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独家 | 许强:地质灾害防治,摸不到石头也要过河
作者:    时间: 2022-06-17    浏览量:1603


 

华测专题访谈

地质灾害监测系列


 

本期访谈对象:成都理工大学副校长 许强


地质灾害只是地质运动的冰山一角。广袤而连绵的地平面下,大自然隐秘的活动每时每刻都在发生。在山岳倒塌,水泉涌出之前,大自然会给出哪些微弱的信号呢?


成都理工大学副校长许强始终在寻找这些信号的蛛丝马迹。他的另一重身份是地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室常务副主任,这是我国地质灾害防治领域唯一的一个国家重点实验室,几乎每一场重大地质灾害的现场都有实验室工作人员忙碌的身影。比起事后追因,事前预警同样是实验室工作的重点。到底应该如何做好地质灾害监测工作?这个问题令希求平安的老百姓关切,也是许强带领团队努力的方向。



在攻坚克难中不断与地质灾害抗争

 

地质灾害防治有三大问:一是隐患点在哪里,二是灾害何时发生,三是地质结构是什么。一直以来,许强和他的团队试图为这些问题找到答案,虽然其中难点重重,但成果也在一点一点涌现。


在许强看来,隐患点在哪里,实际是关于“早期识别”的问题。由于地质灾害本身具有高位隐蔽性、突发性、不确定性与动态性,提前发现隐患点的所在,从来不是一件易事。


他提到,“隐患点大致分为三种,一种是正在变形的区域,一种是历史上变形破坏过的区域,还有一种是现在还没有变形的区域。目前,前两种隐患点可以通过‘空天地一体化’技术进行识别,但第三种就不行了。”



 


所谓“空天地一体化”,指的是由高精度光学遥感+InSAR 的“普查”、机载 LiDAR+无人机航拍的“详查”、地面调查核实+监测的“核查”共同组成的“三查”体系。针对于隐患点的高位隐蔽性,“三查”体系可以起到关键作用,但隐患点的突发性、不确定性与动态性仍是巨大挑战。“对于还没有出现变形的区域,我们需要通过航空物探快速查明地质结构,尤其是第四纪覆盖层结构和地下水状况,然后再做稳定性分析判断。”许强说。


“我们现在有很多医院,医疗技术也越来越先进,但人们还是随时都可能生病,医生要一直看病。”按照许强的说法,某种程度上,地质灾害研究者之于地质灾害,就像医生之于病人。有些隐患点是无症状感染者:前期“不咳嗽、不发烧”,没有出现形变,却可能突然“发病”,要靠专门的检测方法,也就是地质结构分析才能发现。有些隐患点像正在患轻病的人群:已经有了些许“症状”,监测到形变,却始终没有真正致灾。彻底识别所有隐患点并永绝后患并不现实,地质灾害研究者的工作正是不断地与地质灾害抗争。



用针对性的部署走向更精细的预警


那么地质灾害会在什么时间发生呢?许强说,“这就是监测预警的问题了。”近年来,重力型滑坡的规律已经被排摸清楚,能够得到较为准确的预警,但前提条件是在没遭受外力作用之下。当强降雨或地震成为新的变量,一切又会复杂许多。


他举了一个例子:在我国华东地区,强降雨条件下的山体中上部垮塌时有发生。这是一种难以界定的情况:“说它是滑坡,但大块堆积体并未滑落;说它不是滑坡,最后滑下来的泥石流却把房子埋掉。”面对这种地质灾害,一方面要通过机载激光雷达把这些地方的地表三维地貌查清楚,另一方面还要通过“航空物探”把地下地质结构弄明白。“原来我们是摸着石头过河,这种情况是已经进入了深水区,摸不到石头了。”许强说。


在此种境况下,正确的思路显得尤为重要。“监测是为了预警,而不是搞一堆数据给大家看的。”谈及地质灾害监测的发展方向,许强首先区分了“监测”与“预警”的概念分别。他提到,“监测”仅仅指获取数据,而“预警”则是在通过对监测数据的分析处理在灾害发生前、发出信息以保障人员安全的动作。相比之下,显然后者才是目的。


用许强的话来说,优秀的预警工作首先要没有漏报,而后要最大化减少误报。“发特别多红色警报是没水平的体现,从科学的角度出发,预警信息应该越少越好。”而精细化则是努力的方向,“如果我们能在滑坡发生前,能告知老百姓可能要发生滑坡了,需要赶紧撤离,那就是做到位了。”


 


这样的精细化预警建立在科学的地质结构分析基础之上,同时,也需要更有针对性的监测仪器设备部署。在他看来,不同类型的滑坡应该根据不同的类型特征监测不同的指标,而这些指标都必须为预警服务。“原本我们认为降雨型滑坡主要都做降雨量方面的监测,后来发现不对。同样雨量的雨在不同时间段对同一滑坡造成的影响并不一样。比如浅层滑坡就应该主要监测含水率,主要为知道饱水的情况,而深层滑坡就应该监测地下水位。它们本身的情况就不同。”


具体到监测设备部署层面,许强认为,用最少的钱干最大的事,才能算得上最好的监测预警系统。近几年,普适型地灾监测设备逐渐铺开,专业监测的综合成本下降,科学防灾进一步普及,恰好为梳理不同类型滑坡的针对性监测指标提供了丰富的资料信息。借此契机,“什么(设备)该安,什么不该安”的问题将在未来更为明确,而这些结论的得出亦将反过来让普适型地灾监测的探索进一步走向纵深。


当然,监测设备输出的数据精度和质量依然对预警精确度至关重要。“希望各方都能加大投入,提升设备精度,做好设备的维护和保养。”他补充。



在学科交叉中捕捉解决问题的办法


眼下的成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,团队成员有着“五花八门”的学术方向。他们有的“搞”仪器、有的“搞”电子、有的“搞”人工智能,正充当着最前沿技术的“捕手”,将新知带到许强的视野。


“有时候你是一个领域的专家,但你就卡在一个问题上解决不了,但这个问题可能对另一个领域的人来说很简单。”招募了多元化团队的许强觉得,“专”并非解决大问题的最高效办法,很多时候,学科交叉才是创新生长的肥沃土壤。


在这种理念的影响下,学地质出身的他,却对遥感、测绘等领域的新技术变迁如数家珍。几年前,许强提出了“空天地”一体化“三查”体系,以进一步解决地灾隐患点排查中的难题。同时,他也是“全域激光雷达计划”的发起者。


 


所谓“全域激光雷达计划”,也即利用激光雷达测量技术,形成覆盖全域的高精度三维地理底图,并在地灾、林业电力等有需求领域实现数据全域共享。在地灾领域,这张地图将能够在地灾发生时有效帮助分析比对,快速了解灾害的特征、成因。


为了实现“全域”的目标,数据共享是基本前提。为此,许强牵头在中国岩石力学与工程学会下筹建自然灾害与生态环境航空遥感技术专业委员会,以形成共享平台。“我们希望专委会的成员能够把档案信息和数据上传到平台,通过高校、科研院所和企业的共同力量实现计划。考虑到数据的保密需要,区块链技术可能是一种可行的办法。平台使用者只能得到平台的计算结果,而不是原始数据。”他说。



本次访谈于2021年8月30日在成都进行


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