西北地區(qū)礦山地質災害的監(jiān)測及預警研究

張滸德

（武威市自然資源局，甘肅 武威 733000）

我國西北地區(qū)的降水主要集中在夏季，并且部分地區(qū)的降雨表現(xiàn)為強度較大、持續(xù)時間較長。西北地區(qū)礦山所在區(qū)域通常溝壑較多，短時的強降雨極容易造成山洪，進而引發(fā)滑坡、泥石流等地質災害，結合相關的調查研究發(fā)現(xiàn)西北地區(qū)礦山地質災害發(fā)生與自然環(huán)境之間的關系十分密切。

1 西北地區(qū)地質形態(tài)

我國西北地區(qū)地處內陸，地域范圍遼闊，在經緯度方面進行劃分，主要指的就是在大興安嶺以西，昆侖山以北范圍內的地區(qū)，其中包含了陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆這五個省份。西北地區(qū)的地形以高原和盆地為主，植被分布錯落有致，草原、沙漠等壯闊景觀分布期間。但是總體來說，西北地區(qū)的植被較為稀疏，氣候溫差較大、風沙明顯。另外，在造山運動影響下，我國西北部地區(qū)形成了現(xiàn)代季風氣候類型在同一個緯度地帶，地勢的走高造成了氣溫的降低。在降水方面來說，西北地區(qū)的降水空間分布差異性明顯，在季節(jié)方面來說，雨季主要集中在5月上旬到10月上旬期間范圍內。而降水量較大的地區(qū)主要有天山山脈、祁連山脈、陜南地區(qū)、甘肅南部等地區(qū)，主要是受到亞季風和南亞季風氣候的影響所致，降水量的增加在一定程度上容易造成滑坡、泥石流等自然災害的發(fā)生。

2 西北地區(qū)礦山地質災害的預警研究

對于西北地區(qū)礦山地質災害發(fā)生前的監(jiān)測和預警的工作，國內外有很多的專家學者已經進行了相關的研究和分析，簡單介紹如下：

2.1 數學統(tǒng)計方法

相較于其他的統(tǒng)計和監(jiān)測方式來說，數學統(tǒng)計的方式便于操作、實用性強，在降雨型滑坡自然災害中也應用較為廣泛。隨著計算機設備和互聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，在很大程度上也造成了數學統(tǒng)計方法的發(fā)展和進步。相關的研究人員采取數學統(tǒng)計的方式，對于雨量進行統(tǒng)計，并且分析降雨量與礦山地質災害之間的關系，統(tǒng)計降雨量與滑坡產生的頻率、程度、危害性之間的相關性，進而預期能夠找到進行礦山地質災害預警的閾值。

2.1.1 日降雨量

采取統(tǒng)計分析日降雨量的閾值對于礦山地質災害進行預警的方式興起較早，一般認為在上個世紀80年代左右就已經開始。相關的專家學者采取日降雨量閾值的統(tǒng)計方式對于我國香港地區(qū)的降雨量與滑坡的關系之間進行了統(tǒng)計和分析。在此之后，我國的專家學者有采取這一研究方式對于降水與礦山地質災害之間的關系進行分析，收集和整理了大量的氣象資料，將地質災害與降水這一自然現(xiàn)象之間的關系進行動態(tài)表征。采取這一研究和調查方式，首先應用于我國貴州地區(qū)的氣象災害預警方式及其相應的評價指標，進而建立起了針對于特定地質環(huán)境的礦山地質災害預警模型。在此之后，這一方式被迅速推廣和開展，在本世紀初的時候得到了廣泛的使用，并且取得了較好的效果。我國使用這一方式的代表人物是陳百煉先生，在這一數據統(tǒng)計分析的基礎上，他和他的其他工作人員借助于GIS技術，進一步完善了礦山地質災害氣象預警的相關方法和內容。

相對來說，日降雨量閾值按照敏感性和易發(fā)性為主要的劃分標準，分析和考量了降雨量與自然災害之間的關聯(lián)性，進而使得小范圍、高精度的地質災害預警成為可能。但是這一方式也存在著一定的不足，時空預報的精度較低、降雨的持續(xù)性、降雨強度、頻次等綜合因素的考慮不足在很大程度上造成了這一方式的使用受到限制。

2.1.2 累計降雨量

日降雨量閾值能夠在一定程度上解決局部地區(qū)的降雨導致礦山地質災害發(fā)生的危險性，但是相對來說這一閾值的范圍差異性明顯，進而導致推廣的難度相對較大，實用性有限。對于降雨量的閾值進行統(tǒng)計，獲得更為精準的日降雨量閾值，進而在更為精確的范圍內預測地質災害，這也是一種較為常見的統(tǒng)計方式。這一方式首先是由外國學者進行實驗的，旨在獲取不同的季節(jié)、極端氣候條件等對于礦山地質災害發(fā)生的影響。結果發(fā)現(xiàn)如果只是在研究礦區(qū)發(fā)生一些低級別的地震，地質災害發(fā)生率較低。同時也發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的季節(jié)性降雨，對于區(qū)域地質災害發(fā)生的誘導機理方面也存在著一定差異。在國內專家來說，王志祿教授等采取這一方式，選取隴南地區(qū)為主要的調查和研究對象，分析了降雨的時間段與山體崩塌、泥石流等災害的產生原因之間的關系，同時也期望能夠探明礦山地質災害預警技術的實施措施極其對應的效益，結果探明了地質災害受到降雨的強度、持續(xù)時間等方面的影響因素。

但是這一統(tǒng)計方式的缺陷在于沒有考慮到降雨的入滲作用與降雨時間長短等因素對于自然災害發(fā)生的影響，尤其是對于造成地質災害的主要誘因——降水對于地下水特征的改變缺乏相應的考慮，進而沒有注意到在預警機制中，防止降雨的滲入才是降低地表自然災害發(fā)生的重要基礎。

2.2 理論模型的推理

應用數學的發(fā)展，在一定程度上也擴大了數學統(tǒng)計方式的發(fā)展，使得數學統(tǒng)計逐漸朝著邏輯分析、數學模型等方式進行轉變，這對于礦山地質災害來說，也進一步拓展了滑坡地質災害的統(tǒng)計方法的多樣化。采取理論預警模型的方式進行預測，能夠在一定程度上克服數學統(tǒng)計方法對于降雨過程的描述過于單一化、片面化的缺陷，在當前階段，以孕災環(huán)境為主要建模基礎和以降雨生態(tài)地質環(huán)境耦合這兩種方式進行建模較為常見，也已經取得了一定的成效。

2.2.1 孕災地質環(huán)境建模

在實際的礦山地質災害預警工作中，可以結合不同地區(qū)的實際情況，對于降雨的時間、強度、降雨間隔等因素進行調整，進而建立起孕災環(huán)境與降雨過程之間的一個動態(tài)模型，隨后采取這一模型對于臨界降雨量進行統(tǒng)計和預測。除此之外，還可以對于大氣壓變化、降雨量變化、預警方程等因素進行調整，采取聯(lián)合概率模型對于礦山地質災害進行預警。在這一模型的建設和運行過程中，還可以引入一些特殊的檢驗方式，如卡方檢驗、假設推理等方式，對于地質環(huán)境條件、誘發(fā)因素、形成過程等方面的因素進行獨立分析。我國相關的專家學者曾經對于甘肅地區(qū)、云南地區(qū)的降雨與礦山地質災害之間進行建模分析，對于不同地區(qū)的時空分布狀態(tài)、降雨的誘發(fā)主導因素等進行比較分析，建立起了有效的降雨模型。采取這一模型的預測方式，不但充分明確了降雨強度、持續(xù)時間、降雨間隔等因素對于地質災害的誘發(fā)性，另外也明確了降雨的入滲、地下水的條件等因素，在很大程度上也是誘發(fā)礦山地質災害發(fā)生的重要因素。采取這一預測模型，還可以對于一些小范圍地區(qū)的自然災害發(fā)生情況進行預警，相對來說具有較強的精度和實用性。

但是這一建模的方式也存在著一定的不足，盡管在這一方式建立的時候是基于降雨的數據、地區(qū)的自然氣候背景條件，并且采取了二元統(tǒng)計的方式進行建模，但是地質背景條件方面的考慮不足，在一定程度上降低了這一預測模型的準確性。

2.2.2 以生態(tài)環(huán)境為模型

以地區(qū)的孕災環(huán)境為單一的考慮方式，在一定程度上造成了預測結果的片面性和主觀性，對于西北地區(qū)的植被影響因素、降雨入滲過程等方面的考慮不夠充分，這樣就容易造成了預測的準確性缺失，進而影響了這一方式的實際應用價值。為了進一步完善這一預警模型，加強對于礦山地質災害預警的準確性，進一步將生態(tài)環(huán)境因素帶入其中進行觀察和比較，之后綜合考慮進行建模，這樣才能夠保證這一方式的實用性能。對于西北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境進行建模考察，需要對于這一地區(qū)的植被種類、生長狀況等生態(tài)環(huán)境進行調查和分析，在此基礎上，結合不同礦區(qū)的地質背景，建立地質災害預測模型，這樣的方式能夠在更大程度上提升預測的準確性。但是在這一模型建立和考察中需要注意不同季節(jié)植被的生長狀態(tài)，這也是造成礦山地質災害發(fā)生的重要原因之一。相關的學者采取這一模型對于我國西北地區(qū)的地質災害發(fā)生情況進行預測和分析，結合不同季節(jié)的降雨強度、降雨閾值、降雨時間、植被類型、植被狀態(tài)、地下水情況等方面的因素建立了生態(tài)環(huán)境模型，提升了礦山地質災害預警的準確性和有效性。

3 總結

總的來說，對于我國西北地區(qū)礦山地質災害產生的原因進行調查和分析，不但具有較高的社會效益，提升人民的生活質量；而且也具有較大的經濟效益。通過采取合理的方式對于不同礦區(qū)發(fā)生地質災害進行監(jiān)測和預警，能夠為礦企對于礦山地質災害的預警、治理體系進行完善提供幫助。