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方向一:地质灾害区域地球科学背景研究

地质灾害的发生总是与特定的地貌、地质及地球物理背景相关,与流域的形成与演变密切相关。地质灾害研究的基础应从区域尺度来探讨,开展区域地质、地貌、第四纪地质、新构造运动以及深部地球物理研究。因此,三峡地质灾害研究需从区域地质背景入手,重建长江流域的历史演变轨迹并揭示其规律,为斜坡地质灾害发育的阶段性及其规律的研究建立背景值。

本方向的主要研究内容包括:1)地质和岩土物性精细填图。通过三峡重点地区地层、构造和岩石物性的精细填图,了解各岩相的空间分布、构造的活动年代及物性的空间结构,建立三峡重点地区精细的构造系统和物性数据库,研究物性时间-空间结构与地质灾害演变的规律性,研究不同期次的构造事件对地质灾害的影响。查明粘土岩、火山堆积及溶塌角砾岩等指标岩性层的空间分布,进行易滑岩组的沉积岩相学分析。2)地质灾害发生的地貌背景研究。主要研究内容包括三峡地区主要地质灾害空间分布与地貌类型、地貌特征等的相关性;地质灾害发生、发展与三峡地貌演化的耦合关系;崩塌、滑坡灾害形成的地貌过程。3)多尺度高分辨地质结构与构造探测。以地震、电磁、高精度重磁和测井等地球物理方法获取的数据为基础,采用国内外先进的高分辨地球物理反演和成像方法,在三峡地区及邻区开展多尺度地球物理探测和成像研究。通过较长时间的数据积累,逐步建立三峡地区及邻区壳幔尺度、沉积层尺度及近地表层尺度的地质-地球物理结构和构造模型,为三峡地区的地质灾害防治提供数字化的三维地质-地球物理基础模型。4)长期和定期流动观测相结合的地球物理(重力、大地电磁)台网建设。在绝对重力和大地电磁场的固定台站长期观测基础上,进行固定网站的定期流动观测。利用台网重力观测资料,研究三峡库区水体变化及其引起的地壳负荷变化,为监测库区大地水准面的变化提供基础资料;研究基于卫星时变磁测数据与地面电磁观测数据相结合的反演地壳电阻率变化的方法技术;利用CHAMP等磁卫星时变磁场观测数据和地面台网电磁观测数据,监测三峡地区及邻区地壳电阻率的扰动及其对重大地质灾害的响应(前兆和后效)。

方向二:水岩(土)耦合作用诱发地质灾害研究

大气降水、地下水和库水位波动是诱发斜坡变形破坏的重要因素。确定水岩(土)耦合作用影响斜坡稳定性的机理,是滑坡崩塌灾害研究的重要基础内容之一。

本方向的主要研究内容包括:1)降雨优先流入渗过程及水动力场特征研究。在典型滑坡体上建立原位自动监测系统及局部人工降雨模拟系统;研究不同降雨条件下坡面地表径流过程,降水入渗过程,饱和-非饱和带渗流场(水势)、水化学场及应力场特征及其与滑坡稳定性的关系;用土壤三参数探测仪(TDR)技术原位同步监测包气带不同深度的土壤含水量和滑坡应力变形及其变化;采用多参数传感器自动观测不同深度(含包气带及滑动面)的孔隙水压力、电导率;利用地面核磁共振(SNMR)、地质雷达(GPR)等物探技术,监测地层含水性的时空变化指标;研制考虑了滑坡结构介质的模拟装置,探讨优势流对诱发地质灾害的机制。2)三峡水库水位涨落对库岸带稳定的影响研究。在三峡水库运行水位175145 m范围内,选择若干典型库岸段,系统监测包气带-饱水带水势、水化学及应力场的时空变化,探讨不同幅度和频率的库水位涨落对库岸稳定性的影响规律。建立变饱和水流、溶质运移与应力耦合的数值模拟模型。3)水-()相互作用的力学效应研究。以水-岩(土)相互作用理论为指导,开展大型野外原位实验,研究典型环境条件下岩土体中(特别是软弱带)的水-岩(土)物理化学作用过程,及其对岩土体物理力学性质、应力应变的影响,建立裂隙(或孔隙)介质中、高水压力变化作用下的水-岩(土)相互作用本构关系。研制大型模拟试验槽系统,模拟典型滑坡岩土体的饱水-排水-再饱水的循环过程,研究该过程中不同含水量状况下,岩土体的矿物成分、化学成分、微观结构、物理力学性质及水化学组分的变化规律。4)研究地下水的化学组分变化对滑坡预测的指示作用。

方向三:地质灾害监测预警与风险管理系统研究

在野外大型综合试验场范围内,选择典型滑坡与崩塌灾害为主要监测对象,构建国内最先进的地质灾害监测系统,引进并研发新型监测仪器,研究三峡库区地质灾害预测预报模型与预警技术标准,高度集成“3SGISGPSRS)”系统,研发具有自主知识产权的“三峡库区地质灾害预报预警与辅助决策系统”,实现三峡库区地质灾害的远程实时预测预报与预警信息发布,达到由点到面全过程防灾减灾的目的。

地质灾害监测与预测预报系统研究主要研究内容包括:1)3S技术应用于地质灾害监测的集成化研究。通过研究开发高度集成化的系统,不仅实现监测数据采集、处理和更新的实时化和自动化,并为各种相关应用提供科学的决策咨询。2)典型地区滑坡崩塌立体监测系统研究。应用最新监测技术方法,构建精度高、适用性强、多手段有效配置的高效监测系统。引进世界先进的高新技术如机载(船载)三维激光扫描系统、测地机器人、地面合成孔径雷达、声发射仪、分布式光纤集成监测系统,对崩塌、滑坡的位移、应变、地下水位和温度等进行全方位监测。3)三峡库区崩塌、滑坡时空规律与预测预报模型研究。从长、中、短期三个层次,进行滑坡、崩塌预测预报模型研究,编制用于崩塌、滑坡预测的系列图件;开展暴雨诱发型崩塌、滑坡预测预报研究,建立降雨型滑坡预报模型,根据天气演变模式和降雨强度、降雨持续时间,实现崩塌、滑坡的中期和短期预报。4)三峡地质灾害实时预报预警系统研发。进行地质灾害实时监测、综合预报预警模型与Web-GIS 系统集成研究。

地质灾害风险评价的核心由地质灾害发生的可能性、受威胁对象的易损性和总的风险评价三个部分组成。由于地质灾害不仅具有自然属性,同时具有社会和经济属性,需在地质灾害危险性区划研究的基础上,重点加强对承灾体的易损性及总的风险水平评估研究,建立适宜地质灾害风险的评价指标体系及评价模型,形成一套适用的地质灾害风险评估系统。

地质灾害风险评价主要研究内容包括:1)三峡库区地质灾害承灾体易损性评价体系研究。在选定代表性区段和地质灾害体调查基础上,研究地质灾害形成的自然属性规律,根据不同区段和不同地质灾害体所对应的社会、经济、环境等状况,研究地质灾害的社会经济属性规律和承灾体特征,进行地质灾害承灾体类型划分;进行地质灾害承灾体的社会、经济、环境指标调查分析和地质灾害承灾体易损性研究。建立三峡库区地质灾害承灾体易损性评价体系。2)三峡库区地质灾害风险预测。三峡库区地质灾害风险类型划分和风险评价指标体系研究;三峡库区地质灾害风险评价模型研究;三峡库区地质灾害风险区划图编制方法研究;基于GIS平台的三峡库区地质灾害风险评价系统开发研制;三峡库区地质灾害诱发的涌浪灾害和孤立波灾害风险专题研究;典型移民新区和典型地质灾害点的风险预测实例研究。3)三峡库区地质灾害防治法律法规与风险管理研究。三峡库区与地质灾害发生有关的工程活动法律制度;三峡库区地质灾害观测与信息报告制度;三峡库区地质灾害责任制度与损失补偿制度;三峡库区地质灾害风险控制的管理体系;三峡库区地质灾害风险决策系统研发。4)三峡库区突发地质灾害应急系统研究。三峡库区突发地质灾害时,人员疏散的时效性分析;地质灾害应急救援的时效性研究;地质灾害后果模拟与评估技术研究;地质灾害应急救援体系研究

方向四:地质灾害与防治工程相互作用研究

针对三峡库水位大幅度变动特殊背景,以库区典型地质灾害体为研究对象,研究地质体与防治工程相互作用机制,分析总结地质灾害防治技术适宜性。

本方向主要研究内容包括:1)地质体与防治工程相互作用理论研究。通过野外监测、室内物理模型和数值模拟分析,研究典型地质体与防治工程在降雨与库水位长期周期性波动条件下,岩土体和支挡结构的相互作用机理,探讨相互作用的新理论及其特征参数。2)地质灾害防治工程新技术研究。研究钻进工艺对灾害体特征层位的影响,确保滑带土采样质量;研究优化支挡结构型式及其优化设计方法,开发利用水-岩(土)物理化学特性加固岩土体的新技术。3)地质灾害防治工程效果综合评价。采用野外监测、室内物理和数值模拟分析相结合的方法,研究典型地质灾害防治工程效果与工程的长期效应;提出地质灾害防治工程效果评价的基本评价指标体系、评价体系和评价方法。4)地质灾害防治工程技术适宜性研究。通过防治工程和周围环境现场监测、室内模型实验、数值模拟分析,研究现有防治工程技术的安全性、经济合理性和与周围环境的协调性。

方向五:地质灾害防治信息化技术研究

地质灾害防治数据具有多源、多类、多量、多维、多尺度、多时态和多主题特征,其采集、存储、管理、处理、集成和应用极为复杂。信息技术的应用以及信息化的实现,涉及一系列理论、方法和技术问题,迫切需要开展深入的研究。

本方向主要研究内容包括:1)主题式地质灾害点源信息系统技术。本项研究涉及专题应用软件和高效率机助软件技术的研发,需要研究适合于不同服务环境和不同服务对象的系统工作平台。2)基于共用数据平台的系统集成。研究内容包括技术集成、网络集成、数据集成和应用集成。3)地质灾害体复杂结构的三维可视化和动态模拟显示技术。研究地质灾害体复杂结构的三维建模及其可视化表达、可视化分析、可视化模拟和可视化决策的理论、方法和技术。

方向六:地质环境演变及保护研究

在深入认识三峡库区(地表、地下)水、岩(土)体、气候等各种地质环境要素变化规律的基础上,通过整合地球科学多学科的知识与数据,建立库区地质环境关键要素的长期监测站点,为地质环境演变与保护综合研究提供国内领先的科研与实践平台。

根据三峡库区地质背景特点,围绕水-岩(土)、水-气相互作用及其地质环境效应,本方向研究内容包括:1)库岸带水岩相互作用机制及其对水环境的影响。研究库岸带主要地质环境释放物的物理、化学特征,特别是水体与库岸带之间的水文地球化学作用;涨落带的地质体在库区水位不断涨落过程中,岩土体有毒元素与污染物质的释放机制;地质环境释放物驱动库区水体的污染过程;地质环境释放物对库区水环境质量变化的地质贡献量。2)库岸带水文系统的演变及其地质环境效应研究。以典型剖面和典型流域为对象,监测气候、地下水、地表水各要素,通过对野外监测数据分析和数值模拟技术,深化了解库岸带陆表水文及地下水系统循环过程及其演变模式;揭示陆表水文过程变化引发的地质环境演变机制与趋势,提出新的水文循环模式下水土资源科学利用模式。3)地质环境承载力和地质环境保护策略研究。针对库岸带地质环境问题,研究库区的地质环境承载力及其评价指标体系;研究地质灾害防护治理的生物工程技术;提出相应的地质环境保护的措施与策略。



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