)、信息量豐富等特點(diǎn)。利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）可以準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害體的形變與蠕動(dòng)情況，從衛(wèi)星遙感圖像上可實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)地反映災(zāi)時(shí)的具體情況，監(jiān)測(cè)重點(diǎn)災(zāi)害點(diǎn)的發(fā)展演化趨勢(shì)，增強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的預(yù)見性。因此，為了能及時(shí)地調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害狀況，為搶災(zāi)與救災(zāi)工作提供準(zhǔn)確資料，根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展的需要，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中采用遙感技術(shù)這一先進(jìn)手段，是尤為必要的，這也是現(xiàn)代高新技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)。
1.遙感技術(shù)在地址測(cè)繪中得到了廣泛應(yīng)用，這將有利于發(fā)展科學(xué)、促進(jìn)地質(zhì)礦產(chǎn)事業(yè)的持續(xù)發(fā)展。遙感信息反映的地質(zhì)事實(shí)，不能因?yàn)閷W(xué)科偏見，傳統(tǒng)觀念和規(guī)程而被改變。當(dāng)然，早期的遙感資料由于受分辨率的限制，近年來(lái)，由于采用了新的技術(shù)思路，在大比例尺地址測(cè)繪和地質(zhì)制圖中，遙感與地質(zhì)的符合程度和可兼容程度有了很大的改進(jìn)，但在如何充分發(fā)揮遙感地質(zhì)的認(rèn)識(shí)上仍有待統(tǒng)一，否則遙感地質(zhì)將無(wú)法健康發(fā)展下去。
2.在巖漿巖、變質(zhì)巖，特別是火山巖地區(qū)，地質(zhì)圖上對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的描述要比實(shí)際粗略得多，很多復(fù)式侵入雜巖體、隱伏侵入體、火山機(jī)構(gòu)、脈巖、變質(zhì)巖的類型和相帶在遙感圖像上有充分的反映，但常規(guī)地質(zhì)圖則記述得很簡(jiǎn)單。在松散堆積物廣泛覆蓋的地區(qū)，地質(zhì)圖上的要素內(nèi)容也過(guò)于簡(jiǎn)略，近年來(lái)，各類鉆井、物探資料進(jìn)一步證明了遙感地質(zhì)資料的可靠程度，如果能用遙感資料將各種各樣的隱伏地質(zhì)信息、隱蔽地質(zhì)界限，補(bǔ)充到這類地區(qū)的地質(zhì)圖上去，則將大大改善其地質(zhì)研究程度，所以地址測(cè)繪開展了大比例尺地質(zhì)填圖，在這些工作中如能充分正確地應(yīng)用遙感技術(shù)，也必將大幅度提高大比例尺地質(zhì)圖件的精度和專業(yè)水平，加快詳細(xì)地址測(cè)繪、專業(yè)勘測(cè)的進(jìn)度。
三、遙感技術(shù)帶來(lái)的新信息
縱觀遙感提供的構(gòu)造新信息可概括為：
1.表淺硬固地殼中的大斷裂和韌性剪切帶；
2.地塊和巖塊；
3.密布的直線形斷裂和大節(jié)理；
4.碎裂塊體與漂移巖塊；
5.塑性-硬固地殼中垂直貫通的強(qiáng)爆環(huán)形斷裂；
6.地殼中的膨隆及塌陷地段等。通過(guò)遙感分析發(fā)現(xiàn)的不同世代、不同級(jí)別的環(huán)形斷裂，包括隱伏侵入體和巖漿強(qiáng)爆中心等地質(zhì)條件，我們堅(jiān)信，這一新的地質(zhì)構(gòu)造理論終將會(huì)萌生、生長(zhǎng)，給地質(zhì)測(cè)繪帶來(lái)革命性發(fā)展。
地質(zhì)災(zāi)害作為一種特殊的不良地質(zhì)現(xiàn)象，也是地質(zhì)測(cè)繪工作的重中之重。無(wú)論是滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害個(gè)體，還是由它們組合形成的災(zāi)害群體，在遙感圖像上呈現(xiàn)的形態(tài)、色調(diào)、影紋結(jié)構(gòu)等均與周圍背景存在一定的區(qū)別。因此，對(duì)崩、滑、泥等地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、形態(tài)特征及孕育特征，均能從遙感影像上直接判讀圈定。由此，通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯，可以對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)和地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)全面的調(diào)查，查明其分布、規(guī)模、形成原因、發(fā)育特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)以及危害性和影響因素。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃，劃分地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域，評(píng)價(jià)易發(fā)程度，為防治地質(zhì)災(zāi)害隱患，建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)資料，此外，遙感在大型工程規(guī)劃選址，工程地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，鐵路、高速公路、引水工程、水利電力建設(shè)等方面進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，初步顯示出遙感的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
四、遙感調(diào)查中尚存在的主要問(wèn)題
遙感技術(shù)尚未得到廣泛的應(yīng)用。在地質(zhì)測(cè)繪隊(duì)伍中，目前人們對(duì)遙感技術(shù)比較陌生，使得遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中難以發(fā)揮應(yīng)有的作用；地質(zhì)災(zāi)害遙感調(diào)查工作需要多時(shí)相的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的遙感信息源，而這種信息源價(jià)格昂貴。受資金限制，地質(zhì)災(zāi)害的遙感調(diào)查工作難以得到普及，目前只能局限于重點(diǎn)地區(qū)與重點(diǎn)工程的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查；目前常用的遙感信息源空間分辨率較小，難以滿足地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的詳細(xì)調(diào)查工作，這使得遙感技術(shù)僅在宏觀調(diào)查中應(yīng)用廣泛，而在微觀上應(yīng)用較少。遙感技術(shù)在工程地質(zhì)勘測(cè)、環(huán)境地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害研究方面獲得廣泛的應(yīng)用和良好的效果，但急待以新的思路進(jìn)行深入研究，提高應(yīng)用水平。
五、結(jié)束語(yǔ)
遙感技術(shù)是一門新興的高新技術(shù)手段，利用遙感技術(shù)開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查不僅是必要的，而且是可行的。遙感技術(shù)可以貫穿于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估的全過(guò)程。隨著遙感技術(shù)理論的逐步完善和遙感圖像空間分辨率、時(shí)間分辨率與波譜分辨率的不斷提高，遙感技術(shù)必將成為地質(zhì)災(zāi)害及其孕災(zāi)環(huán)境宏觀調(diào)查以及災(zāi)體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和災(zāi)情損失評(píng)估中不可缺少的手段之一，給地質(zhì)測(cè)繪工作提供更先進(jìn)的技術(shù)支持和更全面的數(shù)據(jù)庫(kù)資料，為“數(shù)字中國(guó)”提供更翔實(shí)的數(shù)據(jù)和信息，以全面提升行業(yè)領(lǐng)域中的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
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主要欄目
地震工程與地震監(jiān)測(cè)
土木水利工程
巖土工程
綜合防災(zāi)減災(zāi)
關(guān)鍵詞:無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò);滑坡監(jiān)測(cè);實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);ZigBee協(xié)議;節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1004-373X(2009)12-169-04
Design of Landslide Monitoring System Based on Wireless Sensor Network
LI Bo,LAI Yushu,HUANG Qian,WEN Jianxiang
(Chongqing Three Gorges University,Chongqing,404000,China)
Abstract:A monitoring system mainly using the wireless sensor network is introduced for the landslide monitoring.Firstly,the structure and working principle of the monitoring system are introduced.Then,the wireless sensor network which applies to landslide monitoring is elaborated.Finally,an illustrative example war presented for demonstration purposes,and in which the hardware and software design of the network node is introduced.The analyzed data given in an experiment validated the monitoring system,which can better solve some unsure questions in landslide monitoring,such as save energy consumption,wide adaptability,practical.So it can better carry out the monitoring and control in the Yangtze River Three Gorges reservoir area′s,and other adverse geological conditions geologic hazard.
Keywords:wireless sensor network;landslide monitoring;real-time monitoring;ZigBee protocol;node design
0 引 言
隨著三峽庫(kù)區(qū)儲(chǔ)水,誘發(fā)沿江兩岸發(fā)生重大滑坡災(zāi)害的概率增加,有關(guān)三峽庫(kù)區(qū)滑坡災(zāi)害問(wèn)題已經(jīng)引起有關(guān)部門和社會(huì)的廣泛關(guān)注。針對(duì)危巖、塌方、滑坡、地面沉降、地裂縫、泥石流,甚至地震等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題,傳統(tǒng)的方法是人工監(jiān)測(cè),通過(guò)攜帶監(jiān)測(cè)儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的方式對(duì)異動(dòng)信號(hào)進(jìn)行收集,獲取地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的相關(guān)信息。但是,由于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的偶然性,以及三峽庫(kù)區(qū)部分地區(qū)惡劣的地形環(huán)境等因素,傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)方式無(wú)法有效把災(zāi)害防患于未然。因此,建立實(shí)時(shí)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。
目前在巫山縣多個(gè)滑坡地帶的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中[1,2],普遍采用基于鉆孔傾斜儀深部位移監(jiān)測(cè)、GPS表變形監(jiān)測(cè)。傳感器和儀器設(shè)備檢測(cè)的信號(hào),目前都采用線纜或者GPRS通信的方式匯集到中心計(jì)算機(jī)上,采用線纜的方式有明顯的弊端,除了在危險(xiǎn)地帶不易布線,施工接續(xù)困難外,還易被人為破壞,容易受到自然災(zāi)害的破壞性影響。采用GPRS通信的方式也有其技術(shù)上的局限性,并且在庫(kù)區(qū)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)和山區(qū),信號(hào)較弱,甚至收索不到信號(hào),因而無(wú)法建立有效的GPRS自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)特殊地段地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)應(yīng)該是一種技術(shù)上先進(jìn),適宜庫(kù)區(qū)地貌特征的有效嘗試。由于WSN本身的冗余性、無(wú)線性、網(wǎng)絡(luò)的自組織性,而具有較強(qiáng)的抗破壞能力,因而可以在基礎(chǔ)通信設(shè)施可能被毀壞的情況下,完成一定的通信任務(wù)。因此,把無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)特殊地帶的滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中,利用各種傳感器實(shí)時(shí)采集信息,通過(guò)無(wú)線的方式將信息傳輸給控制中心,能夠解決布設(shè)有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺陷,而且適用于GMS網(wǎng)絡(luò)信號(hào)無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)山區(qū)滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)。
1 適合于滑坡監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
在大范圍監(jiān)控、預(yù)警的基礎(chǔ)上,以局域網(wǎng)為研究平臺(tái),主要致力于數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的有效性及處理上的精確性,監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,可分為2個(gè)部分:上層的監(jiān)控中心和下層的監(jiān)控基站。監(jiān)控基站和監(jiān)控中心通過(guò)以太網(wǎng)連接起來(lái),此外管理人員也可以通過(guò)自定義網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)監(jiān)控基站。監(jiān)控基站和眾多的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)一起組成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有很好的擴(kuò)展性,隨意地增減節(jié)點(diǎn),對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組網(wǎng)模式無(wú)太大影響,因而可以方便地根據(jù)實(shí)際情況增加或減少監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
1.2 適用于滑坡監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
這種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由眾多具有感知和路由功能的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成,能夠協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),感知并采集各種環(huán)境對(duì)象的信息,將其通過(guò)多跳轉(zhuǎn)發(fā)傳送回主機(jī)進(jìn)行分析、處理。以這些工作節(jié)點(diǎn)為依托,通過(guò)無(wú)線通信組成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)中大部分的節(jié)點(diǎn)為子節(jié)點(diǎn),從組網(wǎng)通信上看,他們只是其功能的一個(gè)子集,稱為 RFD(精簡(jiǎn)功能設(shè)備)[3,4],這種設(shè)備不具有路由功能;另外還有一些節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)與控制子節(jié)點(diǎn)通信、匯集數(shù)據(jù)和控制,或起到通信路由的作用,稱為 FFD(全功能設(shè)備或協(xié)調(diào)器)。如圖2所示為一個(gè)典型的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集并返回到計(jì)算機(jī)終端的應(yīng)用。每個(gè)節(jié)點(diǎn)由一個(gè) MCU 作為主控設(shè)備。通過(guò)傾角傳感器可以監(jiān)測(cè)滑坡的運(yùn)動(dòng)狀況,通過(guò)液位傳感器監(jiān)測(cè)地下水位深度,數(shù)據(jù)采集間隔也可以由中心服務(wù)器靈活控制,在旱季可以調(diào)整為每24 h采集并傳遞1次數(shù)據(jù),從而節(jié)省能量并避免大量的冗余數(shù)據(jù)。而在雨季危險(xiǎn)期,其采集間隔可以密集到5 min/次,從而保證實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警功能。每個(gè)信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)通過(guò) ADC 從模擬傳感器得到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),按照 ZigBee 協(xié)議把數(shù)據(jù)打包,并通過(guò)射頻芯片及前端天線發(fā)送給簇內(nèi)的RFD;經(jīng)過(guò)RFD預(yù)處理之后,再由RFD路由轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī);結(jié)合地貌特點(diǎn)、滑坡的分布特點(diǎn),多個(gè)水流量檢測(cè)點(diǎn)之間的相互關(guān)系等多種地質(zhì)學(xué)、水流動(dòng)力學(xué)等方面的知識(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的融合和處理。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的外部可外接相應(yīng)的 PIO 芯片和其他電路進(jìn)行交互。
圖2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖
在整個(gè)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)中, 節(jié)能是一個(gè)重要因素[5], 它決定著傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命。當(dāng)節(jié)點(diǎn)目前沒(méi)有傳感任務(wù)并且不需要為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí),關(guān)閉節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊等以節(jié)省能耗,即讓其置于睡眠狀態(tài)。為控制子節(jié)點(diǎn)選擇合適的地點(diǎn),提供較充足的能源,以便延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)使用壽命,提高監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)有效性。
在軟件設(shè)計(jì)上 ,通過(guò)動(dòng)態(tài)電源管理(Dynamic Power Management,DPM)技術(shù)使系統(tǒng)各個(gè)部分都運(yùn)行在節(jié)能模式。在關(guān)閉空閑模塊狀態(tài)下,傳感器節(jié)點(diǎn)或其他部分將被關(guān)閉或者處于低功耗狀態(tài) ,直到有“感興趣”的事件發(fā)生。
2 應(yīng)用實(shí)例
2.1 應(yīng)用背景
清泉路滑坡為袁家蹬潛在滑坡的組成部分[6](見圖3),位于袁家蹬潛在滑坡的前部,滑坡段北部位于長(zhǎng)江左岸大溪溝右岸、東北部位于長(zhǎng)江左岸河漫灘。清泉路滑坡外形似梨形,坐落在長(zhǎng)江第一、二級(jí)階地上;袁家蹬潛在滑坡體(包括清泉路滑坡)形似腎形,坐落在長(zhǎng)江第一至第三級(jí)階地上,西側(cè)與長(zhǎng)堰塘滑坡相鄰。由于滑坡為大型松散堆積層滑坡,三峽水庫(kù)正常蓄水運(yùn)行后,滑坡前緣大部分將被水淹沒(méi),清泉路滑坡 80%位于庫(kù)區(qū)水位變動(dòng)帶,局部及整體失穩(wěn)的可能性大。從滑坡變形機(jī)制可以推斷清泉路滑坡為兩滑動(dòng)的松散土體滑坡,具有兩級(jí)滑動(dòng)面(見圖4)?；骂A(yù)警的確定是監(jiān)測(cè)滑坡的重要內(nèi)容,也為治理滑坡提供了數(shù)據(jù)分析。
圖3 清泉路滑坡平面圖
圖4 滑動(dòng)面示意圖
由于監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理均與節(jié)點(diǎn)密不可分,所以著重介紹節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)[7-10]。
2.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.2.1 無(wú)線收發(fā)單元
采用SRWF-501-50型微功率無(wú)線數(shù)傳模塊,該無(wú)線通信模塊具有很強(qiáng)的抗干擾能力,全透明傳輸,體積小,傳輸距離遠(yuǎn),低功耗及休眠功能。
2.2.2 MCU 控制單元(AT89C52)
數(shù)據(jù)處理模塊是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心部分,一方面接收來(lái)自傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù),按要求對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算等,交給通信模塊發(fā)送;另一方面讀取通信模塊送入的數(shù)據(jù)信息,對(duì)硬件平臺(tái)其他模塊的操作進(jìn)行控制。
2.2.3 數(shù)據(jù)采集模塊
傳感器采用傾角傳感器和液位傳感器,每個(gè)孔洞都會(huì)在最下端部署一個(gè)液位傳感器,在不同深度部署數(shù)個(gè)傾角傳感器,通過(guò)傾角傳感器可以監(jiān)測(cè)山體的運(yùn)動(dòng)狀況,液位傳感器采集地下水位深度的數(shù)據(jù),圖5給出無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)電路構(gòu)成框圖。
圖5 無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)電路構(gòu)成框圖
2.2.4 后臺(tái)監(jiān)控單元(嵌入式系統(tǒng))
處理器模塊的CPU 采用三星公司的基于ARM7的S3C44B0微控制器,在ARM 中移植了μCOS-Ⅱ?qū)崟r(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)[11],以進(jìn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)管理。對(duì)于共享同一種資源會(huì)存在資源競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題,系統(tǒng)中采用了事件標(biāo)志和信號(hào)量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制,使得原子操作不需要關(guān)掉所有的中斷,從而不會(huì)造成系統(tǒng)的響應(yīng)延遲。
2.3 軟件模塊設(shè)計(jì)
按照硬件電路設(shè)計(jì)思路,軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方式[12]。軟件模塊包括:系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、接收中斷服務(wù)、突發(fā)中斷采集、A/D采集模塊、UART串口模塊。系統(tǒng)初始化基本思路:上電后設(shè)置串口方式3,開啟定時(shí)中斷和外部中斷,啟動(dòng)接收模塊,進(jìn)行通信檢測(cè),進(jìn)入省電模式。這里簡(jiǎn)單給出主程序流程圖(見圖6),中斷流程圖(見圖7),圖7中中斷為接收中斷,中斷1為突發(fā)中斷。
圖6 主程序流程圖
圖7 中斷流程圖
2.4 數(shù)據(jù)處理與圖形分析
通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)的誤碼率進(jìn)行測(cè)試,在不同環(huán)境、不同距離的通信測(cè)試中,得出系統(tǒng)的信道誤碼率為10-2,傳輸距離在500~1 200 m時(shí),平均誤碼率為10-5～10-6之間。對(duì)清泉路滑坡實(shí)際測(cè)試中,假設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)x幀時(shí),接收到y(tǒng)幀,即發(fā)送11×x b,正確接收到11×y b,得到滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),如表1所示,并根據(jù)計(jì)算公式:
誤碼率=11×[(x-y)/x]
分析得出系統(tǒng)實(shí)際誤碼率,如圖8所示。從圖8中可看出,在數(shù)據(jù)較小時(shí),誤碼率幾乎為0,隨著數(shù)據(jù)的增大,系統(tǒng)誤碼率維持在10-5～10-6之間,符合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信要求,證實(shí)了整個(gè)系統(tǒng)在滑坡監(jiān)測(cè)中的有效性。
表1 誤碼率測(cè)試數(shù)據(jù)表
發(fā)送x /b接收y /b(x-y) /b誤碼率
100 000 100 00000
500 000 500 0000 0
1 000 000 999 99911.1×10-5
1 500 0001 499 99910.73×10-5
2 000 0001 999 99910.55×10-5
2 500 0002 499 99820.88×10-5
3 000 0002 999 99820.73×10-5
4 000 0003 999 99820.55×10-5
5 000 0004 999 99730.66×10-5
圖8 誤碼率測(cè)試圖
3 結(jié) 語(yǔ)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是影響人類未來(lái)生活的重要技術(shù)之一[13], 這一新興技術(shù)結(jié)合了現(xiàn)有的多種先進(jìn)技術(shù),為人們提供了一種全新的獲取信息、處理信息的途徑?；跓o(wú)線傳感器技術(shù)和地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)組網(wǎng),基本建立了研究三峽庫(kù)區(qū)特殊地段滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng),通過(guò)使用證實(shí)了整個(gè)系統(tǒng)的可行性。對(duì)系統(tǒng)稍加修改便可以應(yīng)用在水質(zhì)污染、森林火災(zāi)等自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)中,還可以應(yīng)用在室內(nèi)防盜、智能交通、工業(yè)監(jiān)控等領(lǐng)域。
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關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì)環(huán)境； 治理； 恢復(fù)
中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
我國(guó)礦產(chǎn)資源較為豐富，隨著工業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì)，各地對(duì)資源的需求逐漸增加。由于生產(chǎn)技術(shù)的局限，導(dǎo)致我國(guó)在開采礦產(chǎn)資源上缺乏一定的規(guī)章制度，不合理的開發(fā)利用導(dǎo)致了礦山地質(zhì)環(huán)境的迅速惡化，自然災(zāi)害頻發(fā)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此做好礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)工作已經(jīng)迫在眉睫。
1.礦山地質(zhì)環(huán)境存在的主要問(wèn)題
由于我國(guó)的開采技術(shù)仍然相對(duì)落后，在礦山開采的過(guò)程中造成大量的浪費(fèi)。而且大多數(shù)采礦企業(yè)對(duì)于地質(zhì)防災(zāi)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)薄弱，使得我國(guó)現(xiàn)在的礦山環(huán)境形勢(shì)不容樂(lè)觀。
1.1資源的破壞和浪費(fèi)
過(guò)度和不合理的開采，首先導(dǎo)致了土地資源的破壞。由于開采企業(yè)對(duì)地質(zhì)的情況了解不清，使得一些耕地破壞嚴(yán)重。金屬的開采會(huì)造成水土流失，在一定程度上破壞了周圍林地的資源，使得土地貧瘠，無(wú)法可持續(xù)利用。其次我國(guó)開采礦山資源的現(xiàn)狀是對(duì)開采過(guò)的礦山僅僅只是棄之不用，而沒(méi)有采取相應(yīng)的措施對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。因此，山體的地貌有了很大程度的破壞，很容易由此產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害。礦山的開采也會(huì)對(duì)周邊的水資源狀況產(chǎn)生不利影響。有些開采過(guò)的礦山很容易發(fā)生坍塌，但是由于沒(méi)有系統(tǒng)的保護(hù)措施，使得礦坑水下滲，對(duì)地下水造成污染。
1.2地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)
環(huán)境的不斷惡化以及地形的破壞都會(huì)造成地質(zhì)災(zāi)害的不斷發(fā)生。礦山地質(zhì)災(zāi)害主要有地面塌陷，泥石流，滑坡等常見現(xiàn)象。其中塌陷是由于在開采過(guò)程中疏于管理，造成地下大面積采空造成的，一旦發(fā)生地面塌陷，會(huì)對(duì)開采人員的生命安全造成嚴(yán)重威脅。而泥石流主要是自然誘因及地表規(guī)劃不合理導(dǎo)致的，這不僅是對(duì)礦山環(huán)境的極大破壞，也會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失。
1.3開采后垃圾污染嚴(yán)重
隨著礦山開采活動(dòng)的頻繁，很多廢棄物和垃圾都會(huì)殘留在開采現(xiàn)場(chǎng)。垃圾的日益堆積，將嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)厝藗兊恼Ｉ睢６矣捎诘V山中的固體廢棄物大多含有金屬成分，與空氣接觸時(shí)間過(guò)久就會(huì)發(fā)生氧化作用，在下雨時(shí)中會(huì)隨著雨水?dāng)U散，導(dǎo)致嚴(yán)重的水污染，不僅影響農(nóng)作物生長(zhǎng)，對(duì)人們的健康也會(huì)造成威脅。部分金屬在空氣中暴露過(guò)長(zhǎng)時(shí)間有可能形成酸性物質(zhì)，和雨水混合之后產(chǎn)生酸雨。酸雨對(duì)自然環(huán)境有著致命的危害，會(huì)造成植被退化，動(dòng)植物受到侵害，最終的后果是不可估量的。
2.環(huán)境恢復(fù)和治理的目標(biāo)和任務(wù)
為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地質(zhì)礦山環(huán)境的優(yōu)化，首先要做的就是明確治理目標(biāo)，制定合理有效的任務(wù)規(guī)劃。
2.1環(huán)境恢復(fù)與治理的目標(biāo)
進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的首要目標(biāo)就是依據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)法律法規(guī)以及對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的具體要求建立管理體制，通過(guò)系統(tǒng)規(guī)范的章程，使開采活動(dòng)與周圍生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)一致。其次要防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保證人身安全。通過(guò)采取相應(yīng)的措施對(duì)地面塌陷、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害實(shí)現(xiàn)分階段管理，最終徹底消除地質(zhì)災(zāi)害。最后，是將礦山建立成為綠色生態(tài)區(qū)，提高礦山綠化面積。
2.2環(huán)境恢復(fù)和治理任務(wù)
對(duì)于當(dāng)前的地質(zhì)災(zāi)害，資源地貌破壞以及垃圾污染狀況，需要科學(xué)合理的治理與監(jiān)測(cè)，對(duì)周圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面保護(hù)。同時(shí)在開采過(guò)程中，要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督措施，在整體地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)上，綜合治理地質(zhì)環(huán)境。重要可以分為幾個(gè)具體任務(wù)：
（1）對(duì)當(dāng)前具體礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行全面調(diào)查分析，得到現(xiàn)狀評(píng)估數(shù)據(jù)。
（2）根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估數(shù)據(jù)劃分需要進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境治理的區(qū)域。
（3）對(duì)于已經(jīng)劃分好的區(qū)域，制定綜合環(huán)境治理和恢復(fù)的計(jì)劃，同時(shí)確定不同階段的分目標(biāo)，確定各階段實(shí)施治理的對(duì)象。
（4）根據(jù)確定的綜合計(jì)劃以及分階段計(jì)劃找到合適的技術(shù)方法和恢復(fù)措施，進(jìn)行資金估算。
（5）將以上的內(nèi)容運(yùn)用到實(shí)際中，規(guī)劃好進(jìn)度安排。
3.礦山地質(zhì)環(huán)境治理與恢復(fù)措施
根據(jù)具體的治理目標(biāo)，需要采取相應(yīng)的措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般可以分為以下三個(gè)方面：
3.1建立規(guī)范的管理制度和完善標(biāo)準(zhǔn)化措施
長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)在采礦過(guò)程中都很少關(guān)注地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，以至于遺留下來(lái)很多問(wèn)題亟待解決，雖然政府已經(jīng)意識(shí)到礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的重要性，但是由于沒(méi)有規(guī)范性文件的約束，效果并不明顯。對(duì)于不同地區(qū)的不同環(huán)境，都有其特殊的治理要求，只有建立適應(yīng)不同區(qū)域的管理體系，才能夠通過(guò)差別化管理，對(duì)各個(gè)地區(qū)的礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作全面落實(shí)覆蓋。而且政府需要將礦山地質(zhì)環(huán)境的治理和恢復(fù)工作納入到整個(gè)礦山開采活動(dòng)過(guò)程之中，使得企業(yè)在完成采礦活動(dòng)之后，能夠自覺地進(jìn)行治理和恢復(fù)，盡最大的努力將已經(jīng)變動(dòng)過(guò)的地貌進(jìn)行一定程度上的修復(fù)。開采活動(dòng)中明確制定標(biāo)準(zhǔn)化要求，將開采產(chǎn)生的廢棄物和垃圾謹(jǐn)慎處理，保證植被的酸堿中和度，保持良好的土壤質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)一致。
3.2對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分等級(jí)治理和保護(hù)
不同礦山的地質(zhì)情況存在較大差異，礦產(chǎn)分布也是情況迥異。在礦山地質(zhì)環(huán)境的治理方面，需要根據(jù)自然發(fā)展的規(guī)律，國(guó)家對(duì)資源的需求程度以及對(duì)可持續(xù)發(fā)展的要求進(jìn)行分級(jí)管理。首先要根據(jù)地質(zhì)基本情況，對(duì)不同的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分類，建立不同的礦山地質(zhì)環(huán)境治理模式，按照不同的等級(jí)采用相應(yīng)的治理模式。其次要注意全面治理與重點(diǎn)把握相結(jié)合。對(duì)污染情況或者是環(huán)境特別惡劣的礦山，要重點(diǎn)關(guān)注，高度重視；但是不能顧此失彼，對(duì)其余等級(jí)的礦山也要采取調(diào)查研究，開展有效的保護(hù)工作。
3.3對(duì)各種不同的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行控制
由不同因素造成的地質(zhì)災(zāi)害大致可以分為地面塌陷、滑坡以及泥石流三種情況。不同的地災(zāi)害有著不同的治理措施。
（1）對(duì)于滑坡，有效的治理措施是加固工程，采用擋板做成支架。在利用擋板的時(shí)候，要注意高度不宜過(guò)高，否則無(wú)法獲得最佳防護(hù)效果。進(jìn)行削坡處理也是較為常見的一種方法，通過(guò)
降低開采地段的坡度，提高邊坡穩(wěn)定性，保證安全性。
（2）泥石流作為常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，主要發(fā)生在強(qiáng)降雨階段。因此需要根據(jù)泥石流產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析采取相應(yīng)措施。泥石流主要是由于在開采過(guò)程產(chǎn)生了大量的廢棄物而形成的，減少這些廢棄物是最主要防治的方法。可以通過(guò)對(duì)比較分散的松散物進(jìn)行及時(shí)清理，當(dāng)清理不完全時(shí)，也可以修造擋板，擋砂壩等工程防止廢棄物下移。泥石流與水源有著重要的聯(lián)系。在進(jìn)行開采時(shí)，要修建質(zhì)量過(guò)關(guān)的排水體系，預(yù)防堵塞。植被對(duì)于水的疏導(dǎo)起著重要作用，可以通過(guò)綠化礦山，增加植被面積來(lái)疏導(dǎo)水源流向。
（3）地面塌陷是由于地下水被大量抽空，地下采空區(qū)面積過(guò)大造成的。可以采用防漏帷幕緩解因地下水缺失造成的塌陷。也可以利用廢石回填來(lái)縮小地下采空區(qū)面積。只有優(yōu)化礦山開采計(jì)劃才能在根本上真正消除地面塌陷。
4.結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)資源的需求也越來(lái)越多。礦山作為獲取能資源的主要場(chǎng)所需要實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。在開發(fā)礦產(chǎn)資源的時(shí)候，不能一味地只考慮經(jīng)濟(jì)利益，還應(yīng)該保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境，加強(qiáng)治理和恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與大自然的和諧發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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摘要：本文作者結(jié)合多年來(lái)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用范圍進(jìn)行了分析，具有一定的參考意義。
關(guān)鍵詞：水工環(huán)；地質(zhì)勘探；應(yīng)用范圍；技術(shù)
中圖分類號(hào)：F407.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
自1999年地質(zhì)大調(diào)查計(jì)劃實(shí)施以來(lái)，水工環(huán)地質(zhì)工作在戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和公益性方面全面推進(jìn)，并取得了初步成果。結(jié)合國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展，實(shí)施了長(zhǎng)江中下游水患區(qū)、黃河中下游地區(qū)、首都圈地區(qū)、東南沿海地區(qū)、環(huán)渤海地區(qū)等重要國(guó)土區(qū)的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查；在全國(guó)400個(gè)地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重的縣（市）實(shí)施了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃的計(jì)劃，使地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡明顯減少；在鄂爾多斯周緣和西部干旱地區(qū)成功地開展找水工作，極大地緩解了當(dāng)?shù)氐娜诵笥盟o缺問(wèn)題，取得了明顯的社會(huì)效益；完成了三峽庫(kù)區(qū)19個(gè)縣區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃，為三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治和監(jiān)測(cè)預(yù)警提供了及時(shí)的地質(zhì)依據(jù)。因此，對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘察中的技術(shù)及應(yīng)用范圍進(jìn)行研究具有重要的意義。
1方法原理及應(yīng)用
1·1高密度電法
高密度電法是以研究地下介質(zhì)體的電阻率差異為地球物理基礎(chǔ),集電剖面和電測(cè)深為一體,采用高密度布點(diǎn),進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量的一種電阻率勘察技術(shù)。它屬于一種陣列式勘探方法,其原理與普通電阻率法相同,集中了電剖面法和電測(cè)深法。所不同的是在觀測(cè)中設(shè)置了高密度觀測(cè)點(diǎn),數(shù)據(jù)采集密度大,能較直觀地反映斷面電性異常的形態(tài)、規(guī)模和產(chǎn)狀等。以美國(guó)產(chǎn)STING為代表的高密度電法儀,在野外測(cè)量時(shí)將幾十乃至上百根電極全部置于剖面上,利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測(cè)儀便可實(shí)現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動(dòng)采集。與常規(guī)電阻率法相比,高密度電法具有以下優(yōu)點(diǎn):①電極布置可一次性完成,減少了因電極設(shè)置引起的故障和干擾,提高了工作效率;②能選用多種電極排列方式進(jìn)行測(cè)量,可獲得豐富的有關(guān)地電斷面信息;③野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化,提高了數(shù)據(jù)采集速度,避免了手工錯(cuò)誤操作。此外,隨著地球物理反演方法的發(fā)展,高密度電法資料的電阻率成像技術(shù)也從一維和二維發(fā)展到三維,極大地提高了地電資料的解釋精度。中國(guó)于20世紀(jì)末期開始對(duì)高密度電法從理論方法和實(shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行了探討與完善,并在水工環(huán)等領(lǐng)域進(jìn)行了推廣應(yīng)用。其中在壩體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、壩基滲漏勘查、堤壩裂縫檢測(cè)方面,在公(鐵)路高架橋、高層建筑選址、機(jī)場(chǎng)跑道的地基勘察方面,在防空洞、涵洞、溶洞、古河道、洞(墓)穴等地下局部不明障礙物探測(cè)方面均取得了明顯的工作成效。此外,高密度電法在尋找地下水(確定最佳井位)、管線探測(cè)、查明采空區(qū)、巖溶調(diào)查及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)等工程物探領(lǐng)域也取得了較好的應(yīng)用效果。
1·2可控源音頻大地電磁法(CSAMT)
可控源音頻大地電磁法(Controlled Source Audio-frequencyMagnetotelluric)是在大地電磁法(MT)和音頻大地電磁法(AMT)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,利用接地水平電偶源為信號(hào)源的一種電磁測(cè)深法。CSAMT是1975年由Myron Goldstein提出的,它基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組建立了視電阻率和電場(chǎng)與磁場(chǎng)比值之間的關(guān)系,并且根據(jù)電磁波趨膚效應(yīng)理論得出電磁波的傳播深度(或探測(cè)深度)與頻率之間的關(guān)系,通過(guò)改變發(fā)射頻率來(lái)改變探測(cè)深度達(dá)到頻率測(cè)深的目的。
CSAMT法作為普通電阻率法的補(bǔ)充,可以解決深層的地質(zhì)問(wèn)題。目前,已商業(yè)化的CSAMT儀器有加拿大鳳凰公司研制的V5、V6、V8系列和美國(guó)Zong公司研制的GDP—32系列,在尋找隱伏金屬礦、油氣構(gòu)造勘查、推覆體或在火山巖下找煤、地?zé)峥辈楹退墓こ痰刭|(zhì)勘查等方面得到了廣泛應(yīng)用。其中在地下水資源勘察方面, CSAMT法適合尋找深部的基巖裂隙水。此外CSAMT法在工程勘察中的壩體滲漏調(diào)查、公(鐵)路深埋長(zhǎng)大隧道構(gòu)造勘察以及在南水北調(diào)工程西線的地質(zhì)勘查、小浪底水利工程等項(xiàng)目中都發(fā)揮了良好的作用,如劉錄剛等(2004)用CSAMT法嘗試在雁門關(guān)隧道中進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào),取得了較好的應(yīng)用效果。
1·3瞬變電磁法(TEM)
瞬變電磁法(TEM)最初是由前蘇聯(lián)學(xué)者于上世紀(jì)30年代提出的,主要應(yīng)用于航空物探領(lǐng)域, 20世紀(jì)80~90年代在中國(guó)開始推廣應(yīng)用。首先在金屬礦勘探中獲得了較好的效果,進(jìn)而推廣應(yīng)用到工程檢測(cè)、環(huán)境、災(zāi)害等領(lǐng)域,并顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)。其原理是利用回線(接地或不接地的)向地下發(fā)送一次脈沖電磁波(多為矩形波),在其間歇期間觀測(cè)二次渦流場(chǎng)。當(dāng)?shù)叵麓嬖陔娦圆痪鶆虻刭|(zhì)體時(shí),能觀測(cè)到不均勻體的渦流場(chǎng)(即異常二次場(chǎng))。通過(guò)對(duì)異常場(chǎng)的解析,轉(zhuǎn)換為ρs參數(shù)進(jìn)行推斷解釋,從而達(dá)到解決地質(zhì)問(wèn)題的目的。由于瞬變電磁法所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)在地下介質(zhì)中的傳播隨時(shí)間延長(zhǎng)而呈47°傾斜錐面向深部擴(kuò)散,通常用吹出來(lái)的“煙圈”來(lái)形象地表達(dá)這種效應(yīng),即“煙圈效應(yīng)”。它表明瞬變場(chǎng)隨時(shí)間呈有規(guī)律的變化,這正是TEM法進(jìn)行測(cè)深勘探的理論基礎(chǔ)。
瞬變電磁法根據(jù)激勵(lì)場(chǎng)源不同可分為垂直磁偶源方法(使用不接地回線)和電偶源方法(使用接地電極),其中用得較多的是垂直磁偶源中的回線場(chǎng)源方法。據(jù)筆者工作經(jīng)驗(yàn)并綜合文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)資料,與其它電磁法相比,瞬變電磁法具有以下優(yōu)點(diǎn):①和其它電磁法一樣,橫向分辨率較高,對(duì)探測(cè)產(chǎn)狀較陡的局部異常地質(zhì)體較為“敏感”;②觀測(cè)純異常,受地形影響小,而且沒(méi)有裝置耦合噪聲干擾,觀測(cè)精度較高;③采用不接地回線工作,特別適宜于接地條件困難地區(qū)施工,野外施工方法技術(shù)簡(jiǎn)單,工效高;④通過(guò)不同的參數(shù)組合選擇,可以靈活地改變探測(cè)深度,從十幾米到近千米,探測(cè)不同深度的目標(biāo)物。據(jù)相關(guān)資料介紹,在金屬礦勘探、巖溶、斷裂破碎帶和軟弱夾層等不良地質(zhì)構(gòu)造探測(cè)、地下(熱)水探測(cè)、古墓和古洞穴探測(cè)、高礦化度污染帶(如岸基海侵、鹽化工泄露污染)的圈定等方面都有過(guò)成功運(yùn)用的實(shí)例。
1·4地質(zhì)雷達(dá)(GPR)
地質(zhì)雷達(dá),又稱“探地雷達(dá)”。是利用寬帶高頻時(shí)域電磁脈沖波(主頻為10~1 000MHz)的反射探測(cè)目標(biāo)體,用于解決地質(zhì)問(wèn)題的一種物探方法。其工作方法是:由地面的發(fā)射天線將電磁波送入地下,經(jīng)地下目標(biāo)體反射被地面接收天線所接收,通過(guò)分析接收到電磁波的時(shí)頻、振幅特性,就可以評(píng)價(jià)出地質(zhì)體的展布形態(tài)和性質(zhì)。由于地質(zhì)雷達(dá)穿透深度與發(fā)射的電磁波頻率有關(guān),故其穿透深度有限,探測(cè)深度最大可達(dá)100m,但分辨率很高,可達(dá)0.05 m以下。目前,地質(zhì)雷達(dá)被公認(rèn)為是短距離探測(cè)精度與分辨率最高、最有效的工程地球物理方法。
地質(zhì)雷達(dá)因具有分辨率高、施工快捷、數(shù)據(jù)采集與處理全自動(dòng)化、目標(biāo)物圖象異常清晰并易于識(shí)別等優(yōu)點(diǎn),在淺層勘察中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。如探測(cè)覆蓋層厚度、基巖面起伏狀況,查找隱伏斷層、破碎帶、溶洞、管道溝涵以及地下埋體,可進(jìn)行環(huán)境地質(zhì)、考古調(diào)查等。在水工環(huán)地質(zhì)勘察中應(yīng)用也十分廣泛,主要有高等級(jí)公路、機(jī)場(chǎng)道路質(zhì)量無(wú)損檢測(cè);隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、襯砌質(zhì)量檢測(cè);探測(cè)建筑物地下邊坡孤石、機(jī)場(chǎng)地下古墓等不良地質(zhì)體分布,消除其對(duì)鄰近或上部構(gòu)筑物構(gòu)成的潛在威脅;調(diào)查滑坡體及滑動(dòng)面,評(píng)估崩塌、滑坡及地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害;探測(cè)水庫(kù)地下防滲墻和壩體結(jié)構(gòu)層,檢測(cè)灌漿質(zhì)量及混凝土厚度,調(diào)查覆蓋層厚度及襯砌混凝土質(zhì)量。地質(zhì)雷達(dá)還可用來(lái)探測(cè)老城區(qū)的地下管道(線)展布情況及埋深。
3結(jié)論
通過(guò)對(duì)高密度電法等五種主要電法類勘察方法的原理及應(yīng)用中的有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討,可以看出電法勘探方法在水工環(huán)地質(zhì)勘察中有著較好的應(yīng)用效果。近年來(lái),隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展,物探儀器的制造水平、探測(cè)精度和抗干擾能力以及資料處理水平越來(lái)越高,電法在水工環(huán)地質(zhì)勘察領(lǐng)域必將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。
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[關(guān)鍵詞]：隧道施工、監(jiān)控、技術(shù)分析、安全體系
中圖分類號(hào)：U455文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
我國(guó)進(jìn)行隧道施工監(jiān)控的必要性 隧道工程的工程結(jié)構(gòu)存在一定的特殊性。從巖體力學(xué)的角度來(lái)分析，它是與圍巖互相作用的體系中的結(jié)構(gòu)物；從地質(zhì)力學(xué)的角度來(lái)分析，它是一種工程單元體，并且是不斷變化的地質(zhì)體；在這樣的地質(zhì)體或是巖體之中，隧道受到周邊地質(zhì)環(huán)境的巨大影響那是必然的；而從結(jié)構(gòu)角度來(lái)分析，周圍地質(zhì)體及各種支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成了這種工程單元體，也就是說(shuō)周圍地質(zhì)體加上支護(hù)結(jié)構(gòu)等于隧道結(jié)構(gòu)體系。隧道的發(fā)展過(guò)程是非常復(fù)雜的，由此我們可以清楚以下兩點(diǎn)：首先，如果把隧道工程看作是一種工程結(jié)生物圈物，在受力方面與地面工程存在較大的差距，因?yàn)樗淼拦こ趟幍膸r體是千變?nèi)f化的，沒(méi)有明確的外力承受；其次，在隧道工程的形成過(guò)程中，從開始到結(jié)束都有一個(gè)特性存在就是受力狀態(tài)的變化，也就是說(shuō)從隧道開始挖起，一直會(huì)的穩(wěn)定的受力，而圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)則是一直處于變動(dòng)的狀態(tài)。 二、新時(shí)期我國(guó)隧道監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及量測(cè)要求 首先，隧道監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，施工監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目是由很多因素確定的，具體包括：圍巖類別、地質(zhì)條件、圍巖應(yīng)力分布情況、工程性質(zhì)、隧道跨度以及支護(hù)類型等。其次，對(duì)隧道監(jiān)控量測(cè)的要求，其一、能把測(cè)點(diǎn)快速埋設(shè)，在挖隧道的過(guò)程中，測(cè)點(diǎn)通常都是在開始挖以后埋設(shè)的，為提前獲得圍巖開挖開始階段的變形動(dòng)態(tài)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)該是與工作面緊靠的，并且要快速埋設(shè)。其二、縮短每次量測(cè)數(shù)據(jù)所用的時(shí)間。其三、測(cè)試元件要選擇具有防震、防沖擊波能力的。其四、測(cè)試的數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)單直觀并且易于計(jì)算，能夠直接應(yīng)用。其五、埋設(shè)測(cè)試元件后還能保持長(zhǎng)期有效的工作。
現(xiàn)階段我國(guó)隧道監(jiān)控量測(cè)的實(shí)施分析
隧道工程監(jiān)測(cè)的實(shí)施階段分為兩部分，一是儀器安裝，二是儀器測(cè)讀，所以，編制相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工程施工組織設(shè)計(jì)是必須的，并且還要對(duì)分析監(jiān)測(cè)工程設(shè)計(jì)文件、儀器布置圖以及技術(shù)規(guī)范等資料進(jìn)行收集，并現(xiàn)場(chǎng)考察，在研究工程特點(diǎn)并對(duì)施工條件進(jìn)一步確定以后，再進(jìn)行施工方案的確定，并對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行制定。首先，確定量測(cè)，每一種觀測(cè)儀器的計(jì)算都是相對(duì)計(jì)算，因此，每一個(gè)儀器都存在一個(gè)基準(zhǔn)值。儀器在安裝埋設(shè)后開始工作的觀測(cè)值被稱之為基準(zhǔn)值，觀測(cè)其中一個(gè)主要環(huán)節(jié)就是基準(zhǔn)值的確定，影響資料分析是否正確的因素就是基準(zhǔn)值適當(dāng)?shù)拇_定，因?yàn)榇_定不適當(dāng)?shù)脑捑蜁?huì)引起很大的誤斷，因此，各量測(cè)項(xiàng)目都會(huì)對(duì)初讀數(shù)的準(zhǔn)確性非常關(guān)注。其次，量測(cè)圍巖周邊的位移，圍巖周邊各點(diǎn)趨向隧道中心的變形被稱之為收斂，所謂圍巖周邊收斂位移量測(cè)主要是指對(duì)隧道內(nèi)壁面兩點(diǎn)間連線方向的位移的量測(cè)，兩次量測(cè)的距離差稱之為收斂值。隧道施工監(jiān)控量測(cè)的重要項(xiàng)目就是收斂量測(cè)，其中，最基本的量測(cè)數(shù)據(jù)就是收斂值，也是判斷圍巖動(dòng)態(tài)最重要的量測(cè)項(xiàng)目，一定要做到準(zhǔn)確的量測(cè)。再者，拱頂下沉量測(cè)，拱頂下沉值就是指隧道拱頂內(nèi)壁的絕對(duì)下沉量，拱頂下沉速度就是單位時(shí)間內(nèi)拱頂下沉值，拱頂下沉量測(cè)也是位移量測(cè)的一種，針對(duì)固結(jié)程度不高的地層或是水平成層的場(chǎng)合，量測(cè)收斂值量測(cè)是非常重要的，量測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)判斷支護(hù)效果以及指導(dǎo)施工起到非常重要的作用，是施工質(zhì)量得以保證的基本資料，同時(shí)，也是施工安全得以保障的重要資料。最后，圍巖內(nèi)部位移量測(cè)，它與隧道圍巖收斂觀測(cè)相比完全不同，后者只能測(cè)到洞室凈空收斂變形，而前者能夠?qū)Χ词覈鷰r內(nèi)不同深度上軸向變形進(jìn)行量測(cè)，所以根據(jù)這些觀測(cè)的資料，可以對(duì)洞室圍巖位移的變化范圍進(jìn)行判斷，并且對(duì)松馳范圍進(jìn)行分析，能夠?qū)鷰r的穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)測(cè)，所以，了解隧道圍巖的徑向位移分布以及松馳范圍是隧道圍巖內(nèi)部位移量測(cè)的主要目的。
四、隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控研究
在早期，我們國(guó)家的管理與安全評(píng)價(jià)在臺(tái)灣的研究是處于比較活躍的狀態(tài)，段開齡博士是早期的代表人物，在臺(tái)灣的安全管理運(yùn)動(dòng)就是由他推動(dòng)的，因?yàn)榈刭|(zhì)情況存在特定性，香港地區(qū)在這方面的研究成果主要集中在巖土工程的應(yīng)用上，一直到十九世紀(jì)七八十年代大陸地區(qū)才把項(xiàng)目管理的理論和方法引進(jìn)來(lái)，我們國(guó)家的軌道交通發(fā)展越來(lái)越快，西部地區(qū)的隧道建設(shè)也在快速發(fā)展，這引起這一領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注。在國(guó)內(nèi)較早接觸隧道風(fēng)險(xiǎn)理論的學(xué)者就是毛儒，他寫了很多有關(guān)發(fā)達(dá)國(guó)家隧道工程風(fēng)險(xiǎn)管理的論文，文中總結(jié)了很多動(dòng)態(tài)及經(jīng)驗(yàn)，并概括了風(fēng)險(xiǎn)管理的理念以及各項(xiàng)過(guò)程的具體操作方法。在對(duì)盾構(gòu)隧道進(jìn)行防水風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分與主要風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別的基礎(chǔ)之上，合理的模糊化風(fēng)險(xiǎn)因素，利用模糊的識(shí)別理論對(duì)盾構(gòu)隧道全壽命防水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，對(duì)盾構(gòu)隧道全壽命防水風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了一定程度的量化、客觀的評(píng)價(jià)。截止到今天，也沒(méi)有一種方法是萬(wàn)能的。在隧道的施工過(guò)程中，在處理不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素中引起的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)，如今依然還在采用施工量測(cè)技術(shù)進(jìn)行控制，此種方法比較單一，沒(méi)有足夠的基于風(fēng)險(xiǎn)的分析理論，在全面系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)方面也不完善，沒(méi)有有效的施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理的方法。所以，雖然隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)的研究取得了一些有效價(jià)值，但是要解決工程實(shí)際問(wèn)題還存在一定的差距，目前，并沒(méi)有形成完整的、統(tǒng)一的安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步的研究。在工程實(shí)踐的過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生隧道工程安全風(fēng)險(xiǎn)的事故，二零一零年至二零二零年交通部在水運(yùn)及公路交通的政策中，把交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為重點(diǎn)研究的問(wèn)題。
五、建立完善的隧道施工監(jiān)控安全體系
首先，研究預(yù)警理論的系統(tǒng)性，此項(xiàng)研究是在第二次世界大戰(zhàn)之后的宏觀經(jīng)濟(jì)預(yù)警興起的，并且得到快速的發(fā)展及實(shí)際的應(yīng)用。從一九開始，我們國(guó)家的預(yù)警理論研究就在宏觀經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域展開，在軍事、環(huán)境等領(lǐng)域應(yīng)用。如今，預(yù)警體系的研究得到一定的成果，在水利、地質(zhì)、水文等各方面都有了預(yù)警體系，并得到快速的發(fā)展。其次，在災(zāi)害學(xué)領(lǐng)域預(yù)警理論的研究與應(yīng)用，近些年來(lái)，在災(zāi)害學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)有部分文獻(xiàn)把預(yù)警的理論運(yùn)用到其中，主要是對(duì)災(zāi)害的預(yù)防與控制，例如《昭通地區(qū)滑坡泥石流預(yù)警體系及其減災(zāi)效益的分析》一文顯示，在一九九零年至一九九五年，此系統(tǒng)就對(duì)十一起滑坡泥石流的災(zāi)害進(jìn)行了成功的預(yù)報(bào)，四百一十九人幸免于難，預(yù)報(bào)成功率達(dá)到百分之五十八。張于心等人的《鐵路自然災(zāi)害宏觀預(yù)警實(shí)現(xiàn)的方法和途徑》，結(jié)合鐵路自然災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)，在進(jìn)行客觀概率的估測(cè)及采用適應(yīng)應(yīng)答變化的指數(shù)平滑法對(duì)鐵路受災(zāi)損失進(jìn)行預(yù)測(cè)，在此基礎(chǔ)之上對(duì)風(fēng)險(xiǎn)度做出確定，進(jìn)一步對(duì)警戒區(qū)、安全區(qū)及危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行劃分，使鐵路自然災(zāi)害的宏觀預(yù)警得到實(shí)現(xiàn)。第一部系統(tǒng)研究交通災(zāi)害問(wèn)題的專著就是中國(guó)交通災(zāi)害，而在建筑業(yè)災(zāi)害預(yù)警管理中也把識(shí)別建筑災(zāi)害與預(yù)防建筑災(zāi)害充分的體現(xiàn)出來(lái)， 為建筑業(yè)的安全管理提供了全新的、全面的理論依據(jù)，與此同時(shí)，也標(biāo)志著建筑業(yè)災(zāi)害預(yù)警管理的研究邁向一個(gè)新的臺(tái)階。
參考文獻(xiàn)：
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3、彭定超 袁勇 章勇武 《現(xiàn)代隧道技術(shù)》 2002 第1期
（①昆明理工大學(xué)，昆明 650000；②冀東太平洋（北京）環(huán)保工程技術(shù)有限公司，唐山 063000；③云南財(cái)經(jīng)大學(xué)，昆明 650000）
（①Kunming University of science and Technology，Kunming 650000，China；②Jidong Pacific （Beijing） Environmental Protection Engineering Technology Co.，Ltd.，Tangshan 063000，China；③Yunnan University of Finance and Economics，Kunming 650000，China）
摘要：本文論述了利用遙感技術(shù)開展礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查的技術(shù)方法與路線，對(duì)云南安寧縣街磷礦區(qū)因礦山開采產(chǎn)生的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化、巖溶石漠化、水資源污染、地表植被破壞等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的遙感影像特征進(jìn)行分類?？焖?、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地摸清研究區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及礦業(yè)開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響；為合理開發(fā)礦產(chǎn)資源、礦山生態(tài)恢復(fù)與治理等提供詳實(shí)資料。
Abstract： This paper discusses the technical methods and route of using remote sensing technology to carry out mine geological environment survey. The remote sensing image characteristics of mining geological problems such as ecological environment deterioration， karst rocky desertification， water pollution， vegetation destruction and so on due to mining in the phosphorite mining area in Xian Street of Anning， Yunnan are classified. The present situation of the mining area and the influence of mining explosion on ecological environment are found out fast and accurately， which provides detailed information for rational development of mineral resources， ecological restoration and management of the mining area.
關(guān)鍵詞 ：礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)；遙感；遙感解譯；礦山恢復(fù)治理；云南安寧縣街
Key words： mine geological environment assessment；remote sensing；remote sensing interpretation；mining recovery management； Anning Xian Street in Yunnan
中圖分類號(hào)：TD167 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）18-0215-04
作者簡(jiǎn)介：樊驊（1994-），男，河北唐山人，在讀本科生，研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理。
0 引言
礦山開發(fā)在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了影響，這就使得礦山周圍環(huán)境調(diào)查顯得尤為重要。傳統(tǒng)實(shí)地調(diào)查的方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也不易進(jìn)行全面調(diào)查，本文介紹了新方法——遙感手段。經(jīng)濟(jì)礦山環(huán)境綜合評(píng)價(jià)以各單元格分級(jí)結(jié)果為基礎(chǔ)，參照遙感影像、地理、地質(zhì)等資料，對(duì)分級(jí)結(jié)果進(jìn)行綜合處理，以獲取真實(shí)客觀的礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)成果。
1 評(píng)價(jià)方法
分析云南省的礦山地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，選用網(wǎng)格法進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)。具體操作步驟是：首先把研究區(qū)以間距為2×2km2的實(shí)際公里網(wǎng)分成若干網(wǎng)格，依次網(wǎng)格為單位，參考各評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)值和評(píng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，利用網(wǎng)格法計(jì)算得出礦山地質(zhì)環(huán)境分級(jí)結(jié)果圖。然后在分級(jí)結(jié)果圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析，獲得礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)圖。在ArcGIS平臺(tái)上進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)。
2 評(píng)價(jià)指標(biāo)、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重
只有建立礦山環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，才能確保礦山環(huán)境綜合評(píng)價(jià)工作的客觀性。礦山環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的主體是礦山開采對(duì)礦山環(huán)境影響程度，礦山的環(huán)境背景也是必要的考慮因素，體系的建立必須考慮到人類對(duì)礦山環(huán)境所起的各種正面和負(fù)面作用。該體系共設(shè)置了二十個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，這些指標(biāo)分屬于兩個(gè)子系統(tǒng)：一是礦山地質(zhì)環(huán)境；二是環(huán)境污染及尾礦庫(kù)隱患。其中礦山地質(zhì)環(huán)境子系統(tǒng)包括十六個(gè)相關(guān)指標(biāo)，環(huán)境污染及尾礦庫(kù)隱患子系統(tǒng)包括四個(gè)相關(guān)指標(biāo)。通過(guò)參考上述參數(shù)，分析礦山環(huán)境現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理的反映礦山環(huán)境現(xiàn)狀的目的。評(píng)價(jià)指標(biāo)類型及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。
在評(píng)價(jià)決策中指標(biāo)本身的作用及其價(jià)值的大小決定了該指標(biāo)在綜合評(píng)價(jià)中的重要程度。應(yīng)匯聚各相關(guān)領(lǐng)域的專家，成立專家組，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，進(jìn)而確定礦山環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值（表2）。
3 礦區(qū)環(huán)境分級(jí)評(píng)價(jià)及結(jié)論
安寧縣街磷礦區(qū)主要的開采方式就是露天開采，開采的一般都是磷礦或者石英砂巖礦。現(xiàn)階段該礦山已經(jīng)引起了相關(guān)部門的高度重視，因?yàn)樵摰V山開發(fā)引起的環(huán)境問(wèn)題尚較突出，主要表現(xiàn)在礦山開發(fā)占用或破壞土地、地形地貌景觀破壞等方面。
結(jié)合研究區(qū)實(shí)際，取間距為2×2km2的實(shí)際公里網(wǎng)將研究區(qū)分為1296個(gè)網(wǎng)格，遵循評(píng)價(jià)指標(biāo)和權(quán)重，通過(guò)網(wǎng)格法計(jì)算各網(wǎng)格得分值，并按全區(qū)分值統(tǒng)計(jì)規(guī)律，確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，劃分為優(yōu)、良、一般、較差、差5個(gè)等級(jí)，從而得到礦山地質(zhì)環(huán)境分級(jí)結(jié)果圖，然后以此為依據(jù)進(jìn)行綜合分析得到安寧縣街磷礦研究區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)圖。
3.1 礦山環(huán)境分級(jí)評(píng)價(jià)
3.1.1 礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)子系統(tǒng)
①自然地理。
自然地理（A）包含四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，即地形地貌、年平均降雨量、植被覆蓋度、區(qū)域重要程度，分別用A1、A2、A3、A4表示。將A1、A2、A3、A4四個(gè)指標(biāo)的權(quán)值代入網(wǎng)格法計(jì)算公式，通過(guò)運(yùn)算得到自然地理（A）的取值：
A=0.03*（A1+A2+A3+A4）
②基礎(chǔ)地質(zhì)。
以構(gòu)造（B1）、巖性組合（B2）、邊坡結(jié)構(gòu)（B3）三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)值，通過(guò)網(wǎng)格法計(jì)算基礎(chǔ)地質(zhì)（B）的分值。計(jì)算公式如下：
B=0.03*（B1+B2+B3）
將基礎(chǔ)地質(zhì)（B）的分值計(jì)算結(jié)果分成五個(gè)等級(jí)（表4），得到基礎(chǔ)地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)結(jié)果圖。
③礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響。
利用網(wǎng)格法計(jì)算礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響（C）的分值時(shí)，需先以開采點(diǎn)密度（C1）、開采強(qiáng)度（C2）、主要開采方式（C3）、主要開采礦種（C4）、占用土地比例（C5）、地質(zhì)災(zāi)害（C6）、地質(zhì)災(zāi)害隱患（C7）、水資源破壞程度（C8）和礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理難易程度（C9）等評(píng)價(jià)指標(biāo)的分級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)值。計(jì)算公式如下：
C=0.1C1+0.05C2+0.05C3+0.05C4+0.1C5+0.1C6+0.1 C7+0.1C8+0.14C9
將礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響（C）的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)劃分為“差”、“較差”、“一般”、“良”、“優(yōu)”5個(gè)級(jí)別，并繪制分級(jí)結(jié)果圖。
④礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果。
根據(jù)自然地理（A）、基礎(chǔ)地質(zhì)（B）和礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響（C）等3個(gè)礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)的得分和分級(jí)結(jié)果，綜合得出礦山地質(zhì)環(huán)境（D）分值（表6）和分級(jí)結(jié)果圖。
3.1.2 環(huán)境污染及尾礦隱患子系統(tǒng)
礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境造成的污染以及尾礦庫(kù)潰壩隱患等，是礦山環(huán)境現(xiàn)狀的重要反映，必須給予充分考慮。根據(jù)表2礦山環(huán)境評(píng)價(jià)的指標(biāo)權(quán)重，得出環(huán)境污染及尾礦庫(kù)隱患的分值（表7）及其分級(jí)結(jié)果圖（圖1）。
3.1.3 礦山環(huán)境總體評(píng)價(jià)
綜合礦山地質(zhì)環(huán)境與環(huán)境污染及尾礦隱患評(píng)價(jià)分值結(jié)果，得到研究區(qū)礦山環(huán)境總體（評(píng)價(jià)體系）評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表8）。
3.1.4 礦山環(huán)境分區(qū)
參考礦山環(huán)境總體評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果圖，查閱相關(guān)的資料并結(jié)合礦山的實(shí)際情況，修編礦山環(huán)境分級(jí)結(jié)果邊界，最終得到礦山環(huán)境評(píng)價(jià)圖（圖2）?？紤]到此次評(píng)價(jià)主要針對(duì)礦山開發(fā)引起的環(huán)境要素進(jìn)行，研究區(qū)內(nèi)涉及到的滇池、撫仙湖、星云湖和陽(yáng)宗海4個(gè)高原湖泊水體不參與評(píng)價(jià)分類，研究區(qū)內(nèi)涉及到的非工礦型縣城也不參與最終評(píng)價(jià)。
3.2 結(jié)論
依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，全區(qū)分為5個(gè)礦山環(huán)境分區(qū)：
①礦山環(huán)境差及較差分區(qū)。
區(qū)內(nèi)礦山環(huán)境差及較差分區(qū)主要分布在昆明主城區(qū)的西北部、宜良縣湯池鎮(zhèn)附近、晉寧縣磷礦區(qū)、玉溪市華寧縣盤城鎮(zhèn)附近、彌勒縣竹園鎮(zhèn)附近。另外在紅塔區(qū)小石橋附近及江川縣周圍有零星分布。這些區(qū)域是目前安寧研究區(qū)礦山開采最活躍的地區(qū)，礦山開發(fā)以露天開采磷礦和砂石料為主。
②礦山環(huán)境一般分區(qū)。
主要分布在礦山環(huán)境差及較差分區(qū)的外圍區(qū)域、四大水體的周邊，本區(qū)域礦山活動(dòng)較少，僅局部地區(qū)存在一定程度的粉塵污染。
③礦山環(huán)境良優(yōu)分區(qū)。
研究區(qū)礦山環(huán)境良、優(yōu)分區(qū)內(nèi)，少有各類礦山分布，礦山開發(fā)對(duì)環(huán)境的影響較小。
通過(guò)遙感方法我們快捷方便得得出了有關(guān)自然環(huán)境、基礎(chǔ)地質(zhì)、礦山影響及污染隱患等多種數(shù)據(jù)，這極大地加快了我們環(huán)境調(diào)查的效率，節(jié)省了大量資源。遙感方法具有整體性，把眾多因子反映在同一張圖中，更有利于分析和決策。
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