2018年04月21日 星期六

自然资源部陕西宝鸡地质灾害野外科学观测研究站

发布时间:2021-05-28

研究站概况

自然资源部陕西宝鸡地质灾害野外科学观测研究站位于黄土高原地质灾害重点高易发区—陕西宝鸡地区。2011年,国土资源部批准成立地质灾害风险管理与监测宝鸡野外科学观测基地;2015年,经过国土资源部专家评估,批准命名为地质灾害-陕西宝鸡野外科学观测研究基地;2020年,经过自然资源部专家评估,批准名称变更为自然资源部陕西宝鸡地质灾害野外科学观测研究站

中文名称:自然资源部陕西宝鸡地质灾害野外科学观测研究站

英文名称:Observation and Research Station of Geological Disaster in Baoji, Shaanxi Province, Ministry of Natural Resources

研究站站长:孙 萍

研究站副站长:王 涛、辛 鹏

研究站秘书:梁昌玉

首席科学家:吴树仁

总体定位

面向黄土高原活动构造带地质灾害风险防控需求,开展秦岭山区、黄土高原交汇的强活动构造带地质灾害野外科学观测,进行市县域动态风险评估研究,攻关内外动力耦合滑坡成灾机理与风险防控关键理论技术瓶颈。

研究方向

(1)地质灾害整体发展趋势跟踪调查研究;(2)地质灾害隐患In-SAR识别监测;(3)降雨和工程活动诱发外动力地质灾害监测与预警;(4)潜在地震诱发内动力地质灾害观测与危险性预测;(5)城镇地质灾害风险定量评估与防控技术研究;(6)野外科学观测数据共享与公众服务。

 

图1陕西宝鸡地质灾害野外科学观测研究站技术体系

野外观测场地基础设施

研究基地拥有前、后方两个基地,前方基地坐落于宝鸡市中心陕西省宝鸡市金台区自然资源局地质环境监测站内,场地面积7500m2,房屋建筑面积约1500m2,比邻宝鸡市区北坡段簸箕山、金鼎寺滑坡、狄家坡滑坡,面向宝鸡重大灾害体开展专业监测。后方基地位于中国地质科学院太阳集团所有网址16877活动构造与地壳稳定性评价实验室,承担监测数据的接收、模拟分析、趋势评估与信息发布等日常管理任务。

宝鸡科学观测研究站以正在蠕变的宝鸡市中心北坡簸箕山滑坡、金鼎寺滑坡、中岩山滑坡等为典型案例建立综合观测台站。迄今,研究站先后建设观测点49处,其中,跨活动断裂地脉动观测点16处,雨量观测点25处,大型滑坡体形变综合观测站8处。各监测点均具有固定的观测位置、完善的土地使用权限及水电观测支撑设施,大型滑坡观测站建有房屋,实现了监测、数据采集、接收的全链条信息化。

 

图2 地质灾害宝鸡野外科学观测站地理位置及平面布置图

 

图3 宝鸡野外科学研究站及内部展厅

 

图4 宝鸡地区监测点分布图

 

图5 宝鸡自动雨量监测站

 

图6 宝鸡市中心北坡滑坡监测站部署图

 

图7 灾害数据传输与信息管理模式图

 

室内大型试验设备

室内辅助观测与数据分析设备包括:常规土力学参数试验设备、非饱和土动三轴仪、GDS大型三轴仪、GDS环剪仪、大型滑坡物理模拟试验平台等;购置了Geoslope、FLAC、GDEM等数值模拟计算软件。截止2020年涉及研究站且价值大于2万元的岩土力学测试、辅助仪器设备等共有13台/套,累积400余万元。

 

图8 室内实验室主要设备

地质灾害数据信息管理平台

在地质调查项目的支持下,太阳集团所有网址16877基于宝鸡地质灾害的长期观测,自主研发了InSAR调查PAD软件系统、基于信息量的区域滑坡易发性、基于证据权的危险性软件等6套,结合上述独立研发软件与地质云平台,开发了宝鸡地区气象地质灾害气象预警平台。具体功能指标如下:

(1)地质灾害大数据InSAR识别系统

该系统可实现服务端的InSAR大数据计算管理—PC端的专业应用—移动端的野外电子化验证调绘,具有移动端与服务端的互联互通开发、地理底图调用和定位开发、专业图件GIS功能开发、InSAR调绘标准的模块开发、移动端的输入编辑存储开发等功能。

图9 InSAR大数据系统

(2)区域地质灾害危险性快速评估软件

该软件基于概率论模型,可预测特定超越概率(如10年一遇、50年一遇等)条件下潜在降雨量时空概率分布特征;结合统计分析模型和确定性模型等滑坡危险性评估模型,将潜在降雨量分布和滑坡易发程度评估结果叠加,即可实现对降雨型崩滑灾害严格意义上的危险性时空概率分布预测评估的目标。

(3)地质云“宝鸡气象灾害预警”平台

该信息平台具有宝鸡市现有地质灾害点的信息查询、管理功能,内含信息量模型与统计分析模型两种数学算法,结合降雨量监测数据,可实现气象地质灾害危险性快速评估,为灾害快速、精准管理与风险评估研究提供了信息化支撑。

 

图10 宝鸡地质灾害气象预警平台

团队建设与人才培养情况

截止目前,野外科学观测站共有科研与技术人员26人,平均年龄38岁,其中研究员9人,副研究员8人,高级工程师2人,助理研究员6人,工程师1人;其中博士生导师3人,硕士生导师8人。目前,野外观测研究研究站现有自然资源部科技创新团队1个,“谷德振青年科技奖”获得者1名,“青年地质科技银锤奖”获得者1名,自然资源部“杰出青年科技人才”1名,中国地质调查局“优秀地质人才”2名。研究站团队于2017年荣获“国土资源部科技创新团队”称号。地质灾害领域的知名专家谭成轩研究员、吴树仁研究员为野外科学观测研究站学术带头人,孙萍研究员为野外科学观测研究站负责人。

孙萍研究员                              吴树仁研究员                              谭成轩研究员                              辛鹏副研究员

张春山研究员                                杨为民研究员                                李滨研究员                                姚鑫研究员

王涛副研究员                                郭长宝副研究员                                丰成君副研究员                                杨志华副研究员

梁昌玉副研究员

基地客座研究员10名,均为地质灾害领域的国际知名专家学者。其中,中国科学院院士1名,自然资源部地质灾害防治技术指导中心首席科学家1名,“中组部海外高层次引进人才”1名,“杰青” 1名,“优青”1名,“青年长江”1名。

彭建兵院士                                            殷跃平研究员                                            王家鼎教授

祁生文研究员                                            汪发武教授                                            范宣梅教授

 

邓亚虹教授                                            许领教授                                            张帆宇教授

许冲研究员

合作交流

基地团队成员多次参加国际滑坡论坛ICL、国际地质灾害减灾论坛ICGdR、国际大型滑坡研究协会iRALL、国际工程地质大会IAEG等国际会议并作特邀报告或专题报告。

基地团队成员多次参加国内重大滑坡防治技术研讨、滑坡风险评估技术讲座、滑坡早期识别技术研讨、全国工程地质大会、全国岩石力学与工程学会等国内重要会议及专题研讨。

基地团队成员与日本京都大学防灾研究所、香港科技大学、奥地利科学院、西班牙马德里大学、日本岛根大学等多年来一直保持着合作关系,并开展了项目合作与交流互访。

2015年以来,3位基地团队成员获取了留学基金委公派留学资格,分别赴日本岛根大学、新西兰奥克兰大学、法国路桥大学开展访学与学术交流。

科谱活动

基地团队成员多次参加汛期地质灾害隐患排查、现场突发灾害应急救灾与地质灾害科普宣传活动。

研究水平与成果

自2015年至今,宝鸡监测基地支撑完成科研项目25项,累积科研经费达到5093万元,包括国家级科技支撑项目4项,国家自然基金项目14项,地质调查项目2项,院所长基金项目4项。

近五年来,宝鸡野外科学观测基地服务区域生态文明建设与国土空间规划,支撑编制灾害风险评估相关的咨询报告3份;总结分析渭河中上游地区灾害风险主动防控方面研究进展,撰写专著5部、SCI/EI论文59篇、中文核心论文20篇;积极参与行业规范编制与技术研发,参与编制《工程地质调查规范1:50000》等,获批软件著作权9项。

近五年来,在探索重大地质灾害形成的机理和成灾模式,改进监测预警技术和风险评估技术体系,创建宝鸡市地质灾害风险管控体系及主动减灾策略方法取得了若干重要成果。其中,地质灾害风险评估技术方法体系、地震滑坡风险评估技术与InSAR 监测技术方法等的创新性进展在全国层面产生较大影响。

1. 分析总结了宝鸡市和天水市地质灾害发育的结构构造和规律,首次系统测试分析了宝鸡地区岩土参数和物质组成随深度变化规律,揭示了重大地质灾害成灾机理,研究提出黄土地区斜坡多级变形力学模式。

 

图11 浅表层滑坡形成演化模式图

 

图12 平移式顺层岩质滑坡演化模式图

2. 有针对性地改进了监测预警技术,在InSAR灾害早期识别、宝鸡市地质灾害气象预警方面取得突破。

 

图13 宝鸡市域气象地质灾害快速评估

3. 探索改进滑坡风险评估技术流程与方法,并将新方法应用于未来潜在强震条件下天水市及宝鸡市区北山斜坡带滑坡危险性定量评估。

 

图14 地震滑坡定量危险性区划方法流程图

 

图15 罕遇地震条件下天水北山滑坡定量危险性及建设用地适宜性分区

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