1、地质环境监测现状
目前，我国已经开展的地质环境监测工作，包括地下水动态监测、地质灾害监测、矿山地质环境监测和水土地质环境监测等。除地下水动态监测已连续开展了60余年外，其他监测主要是1999年实施国土资源大调查以来陆续部署和开展的。
一、地下水地质环境监测现状
国土资源部(原地质矿产部)系统的地下水监测始于20世纪50年代初期，是我国最早开展地下水监测的专业部门。目前已基本形成了“国家—省—地(市)”三级地下水动态监测网，基本掌控了全国主要平原、盆地和223个开采地下水的主要城市的地下水超采和污染情况。
1999年以来，地下水监测主要在地下水环境的日常监测、示范区自动化监测和监测数据采集与处理方面，开展了卓有成效的工作。截至2013年年底，全国共有各级各类地下水监测井(点)16 570个，监控面积近100万km2，其中包括长期观测井(点)10 906个，统测点5664个。在10 906个长期观测井(点)中按监测井(点)级别统计，国家级点2231个，省级点7425个，地市级点1250个；按监测井(点)监测要素统计，水位流量监测点8515个，水质监测点4778个；按监测手段统计，人工监测点9293个，自动监测点1613个。在2231个国家级长期监测井(点)中水位流量监测点2000个，水质监测点800个。监测点在全国31个省(区、市)均有分布，监测的重点地区是黄淮海平原、松辽平原、三江平原、关中盆地、银川平原、柴达木盆地、长江三角洲、山东半岛、江汉平原、成都平原、河西走廊、山西六大盆地、神木能源开发区和全国217个开发利用地下水的城市及主要大中型地下水水源地等区域。具有监测系列长、积累资料较丰富等特点。
通过北京平原区、济南岩溶泉域、新疆乌鲁木齐流域3个国家级地下水监测示范区的建设与运行，在水位监测网、水质监测网优化的理论和方法、监测设施保护、自动化监测设备的选型、监测信息的自动化传输设备研制、监测信息的实时发布系统、大型地理信息系统的应用等方面基本形成了一套适合我国国情的技术方法体系。
为加强全国地下水监测工作，中国地质环境监测院与水利部水文局共同向国家发展和改革委员会申请“国家地下水监测工程”，2014年7月22日，国家发展和改革委员会已经正式批复监测工程可研性研究报告，要求中国地质环境监测院与水利部水文局编制工程设计后正式实施建设工作。国家地下水监测工程共建设20 401个国家级地下水监测井，全部实现水位、水温数据的自动采集和自动传输，全部可以采集水样开展水质监测。其中，中国地质环境监测院建设10 103个，水利部水文局建设10 298个。
国家地下水监测工程建成后，结合现有监测站网，可形成比较完整的国家级地下水监测站网，实现对全国地下水动态的有效监测，以及对大型平原、盆地及岩溶山区地下水动态的区域性监控和地下水监测点的实时监控；为各级领导、各部门和社会提供及时、准确、全面的地下水动态信息，满足科学研究和社会公众对地下水信息的基本需求，为优化配置、科学管理地下水资源，防治地质灾害，保护生态环境提供优质服务，为水资源可持续利用和国家重大战略决策提供基础支撑，实现经济社会的可持续发展。
二、突发性地质灾害监测现状
“六五”至“九五”期间，突发性地质灾害监测主要在三峡等典型地区以零星的“点”(单体)监测为主。1999年以来，在长江三峡库区、四川雅安、江西、西气东输工程重点地段和青藏铁路等沿线陆续部署了区域地质灾害监测。
自1998年以来，通过国土资源大调查中的地质灾害调查与区划和每年汛期地质灾害巡查工作。全国已在2020个县(市)建立了崩塌、滑坡、泥石流群测群防监测点27万多处，初步形成了县、乡、村、监测人四级地质灾害群测群防网络体系；与三峡工程同步，建立了库区地质灾害专业监测网，在四川雅安、重庆巫山、云南哀牢山等地建立了10余个不同类型的国家级地质灾害监测预警示范区。2003年以来，汛期地质灾害气象预警预报工作从全国和30个省(区、市)，陆续推进到323个市(地、州)、1741个县(市、区)。针对中国国情，研发出多种小型、简易、高效的地质灾害群测群防监测预警装置，在全国推广20万套。
突发性地质灾害专业监测以人工定期监测为主，自动监测为辅。监测类型以滑坡为主。监测内容包括地表和深部变形监测、地下水动态监测、物理与化学场监测、诱发因素监测及宏观现象监测。
隐患点单体监测方法以人工现场用精密仪器测量地表位移、地表裂缝和深部位移为主；监测手段主要有地表和地下位移监测、全站仪自动监测、GPS监测、地下水动力监测和雨量监测等。监测频率正常情况下为每月1次，在汛期根据降水和滑坡变形情况增加至每5～10天1次。
地质灾害群测群防监测方法主要为简易人工监测，监测内容主要是观测地质灾害隐患点地表位移的动态变化情况，监测方法以宏观迹象巡查和地表位移测量为主；监测手段以简易皮尺测量和巡视目测为主。监测频率一般汛期为5天1次，非汛期10 天1次，大、暴雨期为1 天1次甚至实时观测。
汛期地质灾害巡查巡测是31个省(区、市)地质环境监测机构每年汛前、汛中、汛后对区内的重大地质灾害隐患区开展的实地巡查巡测，目的是了解已有地质灾害隐患的危险状况。
三、地面沉降监测现状
我国中东部平原和滨海地区广泛存在地面沉降、地裂缝等缓变性地质灾害。20世纪20年代上海就发现了地面沉降，系统监测始于1962年。通过50多年的努力，在长江三角洲、华北平原和汾渭盆地3个地面沉降与地裂缝重点地区，初步建立了由基岩标、分层标、大地水准测量网、GPS观测网、地下水动态监测网和监控中心等组成立体监测网络体系。为政府正确决策地下水开采量，采取有效控沉措施，保障城市规划、建设和现代化管理，做出了重要贡献。并启动了上海、浙江和江苏3 省(市)联席会议机制。
地面沉降监测工作内容较为广泛，主要包括精密水准测量、基岩标和分层标观测、GPS 测量、InSAR测量和地下水动态观测。
监测手段：水准测量采取人工测量方式。分层标采取人工和自动化相结合的方式进行。面积水准测量频率：每年1次。分层标测量频率：人工监测频率为每月1次；自动化监测频率为实时监测。
在长江三角洲和华北平原等地区，随着水准测量精度的提高和GPS关键技术的不断改进，运行结果显示，地面沉降监测精度在进一步提高，较客观地反映了地面沉降现状特征。其监测技术、信息处理及社会化服务已经达到了较高的专业水平。
四、矿山地质环境监测现状
我国矿山地质环境监测及研究工作始于20世纪50年代，开滦“黑鸭子”观测站的建立标志着我国矿山地质环境监测及其研究的开始。其后，开滦、抚顺、阜新、大同、焦作、淮南、平顶山等矿区先后建立了一批岩层与地表移动观测站。
2008年，中国地质环境监测院在湖南冷水江锑矿区、湖北大冶多金属矿区和黑龙江七台河煤炭矿区开展了矿山地质环境监测试验，在矿山地质环境监测的监测网布设、监测项目确定、监测频率规定、监测数据采集和处理分析等方面积累了较丰富的经验。
五、水土地质环境监测现状
水土地质环境监测采用区域监控、重点监控和问题监控相结合的方式，已启动“长三角”、苏锡常、保定-沧州3个示范区的监测工作，上海和天津的省级浅表层水土环境监测工作也已启动。
六、地热监测现状
全国地热资源监测工作开展的相对比较零散，监测工作以天津、福建、广东、海南、陕西、安徽、宁夏等省(区、市)为主，获得的地热监测数据资料为有效利用地热资源，推动地方特色经济发展提供了决策依据。
综上所述，地质环境监测工作是从无到有，从小到大，从不完善到逐步完善，由被动转向主动的过程。由于起步不同，地下水监测相对历史长、控制面稍广，但尚不完善；地质灾害监测，群测群防监测点覆盖面广、专业监测不足，起步晚；矿山地质环境监测与地质遗迹监测尚处在起步阶段，但都为经济社会发展提供了支持。虽然各专业监测近十几年来都有了较好的起步，但是，目前仍存在着监测网部署规模不够、布局不合理、监测设施老化、监测点毁坏、监测手段落后等问题。有些问题已经严重制约了地质环境监测工作的有效开展，制约了地质环境监测成果效益的发挥，从而制约了整个地质环境监测事业的发展，因此推进地质环境监测工作已经到了非常紧迫的阶段。
2、滑坡预测预报模型与方法
文献资料显示，目前，对于滑坡预测预报，国内外学者已先后提出了约40种滑坡预测预报模型和方法。表4.3为现有的具有代表性的滑坡定量预报模型和方法一览表。这些滑坡预测预报模型主要是随着数学的发展阶段而提出的相应模型，具体包括确定性预报模型、统计预报模型、非线性预报模型三类。确定性模型是把有关滑坡及其环境的各类参数用测定的量予以数值化，用数学、力学推理或试验方法，对滑坡的稳定性或发生事件做出明确的判断。统计预报模型主要是运用现代数理统计的各种统计方法和理论模型，着重于对现有滑坡及其地质环境因素和其外界作用因素关系的宏观调查与统计，获得其统计规律，并用于拟合不同滑坡的位移-时间曲线，根据所建模型进行外推预报。非线性预报模型是引用了对处理复杂问题比较有效的非线性科学理论而提出的滑坡预报模型。
表4.3 滑坡预测预报模型和方法一览表
续表
大量的滑坡预测预报实例表明，尽管表4.3罗列了近40种滑坡预测预报模型和方法，但真正能在实际滑坡预测预报时可操作性和可靠性均较好的预测预报模型和方法并不多。本手册推荐了几种适合于常用的、且具有一定可操作性的滑坡中长期和短临预报模型和方法。
4.6.2.1 滑坡中长期预测预报模型与方法
A.基于极限平衡理论的稳定性评价与预测
斜坡的变形破坏是一个复杂的地质力学过程。在这个发展演化过程中，伴随着变形的不断发展，斜坡的稳定性不断降低。描述斜坡稳定性的具体指标为稳定性系数，可以通过极限平衡理论的多种稳定性计算方法作定量计算。因此，斜坡的稳定性系数可以作为斜坡中长期预测预报的一个重要指标。不过，斜坡的稳定性只能从宏观上反映斜坡的演化阶段，不能直接计算和预测预报滑坡的具体时间。
B.基于数值模拟的GMD数值预报
斜坡的变形破坏是一个复杂的地质力学过程，也是一个变形从量变的积累到质变的发生过程。这个过程最大的特点就是伴随着坡体的形成和变形的发生，坡体内部的潜在滑动面逐渐孕育，“损伤”逐渐累积，强度逐渐降低，这是一个量变的过程；当变形发展到一定程度后，潜在滑动面的“损伤”累积所导致的强度降低已经维持不了坡体的稳定性，从而导致滑动面的累进性贯穿，发生质变，滑坡形成。
欲对上述斜坡发展演化过程进行较为准确的描述，可通过建立斜坡的地质模型，结合变形破坏的力学机理分析和实际位移监测数据，建立描述斜坡变形破坏过程的数值预测模型。这种模型可将地质（G）-力学机理（M）-变形（D）三者有机耦合，并从本质上阐明通常利用各种手段监测到的滑坡外在表现所代表的滑体变形和失稳的地质-力学机理内涵，我们称其为GMD模型。依托于GMD模型，通过数值模拟等手段对时间的进一步延拓和条件的改变，进行现今变形稳定性的评价和今后发展趋势的预测，因此，我们将这种滑坡预报方法称为GMD数值模型预报。
C.斜坡发展演化趋势的外推预测（回归分析、神经网络）
在斜坡演化的各个阶段，随时通过对已有的监测数据进行外推，预测今后的发展演化趋势，是滑坡预测预报的常用做法。从数学的角度讲，外推预测主要有两种做法：一种为利用函数表达式（如多项式、指数函数等）对已有监测数据进行回归拟合，构建斜坡演化的回归方程，并据此进行外推预测。另一种为人工神经网络方法。神经网络方法主要是模拟人类分析和解决问题的思路和工作方式，首先构造一个由多个神经元组成的网络系统，用此模拟人脑的神经细胞。通过对已有监测数据的“学习”并将学习结果存储“记忆”，然后根据新的要求，实现联想预测。实践结果表明，对于规律性较强的监测数据，神经网络具有较强的外推预测能力。
但是，仅对监测数据进行外推预测，是不能直接确定滑坡发生时间的，这就需要根据滑坡发生时监测曲线的一些基本特征或与外推预测方法的配套判据等的配合，才能预报滑坡发生时间。
D.滑坡发生时间预报的黄金分割数法
黄润秋、张倬元等人通过对国内外数十个岩体失稳实例的位移观测曲线进行研究和统计分析发现，斜坡随时间发展演化的三阶段曲线中，线性阶段所用的时间与线性和非线性阶段所用时间的总和之间呈黄金分割数关系。具体可用下式表示：
三峡库区滑坡灾害预警预报手册
式中：T1——斜坡演化过程中线性阶段的历时；
T2——非线性阶段的历时。
监测资料表明，斜坡演化的三阶段理论不仅仅适用于变形，也适用于能反映斜坡发展演化状态的其他状态变量，如声发射频率等。斜坡演化过程中的黄金分割数具有一定的普适性。对于变形曲线而言，上式中的线性阶段对应于等速变形阶段，非线性阶段对应于加速变形阶段。因此，黄金分割数法可表述为：斜坡演化过程中等速变形阶段历时是等速变形阶段与加速变形阶段总历时的0.618倍。因此，如果有自斜坡等速变形以来的监测数据，一旦斜坡演化进入加速变形阶段，便可利用黄金分割数法概略地估算滑坡滑动时间，可以不必等到斜坡进入加加速阶段才进行预测预报。
从另一方面讲，如果斜坡演化还未进入加速变形阶段，要预报滑坡发生的具体时间是很难的，甚至是不可能的，这一点已被非线性科学理论中的最小熵产生原理所决定。
4.6.2.2 短期临滑预测预报模型与方法
A.斋藤迪孝预报模型
日本学者斋藤迪孝提出，当坡体进入加速变形阶段后，可根据位移-时间曲线进行预报。取斜坡位移-时间曲线上三个点t1，t2，t3，使其t2-t1和t3-t2两段之间的位移量相等，滑坡发生破坏时间tr的计算公式为：
三峡库区滑坡灾害预警预报手册
斋藤迪孝法仅适合于滑坡进入加速变形阶段后的时间预报。式（4.13）也可用如图4.21所示的作图法直接求出滑坡发生的时间tr。图中，MM′、NN′为以A2为圆心的圆弧。
B.灰色系统预报模型
灰色系统理论是我国著名学者邓聚龙教授1982年创立的一门新兴横断学科，它以“部分信息已知，部分信息未知”的“小样本”“贫信息”不确定系统为研究开发对象，主要通过对“部分”已知信息的生成、开发、提取有价值的信息，实现对系统运行行为的正确认识和有效控制。灰色预报模型的基本思想是把滑坡看作一个灰色系统，依据滑坡随时间变化的监测时序数据，通过适当的数据处理，使之变为一递增时间序列，然后用适当的曲线逼近，以此作为预报模型对系统进行预测预报。灰色系统预测模型的具体建模过程和方法，参考附录1.1。
图4.21 根据加速变形阶段曲线推算滑坡发生时间图解（斋藤迪孝法）
M.t1与t2的中点；N.t1与t3的中点
C.Verhulst预报模型
基于滑坡的变形、发展、成熟和破坏的过程与生物繁殖、生长、成熟、消亡的发展演变过程具有相似性，德国生物学家费尔哈斯（Verhulst）1837年提出了一种生物生长模型，即Verhulst模型。晏同珍等（1988）考虑到滑坡的演变也有一个变形、发展、成熟到破坏的过程，二者在发展演变上具有相似性。于是将这一模型引进到滑坡的变形和时间的预测预报中。Verhulst的基本原理和建模过程，参考附录1.2。
3、滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报
气象因素是诱发滑坡、泥石流等地质灾害的关键因素，开发基于Web-GIS和实时气象信息的实时预警预报系统，实现地质灾害实时预警预报与网络连接的地质灾害预警预报与减灾防灾体系，对可能遭受的地质灾害进行实时预警预报，及时广泛地发布预警信息，有利于实现科学高效、快速地开展灾害防治，从而最大限度地减少灾害损失，保护人民生命财产安全，变被动防治为主动防治地质灾害。
一、滑坡、泥石流地质灾害气象预警预报的主要依据
区域地质灾害（滑坡、泥石流等）空间预测主要是圈定地质灾害易发区，也就是前面论述的地质灾害危险性评估与区划。在区域地质灾害空间预测的基础上，结合实时的气象动态信息，分析研究滑坡、泥石流等地质灾害的主要诱发因素，研究同一地质环境区域，在不同气象条件下发生地质灾害的统计规律和内在机理，通过确定有效降雨量模型、降雨强度模型、降雨过程模型的临界阀值，建立基于实时动态气象信息的区域地质灾害预警预报时空耦合关系，从而对区域性的滑坡、泥石流等地质灾害进行危险性时空预警预报。
根据研究区域的地质条件、灾害调查情况、气象条件等，划分地质灾害易发区等级，统计已发生滑坡、泥石流等地质灾害与有效降雨量、24小时降雨强度的相关性，确定出不同易发区不同等级的临界降雨量（I、II），作为判别分析的阀值，确定降雨量危险性等级。降雨量小于I级临界降雨量的为低危险性，降雨量介于Ⅰ－Ⅱ级临界降雨量之间的为中危险性，降雨量大于II级临界降雨量的为高危险性。
将各单元的有效降雨量与临界有效降雨量进行对比，确定出各单元的降雨量危险性等级，将降雨量危险性等级和地质灾害易发区等级进行叠加，叠加结果见表3－4和图3-2，对应于4个不同的易发区把地质灾害预警预报等级划分为5级：其中，3级及3级以上为预警预报等级，5级为预警预报区的最高等级，1级和2级为不预警区，不同的预警预报等级采用不同的颜色予以表示。3级预警区是指应加强对灾害点的监测地区；4级预警区是指应密切加强对灾害点监测的地区，采取一定的防范措施；5级预警区是指应全天对灾害点进行监测，直接受害对象尤其是住户和人员在必要时应该采取避让措施。在预警预报中，3级为注意级，4级为预警级，5级为警报级。
表3-4 地质灾害预警区等级划分表
图3-2 区域地质灾害宏观预警构建思路示意图
我国自2003年开展全国地质灾害气象预警预报工作以来，一些专家学者就致力于预警预报模型方法的研究与探索，主要经历了两个阶段。
第一阶段，2003～2006年，采用的是第一代预警方法，即临界雨量判据法。该方法的主要原理是根据中国地貌格局、地质环境特征及其与降雨诱发型崩滑流地质灾害关系统计分析结果，以全国性分水岭、气候带、大地构造单元和区域地质环境条件，进行一级分区；以区域分水岭、历史滑坡泥石流事件分布密度、地形地貌特征、地层岩性、地质构造与新构造运动、年均降雨量分布等，进行二级分区；将全国划分为7个预警大区、74个预警区；并分区开展历史地质灾害点与实况降雨量之间的统计关系，确定各预警区诱发滑坡泥石流灾害的临界雨量，建立预警预报判据模板（图3-3）；利用全国地质灾害数据库和县市调查信息系统中的地质灾害样本和中国气象局提供的降雨资料，通过统计分析，确定地质灾害发生前的1日、2日、4日、7日、10日和15日的临界雨量作为判据模板，建立地质灾害气象预警预报模型，开展地质灾害预警预报。
图3-3 预警预报判据模板
第二阶段，即第二代预警方法。2006～2007年，“全国地质灾害气象预警预报技术方法研究”项目设立，开展了全国地质灾害气象预警预报方法升级换代的研究工作。刘传正教授提出了地质灾害区域预警理论的三分法，即隐式统计预报法、显式统计预报法和动力预报法；并提出了显式统计预警方法（称为第二代预警方法）设计思路。该方法改进了第一代预警方法中仅依靠临界过程雨量方法的局限，实现了临界过程降雨量判据与地质环境空间分析相耦合。2007年该项工作取得初步研究成果，经完善后已在2008年全国汛期预警工作中正式使用。
根据地质灾害区域预警原理和显式预警系统设计思路，具体预警模型建立过程如下：
（1）地质灾害预警分区。将全国分为7个预警大区，分区建立预警模型。
（2）地质灾害气象预警信息图层编制。充分考虑地质灾害发生的地质环境基础信息、地质灾害历史发生实况等，共编制预警信息图层30个。
（3）地质灾害潜势度计算。探索一条计算地质灾害潜势度的计算方法，根据历史地质灾害点分布情况，采用不确定系数法计算地质环境CF值、采用项目组创新提出的权重确定法确定权重，从而计算地质灾害潜势度。
（4）统计预警模型建立。以10km×10km的网格进行剖分，将地质灾害潜势度、历史灾害点当日雨量、前期雨量作为输入因子，地质灾害实发情况作为输出因子，采用多元线性回归方法，建立预警指数计算模型，从而确定预警等级。
二、美国旧金山湾滑坡泥石流气象预警系统
目前世界上滑坡泥石流灾害气象预警主要是依据美国旧金山湾滑坡泥石流预警系统提出的临界降雨阀值的方法。该系统在1985年至1995年期间运行了10年，后因种种原因被迫关闭。它是世界上运行时间最长的滑坡泥石流预警系统，其经验值得思考。
Campbell从1969年开始研究洛杉矶滑坡发生机制，1975年提出了建立基于国家气象局（NWS）降雨预报和（前多普勒）雷达影像的洛杉矶泥石流预警系统的设想。Campbell指出，泥石流预报还是可能的，可通过降雨强度和持续时间的监测，并与根据降雨-滑坡发生概率的关系所建立的临界值进行比较，进行泥石流灾害等级的等级预报。一旦超过临界值，就要对居住在山脚下的居民发出预警，撤离危险地，最大程度地减少灾害损失。Campbell提出的泥石流预警系统由以下方面构成：①雨量计观测系统，记录每小时的降雨量；②具有能够识别暴雨地区降雨强度中心的气象编图系统；将降雨数据标绘在地形（坡度）图及相关滑坡影响图上；③实时采集数据和预警管理和通讯网络。
1982年1月初，灾难性暴雨袭击了旧金山湾地区，引发了数以千计的泥石流及其他类型的浅层滑坡。经济损失达数百万美元，25人死亡。尽管该地区的人们得知暴雨预报，但并没有得到任何关于滑坡、泥石流的警报。尽管Campbell提出的建议没有在旧金山湾地区得以实施，但1982年的这场灾难性事件使得建立泥石流预警系统变得十分紧迫和必要。
图3-4 加州La Honda的泥石流降雨临界线
Cannon和Ellen(1985)建立了加州La Honda的泥石流降雨临界线(图3-4）。他们用年均降雨量（MAP）对临界降雨持续时间和临界降雨强度进行了修正（标准化），即将临界降雨强度修正为临界降雨强度/年均降雨量（MAP）。他们建立的滑坡降雨临界值是旧金山湾地区泥石流预警系统的基础。1986年2月旧金山湾地区连降暴雨，美国地质调查局和国家气象局联合启动了泥石流灾害预警系统，通过NWS广播电台系统发布了两次公共预警。这是美国首次发出的泥石流灾害预警。该次暴雨引发了旧金山湾地区数以百计的泥石流，造成1人死亡，财产损失达1000万美元。如果不是预警系统的准确预报，损失将会更加严重。
1986年的泥石流灾害预警是根据Cannon和Ellen（1985）确定的经验降雨临界值发布的。1989年Wilson等人在该经验降雨临界值的基础上，建立了累积降雨量/降雨持续时间关系曲线，对不同的规模和频率的泥石流确定不同的临界值降雨量。据此USGS滑坡工作组进行泥石流灾害预报。
Wilson自1995年一直研究困扰早期滑坡预警系统的泥石流降雨临界值强烈受局部降水条件（地形效应）影响的难题。
如前所述，Cannon（1985）建立的旧金山湾地区的区域泥石流降雨临界值，试图用长期降雨量（MAP）来修正地形效应的影响。MAP是用来描述长期降雨气候条件最常用的参数，可从标准气象图中获得。Cannon建立MAP标准化临界值，是滑坡预警系统的主要技术基础。然而，正如Cannon本人所说，在早期滑坡预警系统运行过程中，发现降雨少的地区ALERT系统的雨量数据会产生“假警报”，反映了MAP标准化会出现低MAP地区的不一致性问题。后来Wilson（1997）将旧金山湾地区的MAP标准化方法应用到南加州和美国太平洋西北部地区，出现了明显的低估或高估降雨临界值的问题。
降雨量作为参数实际上反映了暴雨规模和频率两个综合作用过程。美国太平洋西北部地区降雨量频率高但每次降雨量小，导致年均降雨量大；而南加州地区则降雨频率小但每次降雨量大，结果是年均降雨量小。年均降雨量标准化方法应识别出那些“极端”的降雨事件，即降雨量远远超过那些频率高但降雨量小的暴雨事件。因此，对于估计泥石流降雨临界值来说，单个暴雨的规模要比降雨频率重要得多。
长期的气候作用使斜坡本身达到了一种重力平衡状态，即斜坡入渗与蒸发及地表排水之间达到了平衡。这种长期的平衡作用过程可能包含着无数已知和未知的机制。斜坡土壤的岩土工程性质、地表排水率及水网分布、本土植被都可能对局部气候产生影响。Wilson用日降雨规模—频率分析，重新检查了年均降水量标准化临界值的不一致性。在年均降雨量低的旧金山湾地区，泥石流的降雨临界值高于MAP标准化的预测值。Wilson提出了参考的泥石流降雨临界值，这有益于研究降雨与地表排水之间的相互作用。Wilson的研究表明，5年暴雨重现率可以代表降雨频率与侵蚀率的优化组合关系。对三个具有明显不同降雨气候模式的不同地区（南加州洛杉矶地区、旧金山湾地区、太平洋西北部地区），采集了触发致命泥石流灾害事件的历史雨量数据，建立了（引发广泛泥石流发生）历史上触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与参考降雨值（5年暴雨重现值）之间的关系曲线（图3-5）。该关系曲线可用来估计泥石流的降雨临界值，与Cannon的MAP标准化降雨临界值相比，特别是可以在更加可靠点的范围内通过插值估计出特定地点（特别是受地形效应影响的山区）的临界值。
图3-5 历史触发大范围泥石流的24小时峰值暴雨降雨量与
尽管旧金山湾地区的滑坡泥石流气象预警系统在1995年关闭了，但自1995年以来没有停止对降雨/泥石流临界值方面的研究。这些研究加深了对降雨、山坡水文条件、长期降雨气象条件和斜坡稳定性之间相互作用的认识，这将为旧金山湾地区乃至世界其他地区的滑坡气象预警工作奠定很好的科学基础。
三、降雨监测与预报
旧金山湾地区滑坡预警系统运行的十年间，当地NWS的天气预报主要依靠1987年2月发射的气象卫星GOE-7（1997年被GOES-10所取代）。每隔30分钟，GOES气象卫星传送覆盖从阿拉斯加湾至夏威夷的北美西海岸云团图像。根据这些图像，当地NWS可以估计出大暴雨的速度、方向和强度。图像中的红外波谱图像还能指示云团的温度，它是估计降雨强度的重要信息。另外，地面气象观测站可获得大气压、风速、温度、降雨数据，与卫星气象数据雨季NWS国家气象中心提供的长期天气趋势预报信息相结合，当地NWS天气预报办公室综合分析这些数据，准备和提供定量天气预报（QPT），一天发布两次加州北部和南部地区未来24小时天气预报。
雨量监测（ALERT）系统能远距离自动采集高强度降雨观测数据，并将数据传送到当地实时天气预报中心。到1995年，旧金山湾地区ALERT系统已建立了60个雨量观测站点（图3-6）。尽管每个站点的建立得到了NWS的支持，但每个站点的设备购买、安装和维护则由其他联邦、州和地方政府机构负责。从1985年到1995年滑坡预警系统运行期间，USGS一直负责维护设在加州Menlo公园的ALERT接收器和数据处理微机系统。
要评估即将到来的暴雨是否会引发泥石流灾害，要考虑两个临界值：①前期累积降雨量（即土壤湿度）；②临近暴雨的强度和持续时间的综合分析。为此，USGS滑坡工作组在La Honda研究区安装了浅层测压计，并对土壤进行了监测。如果测压计首先显示出对暴雨的强烈反应，即认为已达到前期临界值。通常冬至后需几个星期的时间才能使土壤湿度超过前期临界值，之后要随时关注暴雨强度和持续时间是否足以触发泥石流灾害。
图3-6 1992年旧金山湾滑坡预警雨量监测系统—ALERT
四、泥石流灾害预警的发布
当暴雨开始时，开始监测降雨强度，估计暴雨前锋到来的速度。根据观测的降雨量，结合当地NWS的定量降雨预测（QPF）；与建立的泥石流降雨临界值进行对比分析，确定泥石流灾害的类型和规模。NWS和USGS的工作人员共同参与该阶段的工作，向公众发布三个等级的泥石流灾害预警：即①城市和小河流洪水劝告（urban and small streamsflood advisory）；②洪水/泥石流关注（flash-flood/debris-flow watch）；③洪水/泥石流警报（flash-flood/debris-flow warning）。在1986年至1995年间，多次发布了不同级别的泥石流灾害预警。
五、小结
滑坡和泥石流灾害的危险性预测主要是通过灾害产生条件分析，预测区域上或某斜坡地段将来产生滑坡泥石流灾害的可能性，圈定出可能产生滑坡泥石流灾害的影响范围及活动强度。滑坡泥石流灾害危险性预测的指标体系结构层次如图3-7所示，根据滑坡泥石流灾害危险性预测的研究对象的差异性，可从三种研究尺度建立滑坡泥石流灾害危险性预测指标体系。
图3-7 地质灾害空间预测指标体系结构层次图
区域性滑坡泥石流灾害危险性预测就是通过分析滑坡泥石流灾害在区域空间分布的聚集性及规律性，圈定出滑坡泥石流灾害相对危险性区域，从而为国土规划、减灾防灾、灾害管理与决策提供依据。不同的预测尺度对应于不同的勘察阶段和研究精度。滑坡泥石流灾害危险性区划对应于可行性研究阶段，要求对拟开发地域工程地质条件的分带规律进行初步综合评价，确定滑坡泥石流灾害作用发生的可能性及敏感性，提交的成果是区域工程地质条件综合分区图和地质灾害预测区划图。
4、四川雅安峡口滑坡监测
一、地质环境背景
峡口滑坡位于四川省雅安市雨城区以北约10km处陇西河左岸，行政区划属陇西乡峡口村一、二组，地理位置东经103°00′46″，北纬30°03′40″，面积约1.5km2，海拔970～750m，属低山丘陵地貌。滑坡体地处吴家山背斜的北西翼，并靠近背斜核部，地层由第四系坡积碎石土及白垩系夹关组(K2j)、灌口组(K2g)和天马山组(K1t)的紫红色软硬相间的砂岩与泥岩互层构成。滑坡地处顺坡向，同时斜坡体上堆积了大量的崩坡积物。由于坡体前后缘高差大，斜坡体上松散堆积物具有较高的势能。松散层物质为紫红色碎块石土，其中黏土含量高的层位易形成软弱结构面，从而形成软硬相间的结构；另外，基岩和松散堆积物的接触面也是一个软弱结构面。这些结构面倾角都在30 °左右，基本平行于斜坡面，构成潜在的滑移面。
峡口滑坡由3种状态的老滑坡、新滑坡、蠕变体组成，并在同一斜坡上出现3种不同性质的破坏方式，而每次滑动后又都保留了较完整的滑坡形态。老滑坡时代不明，历史上可能发生过多次不同程度的活动，并保留了完整圈椅环形地形，滑体上有三级残留台地。自1978年因在滑坡前缘——陇西河床中大量采石，斜坡坡脚开始出现变形，小规模崩滑体时有发生。1981年在暴雨山洪的冲刷淘蚀下诱发老滑坡局部复活，这是在老滑体上复活产生的新滑塌体，而复活的堆积体堵断了陇西河，形成堆积石坝。经过1981年滑坡复活后，1995年雨季开始，新滑坡体局部出现不同程度的蠕滑变形，前沿公路发生局部位移，前缘堡坎被破坏，时常发生临时交通中断，具有典型的继发性特征，不排除滑坡将逐渐复活的可能。由于峡口滑坡方量巨大，滑坡前缘为峡谷地貌，一旦发生滑坡，对附近居民、陇西河、雅碧公路将会造成极大威胁，进而威胁陇西河下游的雅安市主城区的安全。
二、监测布设
从2001年开始，对峡口滑坡开展了多个项目的监测工作，在新滑坡上选取两个纵剖面，布设深部位移监测点6个，裂缝位移监测点3个，GPS监测点33个，地下水监测点6个，降雨量监测点1个，岩土体含水率监测点2个。通过地表形变、地下形变、降雨量和岩土体含水率监测，可全面掌握滑坡的变形状况，建立综合监测预警系统。主要采用的仪器设备见表7-2，布设示意图如图7-1所示。
表7-2 峡口滑坡监测设备及监测频率
图7-1 峡口滑坡监测设备布设示意图
除了表7-2中所列仪器设备，还使用了GPRS、北斗卫星等技术进行了自动化监测系统构建和监测数据的实时传输。
三、监测的实施和结果
现以近年监测数据简要说明滑坡监测效果。
1.降水量监测
由降水量监测(图7-2)可知，峡口滑坡2012年度的总降水量约1927mm，7～9月降雨约1000mm，占全年降水量的一半以上；降水量最为集中的一次降水过程为8月17～20 日，累计降水量约285mm。
图7-2 2012年度峡口降水量累计曲线
2.深部位移监测
2010年12月至2012年12月底对峡口滑坡中部的ZK5钻孔进行了监测(图7-3)。
图7-3 监测人员在峡口滑坡监测深部位移
由峡口滑坡ZK5钻孔不同深度位移监测曲线(图7-4，图7-5)可知，峡口ZK5钻孔位置滑带埋深为19～20m，从2010年12月到2012年年底，纵向(主滑方向)上总的位移量约70mm，其中从2010年12月至2011年7月变形较为缓慢；2011年7月底至10月发生较为迅速的变形，变形量约为20mm；之后到2012年7月都处于缓慢变形，变形量约为10mm；从2012年 7～10月发生较大变形，变形量为40mm；随后又趋于稳定。
图7-4 峡口滑坡ZK5孔纵向位移监测曲线
结合降水量监测(图7-2)可知，2012年7～9月本区域总降水量为1000mm，7月降水量达到500mm，8月17～20日累计降水量达到285mm(图7-6)。对比位移监测曲线可知在7～9月份发生了较明显的变形(图7-7)，可知该滑坡与降水量存在密切关系。并且由图7-7可知，在该地区当前3日累计降水量超过100mm时滑坡会出现明显变形。
图7-5 峡口滑坡ZK5钻孔不同深度位移监测曲线
图7-6 2012年降水量图
图7-7 测斜前3日累计降水量与ZK5孔深10m、18m处的位移对比图
3.含水率监测
在峡口滑坡上设置有土壤含水率仪，分别在距地表0.1m、1.1m安装有传感器，由监测曲线可知深部土壤含水率较为稳定，介于23%～25%之间，表层土壤含水率变化略大，介于20%～25%之间(图7-8)。
图7-8 峡口滑坡2011年土壤含水率监测曲线
4.GPS监测
布设了16个GPS监测点，利用双频GPS接收机对峡口滑坡开展了地表位移监测。数据经过处理后较好地掌握了滑坡运动的部位、运动方向和运动幅度。
5.TDR位移监测
在ZK5号钻孔埋设了TDR同轴电缆，并采用专用数据采集器采集TDR信号。采集3次，数据结果处理后如图7-9所示。
图7-9 峡口TDR位移监测图
通过对三次曲线进行对比，可以明显识别出变形的深度位于13～15m和29～32m。
裂缝监测和排桩全站仪监测曲线从略。
综上所述，峡口滑坡一直处于缓慢变形状态，监测到的最大变形量可达50～60mm/年。其滑动呈现以下特点：滑坡前部变形速度相对较慢，后部位移速度较快；滑坡滑动和降雨量密切相关，连续降雨超过100mm易发生滑动。
5、泥石流监测
一、监测项目
泥石流监测除需进行与滑坡、崩塌监测类似的地表变形、降水量、地声、岩土体含水率监测外，一般还要进行泥位监测和视频监测。
二、监测频率
泥石流监测频率与滑坡、崩塌监测类似，自动化监测一般每天1次，必要时可以加密(如强降雨过程)。人工监测一般每月2～3次，必要时可以加密，如强降雨过程。
视频监测为实时监控，如受传输手段限制的话可选择1～2h发送一次监测画面。
三、监测成果应用案例
由于受到“5.12”汶川地震的影响，四川省绵竹市清平乡岩体松动，诱发了大量的表层滑塌、崩塌、滑坡等灾害。为了应对严峻的地质灾害防治形势，地震后地方政府在文家沟等危险地段建设了以降水量监测为主的泥石流监测系统，并向当地群众开展了广泛的地质灾害防治知识的宣传培训及应急演练。2010年8月12日夜间至13日凌晨，连续8h降雨累计达227mm，诱发了450万m3土石倾泻而下，冲出文家沟，阻塞了绵远河，袭击了清平乡场镇，冲毁了大量房屋，在场镇中堆积了厚度超过2m的泥土、碎石。灾害来临前，地质灾害监测人员根据监测到的降雨数据和现场巡查的异常现象，判断泥石流即将发生，迅速报告乡镇政府，果断采取了紧急避让措施。最终，除在转移过程中躲避不及造成7人遇难外，当地5400名群众安全转移，伤亡代价降至最低。此次事件被认为是泥石流监测成果应用的一个典范，是成功预警泥石流灾害的一个样本。
此次灾害发生后，由于不利的地质地形条件依然存在，四川省组织建设了更为完备的泥石流监测系统。2012年5月，绵竹市清平乡文家沟、走马岭沟泥石流监测预警系统全面完成野外仪器部署和设备调试，开始投入试运行。监测预警系统采用遥测雨量站、远程视频、雷达泥位计、泥石流次声波仪、地下水渗透压力传感器等先进仪器设备完成野外监测信息的实时采集，并将监测信息通过光纤、GPRS信号、卫星等现代通信手段完成数据及图像的远程传输。实现与省汛期地质灾害防治应急指挥部值班单连、会商系统的无缝对接，其结果将有效提升泥石流灾害隐患的实时监测预警能力。
6、水库边坡研究
自从中国塘岩光滑坡和意大利瓦依昂水库滑坡发生后，水库滑坡问题得到了水利水电工程界和岩土工程界的高度重视，在水库选址、可行性论证及工程运营过程中，对该问题的研究力度都已大大加强。在大型水利水电工程中，水库滑坡，尤其是古老滑坡体的复活是一个普遍存在而且十分重要的问题，如李家峡水库的Ⅰ号和Ⅱ号滑坡，龙羊峡水库的龙西滑坡和查东滑坡，三峡工程库区的宝塔滑坡、百换坪滑坡、黄腊石滑坡、鸡扒子滑坡等。水库蓄水过程中，库水位涨落波动及其与暴雨复活作用下，这些滑坡体是否复活、复活的范围及复活后运动模式与动力学过程无疑是值得关心的问题，同时也是涌浪预测的基础。
水库滑坡可以分为两类：一类是在库区水岩作用影响下产生的滑坡；另一类是天然滑坡，无库水直接作用，但有时也可因水库移民开发区的人类工程活动而发生滑动或岸坡大型崩塌。水库滑坡的主要机制为滑动面的水理软化，以及滑动面上渗压增加所导致的有效应力降低。水库滑坡最重要的是软化，泥化，潜蚀，动、静水压力作用的影响。水库滑坡有两种：一种是库水位达到敏感水位后滑体内孔隙水压力分布达到新的平衡过程中产生的滑坡；另一种是发生在库水位消落，特别是快速消落期。库水位消落对斜坡稳定性的影响主要与岩土体的渗透性和孔隙度有关，库水位快速消落造成失稳有两方面的因素，一是不利的地下水梯度；另一是超孔隙水压力。此外，库水对滑坡体下部的侵蚀、库水位波动造成坡体内部的潜蚀与管涌等均对库岸稳定和滑坡体复活起到了积极的作用。
正因为水是滑坡发生过程中最活跃、最积极的因素之一，滑坡的水文作用研究在国际滑坡学界受到高度重视。地下水渗流方向对斜坡稳定有重要作用。暴雨入渗导致基质吸力减小而造成土体强度降低，从而导致了浅层滑坡的发生。地下水流造成斜坡土体中出现管涌现象，从而降低了土体的黏聚力而导致滑坡的发生。尽管对水在滑坡中的作用和表现方式存在不同的观点，一般来说，水文作用造成的滑坡主要是由于滑动面的水理软化及滑动面上渗压增加所导致的有效应力降低所致。暴雨过程中雨水的入渗导致土体饱和度增加，吸力锐减并引起抗剪强度大幅下降。持续暴雨还可以引起地下水位上升或在相对隔水层以上出现瞬态地下水流，因此，当持续降雨的历时和强度超过一定限度时，则可造成斜坡失稳或滑坡复活。在一定地质背景和力学环境的斜坡需要一定的降雨量、降雨强度或降雨持续时间才能促使斜坡破坏，因而对暴雨滑坡的预报目前主要是根据历史暴雨-滑坡记录，建立滑坡发生的临界雨强-持续时间组合经验统计关系，并根据这一关系对降雨进行监测和预报，从而做出区域性滑坡发生的时间预报。但是，该方法往往需要有相当长时间的滑坡和雨量记录，而且在同一地区，触发不同物质组成、不同规模的滑坡的雨强-持续时间组合关系往往不同，因而所得到的往往是一种宏观判据，不能适用于特定的斜坡或滑坡。要了解某一特定斜坡在何种降雨条件下可能被破坏，或某一特定滑坡在何种降雨条件下可能复活或部分复活，除应对斜坡土体，尤其是潜在破坏面的物理力学性质开展系统的试验研究外，还必须定量描述降雨过程中斜坡土体中孔隙水压力的变化。有学者根据暴雨诱发滑坡的物理机制，提出了漏桶模型（leaky-barrel model）和水箱模型（tank model）。尽管这些模型适合于单个斜坡或滑坡，但是模型中的经验参数，如排泄系数（drainage coeffi-cient），在很大程度上限制了它们的实用性。应该指出，上述关于水在滑坡中的作用研究一般仅限于暴雨滑坡，库水位变化对滑坡的作用机制及其定量过程研究极为少见。
对某一特定的单个滑坡的时间预报，往往采取现场监测方法，并在此基础上，根据滑坡变形前兆的地表宏观现象、位移-时间曲线变化趋势来做出滑坡发生的时间预报，并取得了一定成效，如长江三峡新滩滑坡、湖北秭归县鸡鸣寺滑坡、甘肃永靖黄茨滑坡的成功预报。但是该方法只适用于滑坡临滑预报，难以定量或半定量给出在何种水文作用条件下该滑坡可能复活。同时由于绝大多数滑坡缺乏系统的综合性监测，一般仅局限于地表或滑坡体内部的变形监测，而且在滑坡变形前期，监测频率一般为一个月甚至几个月一次，致使所获得的数据难以用来深入探索滑坡发生的水文作用机制。
在我国，对水库滑坡问题研究较为深入的当属三峡工程库区的滑坡问题。在 “六五”和 “七五” 期间开展了大量的勘查和研究，对建坝蓄水前后一些大型滑坡体的稳定性进行了分析和评价，认为蓄水后可能变形剧烈的是目前稳定性较差和正在变形的较厚的松散堆积层滑坡体。重大滑坡监测治理方面，1993年以来实施了链子崖危岩体、黄腊石等滑坡的治理工程，1995年还开始了黄腊石滑坡的监测工作。此外，库区各县市建立了滑坡泥石流监测工作站或地质工作站。然而，由于问题的复杂性，其研究结果，尤其是水动力环境变化后的预测仍为定性或半定量，对滑坡体可能复活的范围、复活后的运动模式为缓慢蠕滑还是快速滑动及其动力学过程的研究尚欠深入。
7、滑坡和崩塌监测
一、监测项目
滑坡和崩塌的监测项目包括地表变形、地下变形以及影响滑坡产生和判别滑坡发生的一些相关因素，包括地下水动态、地声、岩土体含水率、岩石压力、人类活动、宏观地质现象和气象等(表7-1)。
表7-1 滑坡崩塌监测要素及技术方法
二、监测频率
滑坡和崩塌自动化监测一般每天1次，必要时(如强降雨期间)可加密。
滑坡和崩塌人工监测一般每月2～3次，必要时(如强降雨期间)可加密。
三、监测成果应用案例
1985年6月12日凌晨3时45分至4时20分发生的新滩滑坡是成功根据监测数据预测滑坡灾害的典型案例。新滩滑坡位于湖北省秭归县，处于长江三峡之西陵峡上段兵书宝剑峡出口处，因多次岩崩而形成险滩。湖北省西陵峡岩崩调查工作处从1970年成立以来，科技人员一直坚持在高山峡谷现场进行多方面的考察调研工作；1977～1982年7月在工作区内布设了4条视(水)准线，计12个变形点；1983年后，在监测结果和现场调查资料中均发现异常，随即向上级报告了险情。至1985年6月11日，当现场调查和位移监测资料十分有力地说明大滑动即将来临，临滑前兆非常明显时，岩崩调查工作处立即向湖北省科委和长江流域规划办公室发出了险情告急。仅隔11h，便发生了震惊中外的大滑坡。由于预报及时，撤离措施果断有效，新滩镇475户居民1371人无一人伤亡，将一场毁灭性的地质灾害带来的经济损失和人员伤亡减小到了最低程度。
8、高层和超高层在峰顶以后的二次结构施工当中是否需要进行沉降观测观测频率是多少
如果你做的是一般的沉降变形观测，施工方案没有具体要求，你可以每一周观测一次，如果变形量较大或发生突变的话，每天观测一次，严重的每几个小时观测一次（比如正在发生的山体滑坡）。你可以根据要求的周期进行观测，一般情况都是一周为一个观测周期（本周星期一初次观测，下周星期一再进行第二次观测）。
9、滑坡灾害风险评估与区划的难点及发展前景
一、风险评估与区划的难点
1.与滑坡编目相关的困难
滑坡事件通常散布在区域各处，彼此相对独立，规模相对较小但发生频率高。滑坡灾害不像地震或洪水灾害影响范围大，因此滑坡调查数据库和编目图的编制是一个十分繁琐的过程。要逐一对所有滑坡进行编图和描述，每个滑坡点的特征都有所不同。在大多数国家中，没有一个单独的机构从事滑坡数据的维护工作。不同部门（如公共事务部或交通部等）都有自己的滑坡数据库。因他们关注的影响地区和问题不同，因此所建立的滑坡数据库不够全面，且彼此之间数据的共享也有障碍。报纸和其他历史纪录也只记载那些造成重大破坏的滑坡事件。大学和研究机构所进行的滑坡编目图的编制也只是他们的研究项目的一部分，在项目有限的时间内完成。所建立的数据库不可能再进行更新。因此无论从覆盖区域还是从调查时期的长度来看，很难获得全面完整的滑坡编目图（Ibsen和Brunsden，1996）。即便是存在这样的图件，也很少有关于坡体失稳的类型和特征方面的信息。解决问题的办法之一是，使用航片或卫星影像解译来获得滑坡历史信息。这就需要获得一定时期的遥感影像数据。但由于对绝大多数编录的滑坡发生的具体时间不清楚，就难以将滑坡事件与触发事件（如降雨或地震）关联起来，特别是不同的滑坡类型有着不同的气象触发条件。滑坡编目图的缺少或质量不高、不完整给建立易损性关系和校正滑坡灾害图带来了困难。
2.与空间概率评估相关的困难
为了进行定量风险评估，首先需要进行危险性评估。目前大多数危险性图还一直停留在定性分析的水平上，基本上是确定敏感性，可以将其看成是空间概率的表征。滑坡的空间概率或敏感性可通过不同的分析方法获得。
基于统计的滑坡危险性评估已经非常普遍，特别是使用GIS和数据综合技术，将滑坡编目图和环境要素图中的空间信息关联起来，分析和评估滑坡发生的空间概率分布或滑坡敏感性，这样的评估是基于这样的假设，即在与近期发生过滑坡的相似环境条件和触发条件下发生滑坡的可能性大。然而，滑坡发生的前后地形条件、坡度、土地利用等环境条件都发生了变化，因此基于这样的假设的空间概率预测显然是不够准确的。此外，对于不同类型、深度和体积的滑坡，其产生滑坡的环境条件组合都有其特殊性。
很少见有对不同滑坡类型分别建立统计模型的研究。大多数研究是将所有的活动性滑坡作为一体来建立统计关系。基于统计的滑坡敏感性评估难以将触发因素（如降雨量、地震加速度）考虑进去，如果考虑触发因素，也是考虑其空间变化，而不是考虑时间变化。在滑坡敏感性评估中，专家的“主观”判断起重要作用，如何使用“客观”的计算机算法来取代专家的“主观”作用目前还没有令人满意的结果。GIS在滑坡敏感性统计评估中主要是一种工具，在使用过程中，通常将非常复杂的环境控制因素的信息加以十分简单的概化。
另一方面，利用水文和坡度稳定性确定性模型可以给出更加可靠的结果，但这样的模型要求有详细的空间参数数据库。最敏感的参数是坡度（通常可从精确的DTM中生成）和土壤厚度。这些参数的空间分布很难进行测量。如果土壤厚度未知，潜水面高度与土壤厚度的比率就无法获得。该比率值是坡体稳定性最敏感的参数。尽管地貌模型能对土壤深度给出一定的预测，但其空间变化性很大。此外，下伏岩石中的风化作用因素常常被忽视。难以测定的物质参数（内聚力和摩擦角）空间分布变化大。在GIS环境中，仅无限滑坡稳定性模型（具有平行于滑动面的滑坡）适用于较大区域，而对于汇水流域尺度的滑坡模型（具有复杂的活动曲面的滑坡）难以在GIS环境下进行操作。
3.与时间概率评估有关的困难
滑坡是发生在局部的灾害，通常不会在同一地点重复发生不同频率和规模的滑坡。也许泥石流和岩崩的发生会违背这种规律。但大多数类型的滑坡一旦发生后，坡度条件就发生了变化，重复发生滑坡的可能性很小。换句话讲，不像地震、洪水、泥石流和雪崩灾害有其固定的运动路径，通常无法建立给定位置上滑坡发生的规模与频率之间的关系。然而，还是可以在较大范围内（如整个流域）将滑坡发生率与其特定的触发事件特征（如降雨）进行关联，即将滑坡的空间频率与重现期联系起来，从而建立滑坡规模与频率之间的关系。滑坡历史纪录的缺少或不完整是滑坡危险性和风险性评估的主要障碍。因此，世界上大多数研究不可能建立滑坡发生率与重要的触发因素之间的定量关系，这与地震和洪水灾害不同，可以对它们建立出规模—频率函数。
4.与滑坡运动路径模拟有关的困难
对滑坡初发地区的运动路径进行模拟一直非常困难。根据以前事件建立最大摩擦角曲线，用它来确定滑坡的运动距离，或建立与环境因素有关的变量摩擦线，以此圈定基于GIS的滑坡影响带。然而，这样的经验分析需要大量的数据。通常雪崩数据丰富，而滑坡数据则不足。在确定性方法中，所需的物质参数在滑坡快速流动条件下很难进行测定。此外，很难模拟出初次发生运动的滑坡（绝大多数滑坡都是初次的）运动路径和影响范围，这需要非常详细的DTM数据，在GIS环境中模拟滑坡的运动路径还会碰到一些技术问题。
5.与滑坡易损性评估有关的困难
对于大多数滑坡类型（泥石流和岩崩可能是例外）而言，进行承灾体的易损性评估是非常困难的。因为滑坡灾害损失方面的数据非常有限。此外，可能的滑坡规模的预测很难，这取决于触发事件的规模及其事件发生时的环境条件（如水位高度）。
与其他灾害（地震、洪水、风暴）不同，滑坡灾害的损失估计模型不存在。原因同上面一样，还是因为缺少历史数据。此外，滑坡造成的损失具有孤立的“点”性特征，这与其他灾害（如地震、洪水）造成的“多边形面状”特征不同。缺少不同类型、不同规模滑坡和不同承灾体易损性方面的信息必然成为滑坡风险评估的主要障碍之一。
易损性由建筑类型（建筑物材料和地基类型）的承载力所决定。此外，由于建筑物的使用年限、结构和规模也决定着这些建筑物的价值或费用，从而使不同建筑物对同一灾害（如10年重现期的滑坡）的易损性和风险有所差异。此外，在计算人对灾害的易损性时，建筑物中的人和道路上行驶车辆中的人是否受到灾害影响的时间概率变化也起着重要作用。尽管确定承灾体的时间易损性可能会遇到麻烦，并且过程十分耗时，承灾体易损性可以进行分类和编图，不会遇到许多概念性问题。在滑坡风险评估因素中，迄今为止，危险性方面是最复杂的。
二、存在的主要问题
总的来说，过去绝大多数研究成果只是关于过去滑坡发生地点、滑坡的特征以及用以解释滑坡发生的定性地貌图或灾害图。很少有能够预测未来滑坡发生地的滑坡时空分布图。即便是有所谓的预测图，也没有对预测结果可靠性和有效性进行检验，因此，具有很大的不确定性。正如Varnes等（1984）所说的那样：“尽管滑坡灾害在世界各地普遍存在且所造成的损失不断增加，地球科学家和工程师在进行不断的研究探索，编制了成百上千张滑坡灾害图，但到目前，表示滑坡危险性、易损性和风险性的概率图还很少。”
目前滑坡风险评估还属于探索阶段，存在许多不足。概括起来，这些研究存在的主要问题包括以下方面：
（1）在每个物质运动发生地与相应的环境因素之间没有建立起明确的统计关系，只是建立了预先划分的斜坡单元和环境因素之间的关系；
（2）没有分别评估不同类型的滑坡；
（3）对滑坡的初发地和累积带没有加以区分；
（4）没有按照相应的航片解译时间，将滑坡物质运动时间进行划分；
（5）基本假设——滑坡发生的“相同”条件太严格，实际上滑坡发生的条件都会随时间而发生变化；
（6）在预测模拟中似乎都某种程度上忽视了理论基础。如果对未来一定时期内预计发生的滑坡的数量和规模不进行特别假设的话，就不可能估计出未来滑坡的发生概率；
（7）几乎所有的敏感性评估结果都没有进行检验；
（8）没有对三种危险性模型得出的相对危险性等级进行定量比较分析，也没有对危险性不同等级水平进行解释，对滑坡单元也没有进行验证。
根据文献研究，现有滑坡定量空间预测模型主要存在以下5个方面的问题：
（1）输入数据的简化。简化输入数据会丢失许多详细的信息。在滑坡危险性评估中，将坡度和高程等连续型数据转化为若干个等级的离散型分类数据的做法十分普遍。这种数据的简化处理主要是为了适应所提出的模型及其计算机程序的要求（不能处理连续型数据，但目前这已不成问题）。例如，Clerici等（2002）提出了基于独特条件单元（uniqueconditional unit）的预测模型，需要将从原始的1∶10000DEM中提取的坡度和高程连续型数据转化为离散型数据图层。许多研究尽管使用了高精度的DEM数据（5m或10m网格单元）来描述诸如“凸凹度”等地貌特征或滑坡陡崖特征，但在预测模型中很少直接使用高精度的原始连续型数据。Carrara和Guzzetti等（1995、1999）基于地貌单元或坡度单元进行预测分析。单元大小从几平方米到数千平方千米。尽管原始DEM分辨率达10m，但在每个单元中，仅有一个坡度或一个等级的坡度值。20世纪90年代以前，由于计算机容量和计算能力的限制，这种简化是必要的，以适应海量空间数据定量空间预测模拟的条件需要。但随着计算机技术的突飞猛进，目前这种数据的简化已不再需要。
（2）离散型数据层和连续型数据层的混合处理。在滑坡危险性评估中，要素图层有的是连续型数据（如坡度、高程），而有的则是离散型数据（如地质、地表物质）。在以往的预测评估中，要么将所有离散型数据转换为二值（0，1）数据层，要么将所有连续型数据转换为离散型数据层。这种不同数据类型之间的转换会丢失许多原始数据的属性特征，这将大大降低滑坡危险性预测评估的准确性。
（3）在预测模型中没有对假设条件加以说明。从Clerici等（2002）简单的“条件分析”，到Carrara和Guzzetti等（1995，1999）以及Chung和Fabbri（1995，1999）复杂的“多变量统计方法”的所有滑坡定量空间预测模型，实际上都隐含着许多假设条件。没有这些假设条件，就根本无法进行预测分析。例如，Carrara等（1995）基于判别分析得出的“概率”大小，编制了滑坡危险性评估图。这种“概率”表示的是未来滑坡发生的概率。但在他们发表的文章中并没有对其进行明确的定义和说明。几乎所有的滑坡危险性定量预测分析研究都没有对假设条件加以讨论和说明。
（4）对预测结果缺乏有效的检验。如果预测结果没有进行有效的检验，其使用的预测方法就不具有科学可靠性。滑坡危险性区划图是用来显示未来滑坡发生的可能位置，需要对预期结果进行检验。而绝大多数的研究预测都缺乏这样的检验。可喜的是，Chung和Fabbri（2003）提出将空间数据库进行时间/空间分组，一组用于建立预测模型；另一组用于预测结果的检验。Fabbri等（2003）使用了类似的有效性检验技术，对每个图层及其组合关系的预测灵敏性进行分析。
（5）缺乏对未来滑坡概率的估计。通常在滑坡危险性图基础上，加入详细的社会-经济空间属性特征（如人口和基础设施分布及相应的经济参数）得到滑坡风险图。为了综合进行社会-经济分析（包括预期的“费用-效益”分析），需要将不同的滑坡危险性等级转换成滑坡未来发生的概率，以用于随后的承灾体易损性分析和风险分析。大多数滑坡灾害区划一般仅限于滑坡敏感性区划，往往没有估计滑坡未来发生的概率。Fabbri等（2002）在这方面进行了探索研究，通过其案例研究，可以了解如何应用检验技术，综合考虑滑坡危险性水平和易损性情景来表示滑坡风险大小。
在应用滑坡风险分析成果时，要认识到滑坡风险分析存在不确定性，主要体现在以下几个方面：
任何滑坡的空间信息都包含着难以估计的不确定性；
社会-经济数据的精度和质量差异大，直接影响风险评估结果的准确性；
在大多数情况下，只能对建筑物和社会的易损性进行粗略的估计；
风险模型总是对现实的概化，模型的性能在很大程度上受数据的限制；
计算的滑坡风险是对一定时间的现实分析的静态表征。
三、未来发展前景
1.地形数据的改进
随着地理信息科学和地球观测技术的迅猛发展，有越来越多的工具可用于更可靠的滑坡危险性和风险评估。在滑坡危险性和风险分析中，地形是重要因素之一。数字高程模型（DEM）起着重要作用。在过去15年，无论是在高精度的地形数据可得性方面，还是在地形数据处理软件开发方面都有重大进展。使用航片的成像方法生成DEM、GPS的应用、地形图的数字化及其插值专业软件，现已成为大多数滑坡研究人员工作的标准程序。来自NASA航天雷达地形工作组（SRTM）的DEM数据已覆盖全球，在美国境内分辨率为30m，在世界其他地方为90m（Rabus等，2003）。这为开展区域尺度的滑坡研究奠定了基础。干涉雷达（InSAR）日益成为准确、快速采集地形数据的重要技术。目前正在运行的星载InSAR系统有：ERS、ENVISAT、RADASAT。近年来该技术已被用于滑坡位移的监测和测量（Fruneau等，1996；Rott等，1999；Kimura和Yamaguchi，2000；Rizo和Tesauro，2000；Squarzoni等，2003）。目前使用DInSar技术进行植被覆盖地区的斜坡位移探测还有许多限制（如大气条件干扰）。业已证明，干涉雷达技术是生成DEM和监测缓速滑坡的一种好方法，但它对于滑坡编目填图不是十分有效。
另一种用于高精度地形填图的新技术是激光测距（LiDAR）。通常LiDAR的点测量可以提供DSMs，其中包含有关地球表面的所有物体（建筑物、树木等）的信息。Montgomery等（2000）、Dietrich等（2001）、Crosta和Agliardi（2002）将LiDAR技术应用于滑坡敏感性评估中。Norheim等（2002）在同一地区对LiDAR和InSAR技术进行了比较，结果表明，LiDAR生成的DEM精度远比InSAR高，而且与航片成像技术相比，LiDAR更经济些。陆地激光扫描技术已经研制出来并被用于滑坡体或岩石坡体的3维结构表征（Rowlands等，2003）。一旦激光扫描技术更加便宜，就可获取高精度、大面积覆盖的DEM，这将为新滑坡的编目提供强有力的技术支持。
2.滑坡编目填图的改进
如上所述，滑坡编目图是滑坡风险评估的主要组成部分，特别是如果滑坡编目图包含滑坡发生时间、滑坡类型和体积的信息以及当发生重大滑坡触发事件后相关数据得到及时更新的话，滑坡编目图就更加重要。尽管滑坡编目所需的地面数据采集具有重要作用，但大多数信息来自遥感信息。在过去10年中，利用卫星遥感数据识别小规模滑坡失稳并进行编图的可能性已有了实质性的进展。现在多光谱、全色卫星数据的空间分辨率已达1m，其应用前景广阔（CEOS，2001）。
在无植被覆盖地区，使用中等分辨率系统（如LANSAT、 SPOT、IRS-1）的遥感影像，可以根据不同的光谱波段鉴别出滑坡体。
ASTER是目前最经济的、可用于滑坡填图的中等分辨率卫星数据之一。ASTER’s14多光谱波段（VNIR、SWIR、热IR三个波段）和立体影像功能使其成为区域尺度滑坡填图前景广阔的技术，特别是在缺少地质图和地形图的地区（Liu等，2004）。
在滑坡编目填图中，还可利用高分辨率的立体影像（如IKONOS或Quickbird）进行地貌解译和滑坡填图（De la Ville等，2002；Petley等，2002）。利用目前GIS和影像处理软件（如ERDAS立体分析模块或ILWIS）也可将平面卫星影像转化为立体影像。这为提高滑坡编目填图水平提供了技术支持。
3.模拟滑坡启动机制研究的改进
在目前的研究中，滑坡危险性评估通常限制为经验降雨临界值方法或多边量统计技术（Caine，1980；Corominas，2000；Fan等，2003）。这些方法忽视了降雨触发滑坡的启动机制，大大降低了滑坡危险性的预测和定量分析水平。在缺少滑坡历史数据或没有明显的统计关系的地方，利用现有方法预测滑坡危险性是不可能的。 因人类活动、土地利用变化、森林砍伐或气候变化的缘故导致滑坡边界条件发生变化，滑坡的历史数据就不再有关，也不再有用（Van Beek和Van Asch，1999；Van Beek，2002）。因此，建立降雨入渗、坡体地下水补给与坡体滑动之间的物理动力机制模型，特别是联系着植被和位于滑坡体内较深的地下水储存之间的过渡带—包气带的作用以及优先流的作用必须加以考虑，以便能更好地预测因土地利用和气候变化引起的失稳频率的变化（Bogaard和VanAsch，2002）。
4.模拟滑坡活动范围的改进
滑坡活动范围模拟相当复杂，因为涉及坡体开始滑动的物源组成、行动路径的地貌形态，以及在滑坡运动过程中所携带的物质（Savage和Hutter，1991; Rickenmann，2000；Iverson等，2004）。通常滑坡的沉积物特征与初始滑动的物质不同。大多数情况下缺少关于滑坡速度或流动类型方面的信息，因而难以估计流变动态特征，并应用物理模型对相应的物质流动进行模拟。
另一方面，模拟泥石流物源区的准确位置以及沉积扇物质的扩展。不同的滑坡活动模型与GIS结合，可以模拟出准3D的运动物质分布。然而，在地形条件复杂的地区，利用GIS中的不同算法，会得出不同的活动范围。可以利用随机技术来克服这些技术问题。
5.滑坡危险性时间概率评估的改进
为得到真正的滑坡危险性图，应在汇水流域尺度的敏感性图件中加入时间维度，这必将是一个挑战。使用确定性方法与概率统计技术或许可以提供一种解决方案。一种办法是将不同类型滑坡的场地尺度的确定性水文动力学模型升级为适用于流域尺度的模型，用来评估滑坡发生的时间概率，也有可能评估滑坡发生的规模（体积、面积）和/或滑坡活动范围。需要有确定不同气候情景下滑坡和岩崩危险性和风险的时空模式的方法和模型。
6.滑坡易损性评估的改进
滑坡易损性评估是滑坡风险评估中遇到的主要难题之一。不像地震、洪水或风暴等灾害，滑坡易损性定量评估所做的工作很少。地震、洪水或风暴等灾害的损失估计决策支持系统建立非常完备，有较简单的损失评估工具，也有多灾种复杂的损失评估系统（如HAZUS）（FEMA，2004）。滑坡易损性评估遇到的问题是，滑坡有许多类型，应该分别进行评估。滑坡易损性方面的信息应来自滑坡发生的历史资料，然后利用模拟方法和经验方法进行易损性评估。
总之，有关滑坡风险评估的文献研究表明，在过去10年中，开展了大量的滑坡风险评估研究，定量滑坡风险评估主要是针对场地尺度和线性构筑物场所（如管道和道路）开展的。而定量滑坡风险区划编图，特别是中等尺度（1∶10,000～1∶50000）滑坡风险区划图的编制还有很长的路要走。这种中等尺度的滑坡风险区划图可用于土地开发规划和灾害应急响应（Michael-Leiba等，2003）。利用该类图件，可以确定出不适宜开发的地区，也可以用来选择相对风险高的地区，以进一步开展详细调查定量确定风险，进行费用-效益分析，以确定未来开发方案。
鉴于上述区域滑坡风险评估的诸多困难，建议对中等尺度的滑坡风险评估进行定性或半定量评估，将滑坡风险划分为“非常高”、“高”、“中等”、“低”、“非常低”不同的定性等级，这些等级的确定是根据专家知识和经验以及利用统计模型和确定性模型得出的结果。不同风险等级还应包括其实际应用含义的描述性语言。建议对每种滑坡类型进行单独的风险评估，因为每种滑坡类型的失稳效应彼此差异很大。编制的风险图件应直接指示出在一定的环境背景条件下影响风险的 地貌证据，如滑坡运动距离、规模、滑坡深度、滑坡的回退运动。
地理信息系统（GIS）已成为滑坡危险性、易损性和风险评估必不可少的基本工具。在大尺度研究中，确定性模型最适合于确定斜坡的安全系数，动态模型适合于描绘滑坡的运动轨迹。当与概率方法相结合时（触发事件的输入数据的变化性和重现期），便可获得滑坡失稳的概率。由于土壤深度是确定性滑坡危险性评估的重要参数，可以通过浅层地球物理方法获取该参数，可采用的方法包括：地电方法、高分辨率地震反射勘查、地面穿透雷达（GPR）、电磁法（EM）和激发极化（SP）测量。
在中等尺度上，最重要的输入数据是基于事件的滑坡编目图。该类图应强调滑坡特征（类型、体积）以及不同承灾体的损失。将这些滑坡信息与要素图（如坡度、岩性等）相结合，利用启发式或统计方法，便可生成滑坡敏感性图。将敏感性图与滑坡频率分析（与降雨和地震记录有关的时间数据库连接）相结合，也可获得滑坡发生的时间概率。地球观测数据应成为滑坡研究常规数据基础，以定期进行新滑坡编目和数据库的更新。在确定滑坡易损性和损失函数方面还有许多工作要做。需要研究突破的是，如何确定预期的滑坡规模或体积，最后，将滑坡风险分析与评估的各个组成部分综合在一起，形成滑坡风险信息/管理系统，从而为地方政府进行滑坡风险管理和空间决策提供技术支持系统。
四、小结
实践证明，地质灾害风险评估是地质灾害勘查、研究的一项重要的基础内容，它对认识地质灾害程度，制定减灾规划，部署防治工程，提高灾害管理水平具有十分重要的意义。然而，尽管近年来国内外地质灾害评估得到迅速发展，但由于这方面工作是一个新的领域，而且它所涉及的内容广泛，不仅包括自然科学，而且包括社会科学，所以已有的研究远没有形成系统完善的科学体系，已有的应用水平也远不能满足社会经济发展的减灾需要。
由于减灾事业发展的需要和社会对灾害风险评估认识的提高，为了更加科学有效地防范地质灾害，今后，地质灾害风险评估必将得到进一步发展。主要趋向表现在下列方面：
（1）研究内容进一步扩展，将逐渐形成跨学科、跨领域的相互交叉的综合研究体系。
（2）研究方法和手段进一步丰富、先进。除计算机技术得到更广泛应用、发挥更大作用外，遥感技术、卫星定位技术等多种高科技手段也将为地质灾害风险评估所利用。
（3）关注和参加的部门和专家进一步扩展。除政府减灾管理部门、地质灾害专业研究部门外，保险和防灾治灾的产业部门等也将在更大程度上关注或直接参与地质灾害风险评估工作。
（4）国际交流合作将进一步发展，特别是在理论、方法、技术方面的交流合作将会有较大发展。
（5）理论研究将得到较大提高，逐步形成自身的理论体系。
（6）与减灾规划、防治工程及其他社会经济的结合越来越紧密，实用性越来越强。