云南省地质灾害综合防治体系建设系列专项研究进展

康晓波，杨迎冬，王 宇，祝传兵，黄 成，张 杰，周翠琼，柴金龙，张文鋆

（1.自然资源部高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室，云南 昆明 650216；2.云南省高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室，云南 昆明 650216；3.云南省地质环境监测院，云南 昆明 650216；4.云南省地质调查局，云南 昆明 650051）

0 引言

为了提升地质灾害和防治技术研究水平，总结经验、凝练成果，形成系统化、理论化的系列科学技术研究成果，更有力地促进防灾减灾事业发展、支撑和服务地质灾害防治管理，云南省财政计划安排了“云南省地质灾害综合防治体系建设系列专题研究”专项，由云南省自然资源厅主持、云南省地质调查局组织实施。该专项共设置12 个研究专题、1 项科技论文选辑任务，分别由长期参加云南省地质灾害防治与研究的资质单位和科研院校牵头开展研究（表1）。云南省地质灾害综合防治体系建设是前所未有的重大专项行动，防灾减灾成效显著[1-2]，在区域地质灾害发育分布规律认识、综合防治水平提升等方面取得了较大进步[3-6]。在研究成果总结的基础上[7-8]，云南省地质调查局组织完成了系列专题研究成果的综合集成，对云南省地质灾害防灾减灾的支撑起到了重要作用[9]。本文即是对该系列专题研究取得的主要科技进步与创新点的梳理和评述，希望能为地质灾害防治实践与研究提供参考和借鉴。

表1 研究专题设置情况Table 1 The research topic setting fact sheet

1 综合防治体系建设概况

1.1 建设实施概况

2012年彝良“9•7”地震后，国务院将云南省列为全国第一个地质灾害防治重点省份。2013年云南省政府第八次常务会议批准了《云南省地质灾害综合防治体系建设实施方案（2013—2020年）》。2013—2020年实施期间，每年投入20 亿元专项资金，其中：中央补助10 亿元，省级自筹7 亿元，州（市）级自筹3 亿元，开展地质灾害调查评价、监测预警、避让搬迁与工程治理、应急能力提升“四大体系”建设。

调查评价：分批次完成了全省129 个县（市、区）的1∶50 000 地质灾害详细调查，共调查、排查出地质灾害及隐患点34 148 处。完成了受地质灾害威胁严重的德钦、红河等28 个县城和东川因民、元阳新街等40 个乡镇共68 个重点城镇地质灾害防治效果评价与风险评估。2020年在地质灾害中高易发区部署开展15 个重点县（市、区）的地质灾害精细化调查与风险评价。

监测预警：对25 234 处地质灾害隐患点落实群测群防制度，落实监测措施及监测员3.6 万余人。完成第二代地质灾害气象风险预警系统，通过电视台、互联网、报刊、电台、传真、短信、APP、微信公众号、显示屏、气象大喇叭等方式，向社会免费提供预警信息。建成省监测预警平台，布设监测预警设备19 233 台，实现对3 663 处地质灾害隐患的专业和普适型实时监测。

搬迁避让与治理工程：共下达16 个州（市）99 929户搬迁避让指标，由地方人民政府统筹实施。共实施4 500 余处地质灾害治理工程项目（大型以上治理工程763 处，中小型治理工程约3 800 处）。

应急能力：组建了由省级专家组和7 个片区专家组、73 个应急调查组、230 多名专业技术人员组成的专业化地质灾害应急队伍。建成了省、州（市）级应急会商系统，以及地质环境信息平台。构建了省、州（市）、县（市、区）三级地质灾害防治技术指导中心（站），安排530 多名驻州（市）包县和驻县联乡专业技术人员为地质灾害防治提供技术支持。组建省地质灾害隐患识别中心，利用卫星光学影像数据、SAR 数据，采用天—空—地一体化技术进行地质灾害隐患识别。

此外，编发《云南省地质灾害处置规定》《云南省地质灾害治理工程项目管理办法》《云南省地质灾害防治资金管理办法》等省级和地方规范性文件300 多份。

1.2 建设成效评述

通过地质灾害群测群防宣传培训，增强了广大干部群众的防灾避险意识，提高了监测员及基层干部和群众的认知水平和应急避险能力。2013～2020年，云南省通过地质灾害气象风险预警和群测群防成功预警329起地质灾害，避免人员伤亡16 306 人，避免财产损失约3.48 亿元。

地质灾害治理工程有效保护约93 万人、435 余亿元生命财产安全，搬迁避让消除受地质灾害威胁人口约10 万户40 万人。遏制或消除了一大批地质灾害隐患，并修复了地质环境、拓展了城镇发展和生态建设空间。

综合防治体系建设实施使全省地质灾害发生数量呈下降趋势。2001—2020年，地质灾害发生数量从2001年的962 起下降到2020年的375 起，下降了61%。2001—2012年（综合防治体系实施之前）与2013—2020年（综合防治体系实施之后）比较，年均地质灾害发生次数由1 461 起降为388 起，下降了73%（图1）。

图1 2001—2020年云南省地质灾害发生数量统计图Fig.1 Statistical chart of the number of geological disasters occurred in Yunnan Province from 2001 to 2020

地质灾害造成死亡及失踪人数明显减少。2001—2020年，全省地质灾害共造成1 740 人死亡和失踪，年度死亡和失踪人数从2001年的193 人下降到2020年的23 人，下降了88%。2001—2012年与2013—2020年比较，年均因地质灾害死亡失踪人数由116 人下降到43人，下降了63%，总体呈下降趋势并趋于平稳（图2）。

图2 2001—2020年云南省地质灾害死亡及失踪人数统计图Fig.2 Statistical chart of the number of deaths and missing persons from geological disasters in Yunnan Province from 2001 to 2020

2 地质灾害规律研究进展

依据1∶50 000 地质灾害详细调查、重点城镇防灾效果调查等翔实的资料，通过多学科综合研究，系统分析了云南高原地质灾害特征、形成条件及发育规律，进行了地质环境条件和地质灾害易发性分区评价，提升了云南灾害地质的基础研究水平，取得了以下新进展和新认识。

2.1 地质灾害形成条件

（1）细化了高原地质环境条件分区和评价

通过对云南高原地质环境特征的深入研究，将云南省地质环境条件细化成地质环境条件差、较差、中等、较好、好5 个等级23 个亚区（表2），编绘了新的云南省地质环境分区图，为地质灾害易发性和防治分区打牢了基础。地质环境条件差区11.66 × 104km2，占全省面积的29.59%；较差区8.37 × 104km2，占21.24%；中等区10.21 ×104km2，占25.91%；较好区9.17 × 104km2，占23.26%。通过地质灾害主控和诱发因素、发育特征和成灾模式分区研究，为地质灾害监测预警阈值设定、隐患排查、风险评价、国土空间规划等提供了地质环境依据。

表2 云南省地质环境条件分区表Table 2 Zoning of geological environmental conditions in Yunnan Province

（2）系统分析认识了高原复杂环境特征

由于山高坡陡、构造发育、土石松散、地震频繁、局地暴雨多发、宜建土地狭小、人口密集、工程活动强烈等不利因素相叠加，形成一系列复杂环境区带，这些区带地质灾害防治难度大、稳定性和持久性差。集中表现在高原山岭台地复杂环境中的城镇，如绿春、红河、永善等县城；高原山间河谷复杂环境中的城镇，如德钦（图3）、贡山、福贡、泸水、大关、盐津等县城。虽经数十年的持续治理，地质灾害险情依然频现，新增隐患不断发展，是地质灾害防治的老大难地区。通过系统的分析研究，认识到高原复杂环境是由自然与社会多因素构成的复杂、脆弱环境系统，总体呈现复杂性强、脆弱性高、动态突变等特征[10]。

图3 德钦县城重大地质灾害分布图Fig.3 Distribution map of major geological disasters in the Deqin County Town

2.2 地质灾害成因及规律

（1）全面研究总结了地质灾害成因及规律

应用地球系统科学原理和方法，系统剖析了地质灾害成因，总结了地质灾害发育规律。地质灾害形成条件主控于地形地貌、岩土体类型、地质构造及新构造运动等；主要由降雨和冻融、河川径流、地震和人类工程活动单因素或多因素诱发；地质灾害沿特定的地形地貌区间发育强烈；软弱、散裂、层状结构岩土体易发；构造控制作用明显，活动性断裂尤为显著；高发期与雨季丰水期吻合；地震烈度与次生地质灾害强度成正比，沿发震断裂和近场发育密集[11]。

（2）切实提高了地质灾害易发性分区精度

采用信息量模型法开展高原山区地质灾害易发性研究，得到全省不同种类地质灾害易发程度分类分区结果，对不同灾种的易发程度分区图进行叠加分析，得到云南省地质灾害综合易发分区图。划分高、中、低三级易发区32 个亚区，其中11 个高易发区面积181 240 km2，占全省面积的46%；15 个中易发区面积142 864.40 km2，占36.26%；6 个低易发区面积69 895.60 km2，占17.74%。

（3）深化了地质灾害诱发因素和判据研究

云南省降雨、人类工程活动及地震对突发性地质灾害诱发作用突出。通过对2004—2020年降雨诱发型地质灾害的激发雨强判据研究，采用统计分析方法，确定23 个地质环境分区1 h 和24 h 崩塌、滑坡、泥石流不同灾害类型激发雨强判据（表3）。对普适型和专业型监测预警隐患点，建立了地质灾害多参数判据预警模型，如滑坡采用形变参数+雨量+含水率、泥石流采用雨量+含水率+泥水位、崩塌采用雨量+裂缝+倾角加速度综合预警模型。

表3 怒江流域北段高山峡谷区地质灾害激发雨强预警判据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 特殊岩土地质灾害特征

云南地质灾害发育的特殊岩土体主要包括红层、花岗岩、膨胀土、冻融岩土、岩溶和山区填土六类。其中，红层、岩溶分布最广，占全省面积的25.04%、28.14%，山区填土非常普遍。特殊岩土工程地质特性复杂，工程地质属性较差[12]，形成了不同的地质灾害特征。

（1）红层为典型的易滑岩土层。在砂泥岩互层层面处，层间剪切带（泥化夹层）、构造结构面、土石界面处，遇水后易形成软弱结构面或发展为滑动面，导致边坡失稳发生滑动。滑坡特征主要为顺层滑动、沿泥化夹层滑动、软岩蠕变。

（2）滇西花岗岩地质灾害易形成灾害链。滑坡以坡面浅表层滑动为主，滑动过程中具有“滚雪球”特征，沿坡面带动大量松散物滑动至沟道内，堵塞沟床，为泥石流的爆发提供固体松散物，最终发展形成流域地质灾害链。

（3）膨胀土滑坡具有浅层性、牵引性、平缓性、季节性、方向性的特点。据统计，滑带深度在0.5～3.0 m 的滑坡占65%，多为牵引式滑动，大都发生于1∶4～1∶5的缓坡上。在季节性的干湿循环下，滑坡发生概率增大。向阳边坡温度变化较大，滑坡发生的可能性增大。

（4）滇西北冻融区地质灾害具明显的地带特征。地质灾害发育呈现突发性、群发性、多因素影响、多因素叠加的规律，链式灾害特征明显，冻融作用孕育高位崩塌、高位滑坡、堵江滑坡灾害链。

（5）岩溶塌陷区域上分布零星，地段上呈现“点状”特征。在岩溶断陷盆地、岩溶槽谷（洼）地、岩溶台地或古高原面等地貌单元，存在松散土覆盖层和岩溶化地层浅表岩土双层结构，易于产生岩溶塌陷[13]。

（6）填土滑坡特征表现为成分复杂、固结度低、结构和变形复杂性高，未及时有效治理是主要成因。受填土成分、密实度、堆填过程、堆积形态等影响，形成及运动机制差异很大。

3 地质灾害防治支撑技术研究进展

地质灾害防治支撑技术主要是基础性、公益性的地质灾害调查、监测预警、信息系统建设及服务、应急处置等技术系列。在地质灾害综合防治体系建设中，开展了大量的研究工作，取得了以下技术创新与进步。

3.1 地质灾害隐患识别评价技术

（1）地质灾害隐患综合遥感识别技术研究进展

通过多源雷达数据SAR 地表形变分析，结合光学影像进行地质灾害综合遥感识别，选取不同波长（RADARSAT—2、Sentinel—1）、不同波段（ALOS—2、Sentinel—1、COSMO—SkyMed）雷达数据开展效果分析评价，结合坡度、坡向、地形起伏、植被覆盖等条件，提出适用于云南省地质灾害隐患识别的有效数据源，划分四级12 个地质灾害InSAR 监测适宜性分区，形成有效地质灾害形变监测分区适用性研究成果。

复杂环境地形陡峭、起伏大，通行困难，地面调查难度大。根据工程应用研究，采用无人机低空倾斜摄影获取数字高程模型DEM、正射影像图DOM、数字线划图DLG，完成实景三维建模的新型技术方法（图4），得到翔实的地质环境现状形态，减少测量工作量，提高作业效率，安全高效完成地质灾害分析评价，满足高原山区地质灾害精细化调查及评价需要[14]。

图4 倾斜摄影及三维实景建模技术流程图Fig.4 Technical flow chart of aerial photography and 3D realistic modeling technology

（2）岩溶塌陷隐患勘查识别与评价技术研究进展

根据多年的高原岩溶场地塌陷隐患识别及防治技术研究，提出了适用于不同工程特点、不同地质条件的岩溶精准综合探测技术方法，进一步提高了岩溶探测的精准度，为工程建设设计提供了更准确的依据。同时，建立了基于物探和钻探的岩溶地区三维可视化地质模型，为确定岩溶发育的范围，精细描述岩溶的三维形态特征，预测岩溶塌陷等提供了更为精确的技术方法[15]。

（3）采矿沉陷区地质灾害隐患识别技术研究进展

云南高原采矿沉陷区下沉盆地不明显，地裂缝和地表沉陷局限在采空区周边，与平原地区差异明显。在总结识别及防治经验的基础上，构建了采空区次生地质灾害识别技术研究理论模型和灾害治理理论模型。归纳总结了采空区次生地质灾害隐患识别和灾害防治的模式及防治技术优化建议[16]。

3.2 地质灾害自动化监测预警技术

群测群防体系引入自动化监测预警技术加以提升已成趋势[17-19]。云南省自2012年在怒江流域开展地质灾害自动化监测试点以来，监测预警模式已从“人防”单一模式逐步发展成“人防+技防”的综合模式。

（1）吸收国内外地质灾害自动化监测预警适用技术，结合云南经验和特点，从自动化监测预警网络体系建立，到自动化监测、预警模型与判据确定、数据分析及预警信息发布、应急技术支撑等方面建立了云南省滑坡、崩塌、泥石流灾害监测技术体系。

（2）通过对崩塌、滑坡、泥石流自动化监测预警成灾因子及诱发因素分析，建立了崩塌、滑坡、泥石流单参数及多参数联合的预警模型及分区阈值，提高了自动化监测预警的准确性。

（3）在监测点选择、监测数据采集与传输、数据交换、预警信息处置等关键节点制定了地方标准或管理办法，规范了全省地质灾害监测预警建设、信息发布及处置的流程。

（4）构建了地质灾害监测从数据采集、传输、计算、存储、展现到分析为一体的信息化、可视化、智能化服务平台。

3.3 地质环境信息平台建设

云南是全国首批7 个地质环境信息化建设试点省份，通过信息化建设，实现了部、省、州（市）、县（市、区）、乡（镇）五级信息互联互通，增强了云南省地质环境管理系统化、标准化、科学化、数字化、信息化与智能化能力，登记了多项软件著作权[20-26]。

（1）建设了云南省地质环境信息标准体系、地质环境数据中心和地质环境信息平台，整合了各类地质环境信息资源（图5）。

图5 云南省地质环境信息平台框架图Fig.5 Framework of the geological environment information platform in Yunnan Province

（2）运用大数据、云计算、微服务等技术，根据系统一体化、数据集成化、信息综合化和大数据可视化的建设原则，实现了自然资源云、时空信息云和地质环境云“三云”融合，多用户使用、多并发访问。

（3）实现了以地质灾害隐患为主线，从时间（过去、现在和未来）、空间、措施（隐患识别、调查评价、监测预警、避灾搬迁、工程治理、核销隐患等）、资金四个维度对地质灾害隐患实行全生命周期闭环管理。

（4）采用时空大数据驱动的多维信息联动可视化技术，打通数据壁垒，联通业务流程，建立了资金动态管理系统，实现了地质灾害防治资金全流程实时动态管理。

3.4 地质灾害应急技术

在建设以省、州（市）、县三级地质灾害防治技术指导中心（站）为节点的应急技术支撑体系过程中，取得了以下技术进步。

（1）研究总结了地质灾害成灾模式及表征，建立了地质灾害应急监测因子及运动特征指标体系，确定了地质灾害危险性及险情等级标准，为地质灾害应急监测预警及处置提供了科学依据。

（2）系统分析了省内外地质灾害应急技术工作的经验及问题，在已有适用技术及成功经验的基础上，结合新的理论和技术研究成果，研究集成了地质灾害应急支撑技术方法系列，尤其是应急调查、监测预警及重大隐患处置技术方法和实施流程。

4 地质灾害防治工程研究进展

在地质灾害综合防治体系建设中，工程治理作为最根本的地质灾害隐患消减措施，投资占比最高，勘察设计研究的深度和广度最大，取得了以下技术创新与进步。

4.1 特殊岩土地质灾害防治工程技术

研究不同地质条件下特殊岩土地质灾害防治工程经验及教训，提出因地制宜、分类施策的地质灾害防治措施和建议。

（1）红层滑坡防治对策以防为主、因害设防，通过治水、支挡、锚固等措施系统防治。泥石流防治应防治结合，开展流域综合治理，稳、拦、排工程措施打基础。

（2）花岗岩地质灾害链注重全流域综合防治。充分利用泥石流沟中上游的水土保持工程、沿途护岸工程和泥石流停淤场所的调节作用，降低泥石流蓄能速度，实现泥、沙、石、水的沿途有效分离，削减泥石流动能，达到减灾目的。

（3）膨胀岩土滑坡防治优先治水。遵循“防水、防风化、防反复膨胀循环、防强度衰减”的原则，采用挡、排、截、支、护相结合的综合整治方案。值得重视的是，一般滑坡整治中常用的大清方减载法不适宜膨胀土滑坡防治，易造成更大规模滑坡危害。

（4）冻融岩土高位滑坡、泥石流防治宜采取“监测为先、重视排水、优化结构”的思路。冻融岩土区高位滑坡勘查治理困难，需根据监测数据科学判断滑坡稳定性、论证治理方案。泥石流因物源丰富，防治方案应重视库区资源利用、大库容拦蓄、集中控制物源，并重视生物工程及堵江监测预警等措施。

（5）岩溶塌陷防治重在地基处理。研究提出了地表防渗、地下加固、控制地下水开采、结构物跨越等综合措施。研发的“一种溶洞覆盖层表面极限均布荷载的计算方法”“一种岩溶地基稳定性计算方法”“一种岩溶桩基础地基溶洞顶板最小厚度的计算方法”获得国家发明专利[27-29]。

（6）填土滑坡防治应强调因地制宜。基于填土滑坡人为控制性强、软弱结构面不确定性高等特点，应以预防为主，已形成滑坡的宜采取截排水、回填反压、清坡减载、抗滑支挡等措施。

4.2 重大工程地质灾害防治工程技术

结合典型案例和工程特点，总结分析云南水利水电、公路、采矿等3 类重大工程区的地质灾害发育规律、成因机制，研究提出地质灾害防治对策、措施及方法。

（1）研究总结了高原深切峡谷区水利水电工程地质灾害勘查和防治技术措施，完善了工程实施全过程地质要求，强调岩土体稳定性超前预测预报，对安全隐患、变形开裂或局部失稳破坏岩土体及时进行处理、做好应急预案，高边坡、库区重特大地质灾害防治技术研究取得新认识[30]。

（2）高原山区公路路线绕避、隧道穿越及大跨径桥梁跨越重大地质灾害体3 种工程措施，能有效保障公路建设和运营安全。研究提出的高轻型分离式预应力锚索桩板墙、高轻型整体现浇式预应力锚索桩板墙、加筋土挡墙、锚定板挡墙4 种高于12 m 的轻型支挡工程方案，应用于云南水（富）麻（柳湾）、广州梅（州）河（源）等省内外多条高速公路的高路堤支挡结构工程中，节约投资上亿元，经济效益突出。提出的竖向钢花管、斜向钢锚管多次分段控制注浆加固支挡技术，已在云南、广东等超过20 条高速公路中得到推广应用，成为公路边坡灾害抢险的常态化技术[31]。

（3）总结分析云南采矿沉陷区次生地质灾害防治技术经验和存在问题，结合实际案例研究，构建了煤矿采空区次生灾害治理的理论模型，优化完善了采空区次生灾害治理的思路和防治措施，归纳了工程防治、生物治理、采煤沉陷区综合治理方法系列。

4.3 复杂环境地质灾害综合防治工程技术体系

针对复杂环境地质灾害特征，探索从调查评价、防治规划、灾害治理、监测预警到治理后评价的地质灾害防治工程技术，形成了高原复杂环境地质灾害综合防治工程技术体系。

（1）通过资源与环境条件精细调查，准确评价国土空间承载力及地质灾害风险，统筹国土空间规划，综合施治，依法管理，保证人类活动与地质环境相适应，提高治理工程设防标准，以期取得长治久安的成效[32]。

（2）创新和引进生物谷坊、微型桩、复式排导槽、桩林坝、圆形抗滑桩、抗滑挡土板、抗滑桩+挡土墙等新型有效工程技术进行地质灾害防治，提高地质灾害防治效益和可持续性。

（3）因地制宜采取削峰填谷、河溪改道等地质环境改造工程，能长久消除地质灾害隐患。如有“山顶一线天”之称的绿春县城，位于1.23 km2的山梁上，长期受地质灾害危害。虽进行了大量工程治理和片区综合整治，但“防治效果显著，灾情动态发展”趋势仍未改变。2009年开展削峰填谷工程改造地质环境，有效遏制了地质灾害的发展趋势，形成建设用地1.56 km2（图6）。德钦县城水磨房河与直溪河改道并流稀释黏性泥石流以利排导，也取得了良好成效。

（4）建立健全监测网络是必不可少的地质灾害防治前提和保障，动态监测应贯穿于复杂环境地质灾害防治始终，监测预警、应急转移避险是长期的保障措施。

5 结语

云南省地质灾害综合防治体系建设防灾减灾成效显著。系列专项研究了云南高原地质环境条件、地质灾害成因、发育分布规律、易发性分区评价，总结了地质灾害隐患综合遥感识别、岩溶塌陷隐患勘查识别、采矿沉陷区地质灾害隐患调查识别、地质灾害自动化监测预警、信息技术运用、应急支撑技术及特殊岩土、重大工程、复杂环境的地质灾害综合防治工程技术，归纳评述了系列专项研究取得的主要科技成果，为下一步云南省地质灾害综合防治体系的高质量建设和运行提供保障。

面对地质灾害防治的新形势[33-35]，尚需加强地球探测与信息技术研究，提高快速探测评价地质灾害隐患的精度；改进“三查”方法，及早发现新增隐患及成灾风险；研究国土空间规划的防灾减灾机制，增强可行性及长效防灾减灾功能等[36-38]。