云南省地質災害綜合防治體系建設系列專項研究進展

康曉波，楊迎冬，王 宇，祝傳兵，黃 成，張 杰，周翠瓊，柴金龍，張文鋆

（1.自然資源部高原山地地質災害預報預警與生態保護修復重點實驗室，云南 昆明 650216；2.云南省高原山地地質災害預報預警與生態保護修復重點實驗室，云南 昆明 650216；3.云南省地質環境監測院，云南 昆明 650216；4.云南省地質調查局，云南 昆明 650051）

0 引言

為了提升地質災害和防治技術研究水平，總結經驗、凝練成果，形成系統化、理論化的系列科學技術研究成果，更有力地促進防災減災事業發展、支撐和服務地質災害防治管理，云南省財政計劃安排了“云南省地質災害綜合防治體系建設系列專題研究”專項，由云南省自然資源廳主持、云南省地質調查局組織實施。該專項共設置12 個研究專題、1 項科技論文選輯任務，分別由長期參加云南省地質災害防治與研究的資質單位和科研院校牽頭開展研究（表1）。云南省地質災害綜合防治體系建設是前所未有的重大專項行動，防災減災成效顯著[1-2]，在區域地質災害發育分布規律認識、綜合防治水平提升等方面取得了較大進步[3-6]。在研究成果總結的基礎上[7-8]，云南省地質調查局組織完成了系列專題研究成果的綜合集成，對云南省地質災害防災減災的支撐起到了重要作用[9]。本文即是對該系列專題研究取得的主要科技進步與創新點的梳理和評述，希望能為地質災害防治實踐與研究提供參考和借鑒。

表1 研究專題設置情況Table 1 The research topic setting fact sheet

1 綜合防治體系建設概況

1.1 建設實施概況

2012年彝良“9?7”地震后，國務院將云南省列為全國第一個地質災害防治重點省份。2013年云南省政府第八次常務會議批準了《云南省地質災害綜合防治體系建設實施方案（2013—2020年）》。2013—2020年實施期間，每年投入20 億元專項資金，其中：中央補助10 億元，省級自籌7 億元，州（市）級自籌3 億元，開展地質災害調查評價、監測預警、避讓搬遷與工程治理、應急能力提升“四大體系”建設。

調查評價：分批次完成了全省129 個縣（市、區）的1∶50 000 地質災害詳細調查，共調查、排查出地質災害及隱患點34 148 處。完成了受地質災害威脅嚴重的德欽、紅河等28 個縣城和東川因民、元陽新街等40 個鄉鎮共68 個重點城鎮地質災害防治效果評價與風險評估。2020年在地質災害中高易發區部署開展15 個重點縣（市、區）的地質災害精細化調查與風險評價。

監測預警：對25 234 處地質災害隱患點落實群測群防制度，落實監測措施及監測員3.6 萬余人。完成第二代地質災害氣象風險預警系統，通過電視臺、互聯網、報刊、電臺、傳真、短信、APP、微信公眾號、顯示屏、氣象大喇叭等方式，向社會免費提供預警信息。建成省監測預警平臺，布設監測預警設備19 233 臺，實現對3 663 處地質災害隱患的專業和普適型實時監測。

搬遷避讓與治理工程：共下達16 個州（市）99 929戶搬遷避讓指標，由地方人民政府統籌實施。共實施4 500 余處地質災害治理工程項目（大型以上治理工程763 處，中小型治理工程約3 800 處）。

應急能力：組建了由省級專家組和7 個片區專家組、73 個應急調查組、230 多名專業技術人員組成的專業化地質災害應急隊伍。建成了省、州（市）級應急會商系統，以及地質環境信息平臺。構建了省、州（市）、縣（市、區）三級地質災害防治技術指導中心（站），安排530 多名駐州（市）包縣和駐縣聯鄉專業技術人員為地質災害防治提供技術支持。組建省地質災害隱患識別中心，利用衛星光學影像數據、SAR 數據，采用天—空—地一體化技術進行地質災害隱患識別。

此外，編發《云南省地質災害處置規定》《云南省地質災害治理工程項目管理辦法》《云南省地質災害防治資金管理辦法》等省級和地方規范性文件300 多份。

1.2 建設成效評述

通過地質災害群測群防宣傳培訓，增強了廣大干部群眾的防災避險意識，提高了監測員及基層干部和群眾的認知水平和應急避險能力。2013～2020年，云南省通過地質災害氣象風險預警和群測群防成功預警329起地質災害，避免人員傷亡16 306 人，避免財產損失約3.48 億元。

地質災害治理工程有效保護約93 萬人、435 余億元生命財產安全，搬遷避讓消除受地質災害威脅人口約10 萬戶40 萬人。遏制或消除了一大批地質災害隱患，并修復了地質環境、拓展了城鎮發展和生態建設空間。

綜合防治體系建設實施使全省地質災害發生數量呈下降趨勢。2001—2020年，地質災害發生數量從2001年的962 起下降到2020年的375 起，下降了61%。2001—2012年（綜合防治體系實施之前）與2013—2020年（綜合防治體系實施之后）比較，年均地質災害發生次數由1 461 起降為388 起，下降了73%（圖1）。

圖1 2001—2020年云南省地質災害發生數量統計圖Fig.1 Statistical chart of the number of geological disasters occurred in Yunnan Province from 2001 to 2020

地質災害造成死亡及失蹤人數明顯減少。2001—2020年，全省地質災害共造成1 740 人死亡和失蹤，年度死亡和失蹤人數從2001年的193 人下降到2020年的23 人，下降了88%。2001—2012年與2013—2020年比較，年均因地質災害死亡失蹤人數由116 人下降到43人，下降了63%，總體呈下降趨勢并趨于平穩（圖2）。

圖2 2001—2020年云南省地質災害死亡及失蹤人數統計圖Fig.2 Statistical chart of the number of deaths and missing persons from geological disasters in Yunnan Province from 2001 to 2020

2 地質災害規律研究進展

依據1∶50 000 地質災害詳細調查、重點城鎮防災效果調查等翔實的資料，通過多學科綜合研究，系統分析了云南高原地質災害特征、形成條件及發育規律，進行了地質環境條件和地質災害易發性分區評價，提升了云南災害地質的基礎研究水平，取得了以下新進展和新認識。

2.1 地質災害形成條件

（1）細化了高原地質環境條件分區和評價

通過對云南高原地質環境特征的深入研究，將云南省地質環境條件細化成地質環境條件差、較差、中等、較好、好5 個等級23 個亞區（表2），編繪了新的云南省地質環境分區圖，為地質災害易發性和防治分區打牢了基礎。地質環境條件差區11.66 × 104km2，占全省面積的29.59%；較差區8.37 × 104km2，占21.24%；中等區10.21 ×104km2，占25.91%；較好區9.17 × 104km2，占23.26%。通過地質災害主控和誘發因素、發育特征和成災模式分區研究，為地質災害監測預警閾值設定、隱患排查、風險評價、國土空間規劃等提供了地質環境依據。

表2 云南省地質環境條件分區表Table 2 Zoning of geological environmental conditions in Yunnan Province

（2）系統分析認識了高原復雜環境特征

由于山高坡陡、構造發育、土石松散、地震頻繁、局地暴雨多發、宜建土地狹小、人口密集、工程活動強烈等不利因素相疊加，形成一系列復雜環境區帶，這些區帶地質災害防治難度大、穩定性和持久性差。集中表現在高原山嶺臺地復雜環境中的城鎮，如綠春、紅河、永善等縣城；高原山間河谷復雜環境中的城鎮，如德欽（圖3）、貢山、福貢、瀘水、大關、鹽津等縣城。雖經數十年的持續治理，地質災害險情依然頻現，新增隱患不斷發展，是地質災害防治的老大難地區。通過系統的分析研究，認識到高原復雜環境是由自然與社會多因素構成的復雜、脆弱環境系統，總體呈現復雜性強、脆弱性高、動態突變等特征[10]。

圖3 德欽縣城重大地質災害分布圖Fig.3 Distribution map of major geological disasters in the Deqin County Town

2.2 地質災害成因及規律

（1）全面研究總結了地質災害成因及規律

應用地球系統科學原理和方法，系統剖析了地質災害成因，總結了地質災害發育規律。地質災害形成條件主控于地形地貌、巖土體類型、地質構造及新構造運動等；主要由降雨和凍融、河川徑流、地震和人類工程活動單因素或多因素誘發；地質災害沿特定的地形地貌區間發育強烈；軟弱、散裂、層狀結構巖土體易發；構造控制作用明顯，活動性斷裂尤為顯著；高發期與雨季豐水期吻合；地震烈度與次生地質災害強度成正比，沿發震斷裂和近場發育密集[11]。

（2）切實提高了地質災害易發性分區精度

采用信息量模型法開展高原山區地質災害易發性研究，得到全省不同種類地質災害易發程度分類分區結果，對不同災種的易發程度分區圖進行疊加分析，得到云南省地質災害綜合易發分區圖。劃分高、中、低三級易發區32 個亞區，其中11 個高易發區面積181 240 km2，占全省面積的46%；15 個中易發區面積142 864.40 km2，占36.26%；6 個低易發區面積69 895.60 km2，占17.74%。

（3）深化了地質災害誘發因素和判據研究

云南省降雨、人類工程活動及地震對突發性地質災害誘發作用突出。通過對2004—2020年降雨誘發型地質災害的激發雨強判據研究，采用統計分析方法，確定23 個地質環境分區1 h 和24 h 崩塌、滑坡、泥石流不同災害類型激發雨強判據（表3）。對普適型和專業型監測預警隱患點，建立了地質災害多參數判據預警模型，如滑坡采用形變參數+雨量+含水率、泥石流采用雨量+含水率+泥水位、崩塌采用雨量+裂縫+傾角加速度綜合預警模型。

表3 怒江流域北段高山峽谷區地質災害激發雨強預警判據Table 3 Criteria for early warning of geological disasters in the alpine valley area of the northern section of the Nujiang River Basin

2.3 特殊巖土地質災害特征

云南地質災害發育的特殊巖土體主要包括紅層、花崗巖、膨脹土、凍融巖土、巖溶和山區填土六類。其中，紅層、巖溶分布最廣，占全省面積的25.04%、28.14%，山區填土非常普遍。特殊巖土工程地質特性復雜，工程地質屬性較差[12]，形成了不同的地質災害特征。

（1）紅層為典型的易滑巖土層。在砂泥巖互層層面處，層間剪切帶（泥化夾層）、構造結構面、土石界面處，遇水后易形成軟弱結構面或發展為滑動面，導致邊坡失穩發生滑動?；绿卣髦饕獮轫槍踊瑒?、沿泥化夾層滑動、軟巖蠕變。

（2）滇西花崗巖地質災害易形成災害鏈?；乱云旅鏈\表層滑動為主，滑動過程中具有“滾雪球”特征，沿坡面帶動大量松散物滑動至溝道內，堵塞溝床，為泥石流的爆發提供固體松散物，最終發展形成流域地質災害鏈。

（3）膨脹土滑坡具有淺層性、牽引性、平緩性、季節性、方向性的特點。據統計，滑帶深度在0.5～3.0 m 的滑坡占65%，多為牽引式滑動，大都發生于1∶4～1∶5的緩坡上。在季節性的干濕循環下，滑坡發生概率增大。向陽邊坡溫度變化較大，滑坡發生的可能性增大。

（4）滇西北凍融區地質災害具明顯的地帶特征。地質災害發育呈現突發性、群發性、多因素影響、多因素疊加的規律，鏈式災害特征明顯，凍融作用孕育高位崩塌、高位滑坡、堵江滑坡災害鏈。

（5）巖溶塌陷區域上分布零星，地段上呈現“點狀”特征。在巖溶斷陷盆地、巖溶槽谷（洼）地、巖溶臺地或古高原面等地貌單元，存在松散土覆蓋層和巖溶化地層淺表巖土雙層結構，易于產生巖溶塌陷[13]。

（6）填土滑坡特征表現為成分復雜、固結度低、結構和變形復雜性高，未及時有效治理是主要成因。受填土成分、密實度、堆填過程、堆積形態等影響，形成及運動機制差異很大。

3 地質災害防治支撐技術研究進展

地質災害防治支撐技術主要是基礎性、公益性的地質災害調查、監測預警、信息系統建設及服務、應急處置等技術系列。在地質災害綜合防治體系建設中，開展了大量的研究工作，取得了以下技術創新與進步。

3.1 地質災害隱患識別評價技術

（1）地質災害隱患綜合遙感識別技術研究進展

通過多源雷達數據SAR 地表形變分析，結合光學影像進行地質災害綜合遙感識別，選取不同波長（RADARSAT—2、Sentinel—1）、不同波段（ALOS—2、Sentinel—1、COSMO—SkyMed）雷達數據開展效果分析評價，結合坡度、坡向、地形起伏、植被覆蓋等條件，提出適用于云南省地質災害隱患識別的有效數據源，劃分四級12 個地質災害InSAR 監測適宜性分區，形成有效地質災害形變監測分區適用性研究成果。

復雜環境地形陡峭、起伏大，通行困難，地面調查難度大。根據工程應用研究，采用無人機低空傾斜攝影獲取數字高程模型DEM、正射影像圖DOM、數字線劃圖DLG，完成實景三維建模的新型技術方法（圖4），得到翔實的地質環境現狀形態，減少測量工作量，提高作業效率，安全高效完成地質災害分析評價，滿足高原山區地質災害精細化調查及評價需要[14]。

圖4 傾斜攝影及三維實景建模技術流程圖Fig.4 Technical flow chart of aerial photography and 3D realistic modeling technology

（2）巖溶塌陷隱患勘查識別與評價技術研究進展

根據多年的高原巖溶場地塌陷隱患識別及防治技術研究，提出了適用于不同工程特點、不同地質條件的巖溶精準綜合探測技術方法，進一步提高了巖溶探測的精準度，為工程建設設計提供了更準確的依據。同時，建立了基于物探和鉆探的巖溶地區三維可視化地質模型，為確定巖溶發育的范圍，精細描述巖溶的三維形態特征，預測巖溶塌陷等提供了更為精確的技術方法[15]。

（3）采礦沉陷區地質災害隱患識別技術研究進展

云南高原采礦沉陷區下沉盆地不明顯，地裂縫和地表沉陷局限在采空區周邊，與平原地區差異明顯。在總結識別及防治經驗的基礎上，構建了采空區次生地質災害識別技術研究理論模型和災害治理理論模型。歸納總結了采空區次生地質災害隱患識別和災害防治的模式及防治技術優化建議[16]。

3.2 地質災害自動化監測預警技術

群測群防體系引入自動化監測預警技術加以提升已成趨勢[17-19]。云南省自2012年在怒江流域開展地質災害自動化監測試點以來，監測預警模式已從“人防”單一模式逐步發展成“人防+技防”的綜合模式。

（1）吸收國內外地質災害自動化監測預警適用技術，結合云南經驗和特點，從自動化監測預警網絡體系建立，到自動化監測、預警模型與判據確定、數據分析及預警信息發布、應急技術支撐等方面建立了云南省滑坡、崩塌、泥石流災害監測技術體系。

（2）通過對崩塌、滑坡、泥石流自動化監測預警成災因子及誘發因素分析，建立了崩塌、滑坡、泥石流單參數及多參數聯合的預警模型及分區閾值，提高了自動化監測預警的準確性。

（3）在監測點選擇、監測數據采集與傳輸、數據交換、預警信息處置等關鍵節點制定了地方標準或管理辦法，規范了全省地質災害監測預警建設、信息發布及處置的流程。

（4）構建了地質災害監測從數據采集、傳輸、計算、存儲、展現到分析為一體的信息化、可視化、智能化服務平臺。

3.3 地質環境信息平臺建設

云南是全國首批7 個地質環境信息化建設試點省份，通過信息化建設，實現了部、省、州（市）、縣（市、區）、鄉（鎮）五級信息互聯互通，增強了云南省地質環境管理系統化、標準化、科學化、數字化、信息化與智能化能力，登記了多項軟件著作權[20-26]。

（1）建設了云南省地質環境信息標準體系、地質環境數據中心和地質環境信息平臺，整合了各類地質環境信息資源（圖5）。

圖5 云南省地質環境信息平臺框架圖Fig.5 Framework of the geological environment information platform in Yunnan Province

（2）運用大數據、云計算、微服務等技術，根據系統一體化、數據集成化、信息綜合化和大數據可視化的建設原則，實現了自然資源云、時空信息云和地質環境云“三云”融合，多用戶使用、多并發訪問。

（3）實現了以地質災害隱患為主線，從時間（過去、現在和未來）、空間、措施（隱患識別、調查評價、監測預警、避災搬遷、工程治理、核銷隱患等）、資金四個維度對地質災害隱患實行全生命周期閉環管理。

（4）采用時空大數據驅動的多維信息聯動可視化技術，打通數據壁壘，聯通業務流程，建立了資金動態管理系統，實現了地質災害防治資金全流程實時動態管理。

3.4 地質災害應急技術

在建設以省、州（市）、縣三級地質災害防治技術指導中心（站）為節點的應急技術支撐體系過程中，取得了以下技術進步。

（1）研究總結了地質災害成災模式及表征，建立了地質災害應急監測因子及運動特征指標體系，確定了地質災害危險性及險情等級標準，為地質災害應急監測預警及處置提供了科學依據。

（2）系統分析了省內外地質災害應急技術工作的經驗及問題，在已有適用技術及成功經驗的基礎上，結合新的理論和技術研究成果，研究集成了地質災害應急支撐技術方法系列，尤其是應急調查、監測預警及重大隱患處置技術方法和實施流程。

4 地質災害防治工程研究進展

在地質災害綜合防治體系建設中，工程治理作為最根本的地質災害隱患消減措施，投資占比最高，勘察設計研究的深度和廣度最大，取得了以下技術創新與進步。

4.1 特殊巖土地質災害防治工程技術

研究不同地質條件下特殊巖土地質災害防治工程經驗及教訓，提出因地制宜、分類施策的地質災害防治措施和建議。

（1）紅層滑坡防治對策以防為主、因害設防，通過治水、支擋、錨固等措施系統防治。泥石流防治應防治結合，開展流域綜合治理，穩、攔、排工程措施打基礎。

（2）花崗巖地質災害鏈注重全流域綜合防治。充分利用泥石流溝中上游的水土保持工程、沿途護岸工程和泥石流停淤場所的調節作用，降低泥石流蓄能速度，實現泥、沙、石、水的沿途有效分離，削減泥石流動能，達到減災目的。

（3）膨脹巖土滑坡防治優先治水。遵循“防水、防風化、防反復膨脹循環、防強度衰減”的原則，采用擋、排、截、支、護相結合的綜合整治方案。值得重視的是，一般滑坡整治中常用的大清方減載法不適宜膨脹土滑坡防治，易造成更大規?；挛：?。

（4）凍融巖土高位滑坡、泥石流防治宜采取“監測為先、重視排水、優化結構”的思路。凍融巖土區高位滑坡勘查治理困難，需根據監測數據科學判斷滑坡穩定性、論證治理方案。泥石流因物源豐富，防治方案應重視庫區資源利用、大庫容攔蓄、集中控制物源，并重視生物工程及堵江監測預警等措施。

（5）巖溶塌陷防治重在地基處理。研究提出了地表防滲、地下加固、控制地下水開采、結構物跨越等綜合措施。研發的“一種溶洞覆蓋層表面極限均布荷載的計算方法”“一種巖溶地基穩定性計算方法”“一種巖溶樁基礎地基溶洞頂板最小厚度的計算方法”獲得國家發明專利[27-29]。

（6）填土滑坡防治應強調因地制宜?；谔钔粱氯藶榭刂菩詮?、軟弱結構面不確定性高等特點，應以預防為主，已形成滑坡的宜采取截排水、回填反壓、清坡減載、抗滑支擋等措施。

4.2 重大工程地質災害防治工程技術

結合典型案例和工程特點，總結分析云南水利水電、公路、采礦等3 類重大工程區的地質災害發育規律、成因機制，研究提出地質災害防治對策、措施及方法。

（1）研究總結了高原深切峽谷區水利水電工程地質災害勘查和防治技術措施，完善了工程實施全過程地質要求，強調巖土體穩定性超前預測預報，對安全隱患、變形開裂或局部失穩破壞巖土體及時進行處理、做好應急預案，高邊坡、庫區重特大地質災害防治技術研究取得新認識[30]。

（2）高原山區公路路線繞避、隧道穿越及大跨徑橋梁跨越重大地質災害體3 種工程措施，能有效保障公路建設和運營安全。研究提出的高輕型分離式預應力錨索樁板墻、高輕型整體現澆式預應力錨索樁板墻、加筋土擋墻、錨定板擋墻4 種高于12 m 的輕型支擋工程方案，應用于云南水（富）麻（柳灣）、廣州梅（州）河（源）等省內外多條高速公路的高路堤支擋結構工程中，節約投資上億元，經濟效益突出。提出的豎向鋼花管、斜向鋼錨管多次分段控制注漿加固支擋技術，已在云南、廣東等超過20 條高速公路中得到推廣應用，成為公路邊坡災害搶險的常態化技術[31]。

（3）總結分析云南采礦沉陷區次生地質災害防治技術經驗和存在問題，結合實際案例研究，構建了煤礦采空區次生災害治理的理論模型，優化完善了采空區次生災害治理的思路和防治措施，歸納了工程防治、生物治理、采煤沉陷區綜合治理方法系列。

4.3 復雜環境地質災害綜合防治工程技術體系

針對復雜環境地質災害特征，探索從調查評價、防治規劃、災害治理、監測預警到治理后評價的地質災害防治工程技術，形成了高原復雜環境地質災害綜合防治工程技術體系。

（1）通過資源與環境條件精細調查，準確評價國土空間承載力及地質災害風險，統籌國土空間規劃，綜合施治，依法管理，保證人類活動與地質環境相適應，提高治理工程設防標準，以期取得長治久安的成效[32]。

（2）創新和引進生物谷坊、微型樁、復式排導槽、樁林壩、圓形抗滑樁、抗滑擋土板、抗滑樁+擋土墻等新型有效工程技術進行地質災害防治，提高地質災害防治效益和可持續性。

（3）因地制宜采取削峰填谷、河溪改道等地質環境改造工程，能長久消除地質災害隱患。如有“山頂一線天”之稱的綠春縣城，位于1.23 km2的山梁上，長期受地質災害危害。雖進行了大量工程治理和片區綜合整治，但“防治效果顯著，災情動態發展”趨勢仍未改變。2009年開展削峰填谷工程改造地質環境，有效遏制了地質災害的發展趨勢，形成建設用地1.56 km2（圖6）。德欽縣城水磨房河與直溪河改道并流稀釋黏性泥石流以利排導，也取得了良好成效。

（4）建立健全監測網絡是必不可少的地質災害防治前提和保障，動態監測應貫穿于復雜環境地質災害防治始終，監測預警、應急轉移避險是長期的保障措施。

5 結語

云南省地質災害綜合防治體系建設防災減災成效顯著。系列專項研究了云南高原地質環境條件、地質災害成因、發育分布規律、易發性分區評價，總結了地質災害隱患綜合遙感識別、巖溶塌陷隱患勘查識別、采礦沉陷區地質災害隱患調查識別、地質災害自動化監測預警、信息技術運用、應急支撐技術及特殊巖土、重大工程、復雜環境的地質災害綜合防治工程技術，歸納評述了系列專項研究取得的主要科技成果，為下一步云南省地質災害綜合防治體系的高質量建設和運行提供保障。

面對地質災害防治的新形勢[33-35]，尚需加強地球探測與信息技術研究，提高快速探測評價地質災害隱患的精度；改進“三查”方法，及早發現新增隱患及成災風險；研究國土空間規劃的防災減災機制，增強可行性及長效防災減災功能等[36-38]。