获奖

滑坡灾变过程多因素预测预报理论与防治关键技术

河南省科技进步一等奖(2019)

发布时间:2023-03-27 来源: 编辑:李冬冬

滑坡是世界范围内广泛分布的自然灾害,直接威胁人民生命财产安全,影响重大工程建设,破坏生态环境。我国山地丘陵区约占国土面积的65%,地质条件复杂,构造活动频繁,是世界上滑坡灾害严重的国家之一。据《全国地质灾害通报》,2013~2018年全国发生滑坡39429起,1950~2018年非地震诱发滑坡造成28785人死亡。滑坡预测预报技术是减轻滑坡灾害的重要手段,但由于其诱发因素多且灾变过程复杂,滑坡预测预报与地震预报一样属世界级科学难题,因此开展滑坡预测预报研究具有重大的理论和实际意义。该项目依托1项国家科技支撑计划、2项国家自然科学基金、1项国家水利公益性行业专项课题,经历20多年跨学科、多单位联合攻关,形成了多项具有自主知识产权的原创性成果:

(1)构建了滑坡多因素综合预报理论体系:滑坡预测预报是一项复杂的系统工程。基于现场勘察、试验、监测、物理模拟和数值分析,采用滑坡变形、滑移面抗剪强度、降雨、地震等多种预报参数,提出了滑坡预测预报的等维新息外延模型、协同分岔模型、态矢量模型、岩体断裂力学模型、锁固型滑坡模型等多种模型,构建了滑坡多因素综合预报理论体系。

(2)提出了滑坡灾变过程分析方法:提出了边坡加卸载地震动力响应分析理论及水岩耦合作用下滑坡安全评价方法;建立了滑坡灾变过程演变体系,提出了多场(应力场、位移场、渗流场等)信息融合的滑坡灾变过程分析方法;研发了滑坡灾变过程地质力学模型试验装置,提出了数字图像分析测试方法。

(3)研发了滑坡动态监测及智能预警系统:研发了基于无线传感器网络的滑坡动态监测系统,显著提高了滑坡监测精度,具有监测频次高且连续的优点;基于滑坡预测预报多因素综合预报理论和灾变过程分析方法,自主研发了滑坡智能预警系统,实现了对滑坡实时、远程、高频次、全方位立体监测和动态预警,有效缩短了灾害预警决策的时间。

(4)提出了重大工程滑坡防治关键技术:基于滑坡灾变过程控制规律,提出了重大工程滑坡治理优化方法,系统研究了锚索群与抗滑桩桩长和布局等非均匀优化设计关键技术,实现了抗滑结构体系的动态设计。

研究成果已应用于水利水电、交通、矿山等30余项国家重大工程,在滑坡防治、优化设计和监测等方面节省投资3.64亿元。项目成果获厅级科技成果一等奖7项,参编1项国家标准和2项行业规范,出版专著7部,授权国家发明专利23项、实用新型专利1项、软件著作权7项;发表SCI论文59篇(JCR1区5篇),EI论文287篇,他引9357次,其中SCI他引204次。项目已应用于河南、四川、云南、福建和西藏等10个省(区),成功预警了东苗家、魏家沟、马坪和槐扒等滑坡,并解除了滑坡区3692人的灾害风险问题,保障了人民生命和财产安全,提高了滑坡预测预报的科学水平,推动了本领域的科技进步,产生了显著的社会、环境及经济效益。