通過對山洪、泥石流、滑坡、以及冰湖堰塞湖等山地災害成因和特征的介紹，分析其監測預警理論基礎；詳細論述了山地災害判識、評估與預測預報，山地災害監測指標與特征閾值等方面內容；同時結合典型監測預警工程介紹了山地災害實時監測預警體系
目錄
第1章 山地災害及其防治 1
1.1 山地災害類型、分布及其危害 1
1.1.1 山地災害類型 1
1.1.2 山地災害分布 3
1.1.3 山地災害特點 9
1.2 山地災害防治 11
1.2.1 山地災害防治工程措施 11
1.2.2 山地災害防治非工程措施 11
第2章 山地災害形成條件與機理 13
2.1 山洪形成條件與過程 13
2.1.1 山洪形成條件 13
2.1.2 山洪形成過程 16
2.2 泥石流形成條件與機理 19
2.2.1 泥石流形成條件及控制因素 19
2.2.2 泥石流形成過程與機理 28
2.2.3 泥石流運動過程 33
2.2.4 泥石流堆積與成災過程 37
2.3 冰湖、堰塞湖形成條件與潰決過程 37
2.3.1 冰湖、堰塞湖形成條件 37
2.3.2 冰湖、堰塞湖潰決過程分析 40
2.4 滑坡形成條件與過程 54
2.4.1 滑坡形成條件 54
2.4.2 滑坡形成模式 56
2.4.3 大型滑坡發育的內外動力條件 59
2.4.4 臺灣小林村滑坡機理分析 74
第3章 山地災害監測預警體系 78
3.1 山地災害監測預警的關鍵問題 78
3.1.1 監測系統壽命與災害發生頻率不匹配 78
3.1.2 災害預警閾值確定困難 79
3.1.3 監測設備及其傳輸功能限制 79
3.2 基于過程的分級多指標泥石流監測預警技術體系 80
3.2.1 早期預測與實時監測相結合的監測預警技術體系 80
3.2.2 多監測預警指標體系 81
3.2.3 監測預警指標分級 82
3.3 山地災害監測預警體系管理 82
3.3.1 群測群防管理 82
3.3.2 專業監測管理 86
第4章 山地災害評估與預測 88
4.1 山洪災害判識與評估 88
4.1.1 山洪災害易發性、危險性評估 89
4.1.2 山洪災害早期預測 93
4.2 泥石流災害評估與預測 94
4.2.1 泥石流溝判識 94
4.2.2 泥石流災害易發性、危險性評估 98
4.2.3 泥石流災害預測 100
4.3 冰湖、堰塞湖潰決危險性評估 113
4.3.1 冰湖潰決危險性評估 113
4.3.2 堰塞湖潰決危險性評估 115
4.4 滑坡判識與危險性評估 116
4.4.1 滑坡識別 116
4.4.2 滑坡的危險性評估 117
第5章 山地災害監測指標與特征閾值 124
5.1 山洪災害監測指標與特征閾值 124
5.2 泥石流災害監測指標與特征閾值 126
5.2.1 泥石流啟動過程指標與特征閾值 126
5.2.2 泥石流運動過程指標與特征閾值 132
5.3 冰湖、堰塞湖災害監測指標與特征閾值 133
5.3.1 冰湖監測 133
5.3.2 冰湖預警 134
5.3.3 堰塞湖監測 135
5.4 滑坡監測指標與特征閾值 136
5.4.1 滑坡監測指標 136
5.4.2 降雨指標與特征閾值 136
5.4.3 變形指標與預警閾值 137
5.4.4 其他指標與預警閾值 138
第6章 山地災害實時監測預警系統 140
6.1 山地災害監測預警系統構架 140
6.2 山地災害監測預警系統野外數據采集站點 142
6.2.1 監測站點布設原則與標準 142
6.2.2 監測站點構成 144
6.2.3 監測頻率 147
6.2.4 數據采集站點技術指標及安裝要求 148
6.3 通信與供能保障 149
6.3.1 通信方式選擇 149
6.3.2 現場監測站點供能保障 150
6.4 山地災害監測預警系統數據處理及預警平臺 150
6.4.1 數據處理及預警平臺硬件系統 150
6.4.2 數據處理及預警平臺軟件系統 151
6.5 監測預警新方法 162
第7章 山地災害監測預警實踐 168
7.1 山洪災害監測預警實踐 168
7.1.1 四川省都江堰市山洪災害監測預警系統實施方案 168
7.1.2 山洪災害監測預警效益分析 175
7.2 泥石流災害監測預警實踐 176
7.2.1 矮子溝泥石流監測預警實踐 176
7.2.2 大寨溝泥石流監測預警實踐 183
7.2.3 某水電站泥石流監測預警系統實踐 188
7.3 冰湖、堰塞湖災害監測預警實例 191
7.3.1 冰湖監測預警實例 191
7.3.2 堰塞湖監測預警實例 198
7.4 滑坡監測預警實例 203
7.4.1 樟木滑坡概況 203
7.4.2 樟木滑坡穩定性敏感因素分析 204
7.4.3 樟木滑坡深部位移監測 205
7.4.4 樟木滑坡地表位移監測 211
參考文獻 214
附錄 222
附錄1 監測站點現有通信方式 222
附錄2 監測站點現有供能方式 224
附錄3 監測站點安裝要求 225
靠前章 山地災害及其防治
1.1 山地災害類型、分布及其危害
山地災害為形成于山區的特有災害，其類型包括山洪、泥石流、滑坡、崩塌、冰湖和堰塞湖潰決災害等。我國山區面積約占國土面積的70%，擁有世界屋脊青藏高原，地震頻繁，特別氣候常有發生，所以我國是世界上山地災害分布很廣的國家之一，特別是西南山區的山地災害影響更為深遠，有時災害還以鏈狀形式通過跨界河流危害國外，因此需要加強山地災害研究。
1.1.1 山地災害類型
1.1.1.1 山洪與山洪災害
(1)山洪。山洪是山丘區小流域(流域面積原則上小于200km2)由降雨引起的突發性、暴漲暴落的地表徑流。山丘區小流域因調蓄能力小，坡降較大，洪水持續時間短(歷時幾小時到十幾小時，很少能達到1天)，但漲幅大，洪峰高，洪水過程線呈多峰尖瘦峰型。山洪按其成因可以分為暴雨山洪、冰雪山洪和潰決山洪，其中暴雨山洪在我國分布很廣，暴發頻率挑選，危害很為嚴重。
(2)山洪災害。山洪災害是指山洪對其活動區(包括集流區、流通區、堆積區)內的生態環境、城鎮、居民點、工業農業、交通、水利設施、通信、旅游、資源等和人民生命財產造成的直接破壞和傷害。同時山洪攜帶的大量泥沙會堵塞干流，給干流上、下游地區造成巨大危害(國家防汛抗旱總指揮部辦公室、中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所，1994)。
1.1.1.2 泥石流與泥石流災害
(1)泥石流。泥石流是沿自然坡面或壓力坡流動的松散土體與水、氣的混合體，常發生在山區小流域，是一種包含大量泥沙石塊和巨粒的固液氣三相流體，呈黏性層或稀性紊流等運動狀態(陳寧生等，2011)。
(2)泥石流災害。泥石流災害是指泥石流在活動過程中，對環境、生態和社會(包括各種基礎設施、人民生命財產)造成的直接破壞和影響，包括全流域(形成區、流通區、堆積區)內的生態、環境、城鎮、居民點、工礦業、農業、交通、水利水電設施、通信、旅游和人民生命財產等，同時大量泥沙進入江河而造成堵塞，給上、下游地區造成巨大危害。泥石流災害的夜發率高、突發性強、來勢迅猛、危害廣泛，是一種山區環境災害，又是一種生態災害，還有部分人為災害。
泥石流危害方式有淤埋、沖刷、撞擊、堵塞、串流改道、潰決、磨蝕、彎道超高和爬高、擠壓主河道等。
1.1.1.3 冰湖、堰塞湖及其潰決災害
1)冰湖及冰湖潰決災害
冰湖是由于冰川活動或者退縮產生的融水在冰川前部或者側部匯集而成的洼地水體，可分為冰川終磧湖(冰磧阻塞湖)、冰川阻塞湖、冰斗湖和冰蝕槽谷湖。其中冰川終磧湖分布數量較多、規模較大，且災害風險較高(姚治君等，2010)。
冰湖潰決災害是指由于冰湖潰決引發的系列人員傷亡和財產損失等。冰湖潰決常發生潰決洪水和泥石流。世界各高山地區由于冰湖潰決形成的洪水與泥石流災害屢屢發生，造成嚴重的經濟損失和人員傷亡，如喜馬拉雅山、天山、阿爾卑斯山、高加索山和科迪勒那山等。我國是冰湖潰決災害分布廣泛，且危害極為嚴重的國家之一(Liu et al.，1988)。喜馬拉雅山區近50年來至少已發生20余次較大的冰湖潰決災害事件，其中3/4發生在我國西藏境內(Xu D M，1985；劉偉，2006)。冰湖潰決所導致的洪水與泥石流災害具有突發性強、洪峰高、流量大、破壞性強、持續時間短、波及范圍大的特點，在其形成、流動和堆積過程中又會激發其他次生災害，從而造成巨大的經濟損失和人員傷亡，其災害損失比一般的暴雨激發的洪水或泥石流要嚴重得多(程尊蘭等，2003)。如2009年7月7日，山南市錯那縣的冰湖潰決，沖毀公路3km、涵洞3座、簡易橋梁4座，導致5個自然村17戶57人與外界交通接近中斷。
2)堰塞湖及堰塞湖潰決災害
堰塞湖是一定量的固體物質堵塞山區河谷或河道所形成的具有一定庫容的水體。一般而言，堰塞湖指天然形成的水體，有別于人工壩體形成的水體。堰塞湖根據成因類型，可分為滑坡(崩塌)堰塞湖、泥石流堰塞湖、火山熔巖堰塞湖、冰磧堰塞湖。
堰塞湖潰決災害是指堰塞湖潰決引發的系列人員傷亡和財產損失等。堰塞湖潰決災害主要表現在以下三個方面。
(1)易形成罕見的洪水災害。由于堰塞體顆粒分布的性強，壩體疏松，密度較差，其穩定性、均質性、整體性和壩體結構強度都較差，易產生滲透變形、沉降變形和潰決。堰塞湖一旦潰決，庫區蓄水將在短時間內下泄，形成罕見的洪災。例如，2000年4月9日西藏易貢堰塞湖潰決就形成了罕見的跨界河流災害(Shang et al.，2003)。
(2)易鏈生滑坡等次生災害，并形成災害鏈。堰塞湖潰決的山洪或泥石流常淹沒道路、農田、水利設施和城鎮，并侵蝕河道兩岸，降低坡體穩定性，形成新的滑坡等次生災害。
(3)對河道演變產生重要作用。首先，堰塞湖形成后，在沒有發生接近潰決的狀況下，堰塞湖上游河床隨著泥沙淤積而持續升高；其次，堰塞湖潰決將產生大流量的潰決洪水，既沖刷下游河道，又輸移大量的固體物質使固體物質在下游河道淤積，造成河床升高；此外，堰塞湖的形成本身就改變了河床的坡降，并形成新的侵蝕基準面，改變了流域的地貌。
1.1.1.4 滑坡與滑坡災害
(1)滑坡。滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現象，俗稱"走山""垮山""地滑""土溜"等。
(2)滑坡災害。滑坡的危害是指滑坡在形成、發生、運動的過程中對人和人類賴以生存的環境(包括人的生命、財產、各種工程設施和建筑、資源和生態環境)造成的災害和影響。
1.1.2 山地災害分布
不同的山地災害受不同控制因素的影響，具有不同的分布規律。其中山洪災害主要受地形和降水控制；泥石流災害除了受地形、水源控制外還受松散物源分布的控制；滑坡、崩塌受地質構造背景、地震等內動力和降水、冰川等外動力聯合控制；冰湖、堰塞湖潰決則受地形高差、構造與特別氣候等內外動力聯合控制，集中分布于西部山區。鑒于不同的山地災害類型具有不同的分布規律，依據不同的災種對其分布規律進行論述。
1)山洪災害分布
山洪災害的分布特征是山洪災害防治區劃的基本依據(張平倉，2011)。從總體上看，我國山洪災害主要呈現如下空間分布規律：①全國范圍內，可劃分為東部季風區、西北蒙新干旱區和青藏高原區；②山洪災害強烈或頻發地段，大多位于三大地形階梯過渡地帶或新構造運動強烈的構造活動區與暴雨中心重合的地區；③山洪災害嚴重的地區，多分布于工農業生產中心的外圍和相鄰地區，以及人口居住、財產相對分散，災害調查難度大的相對落后的廣大農村山丘區。
東部季風區、蒙新干旱區和青藏高原區具有不同的山洪災害特征。東部季風區由于社會經濟發達、人口稠密成為我國一級、二級山洪災害防治區面積比例挑選的地區，而青藏高原區由于地廣人稀、社會經濟不發達，一級、二級山洪災害防治區面積比例很小，故非防治區的面積比例相對較高。蒙新干旱區社會經濟較為分散，山洪災害多與夏季短歷時的點暴雨相關(表1-1、圖1-1)。
2)泥石流災害分布
我國的泥石流類型眾多、暴發頻繁、危害嚴重，根據《全國山洪災害防治規劃》，全國現有災害記錄的泥石流溝約11100條，是世界上泥石流分布及危害很集中、規模挑選的國家之一。
表1-1 三個一級區內重點防治區和一般防治區面積統計表(張平倉，2011)
圖1-1 全國山洪防治區
我國泥石流分布，大體上以大興安嶺—燕山山脈—太行山脈—巫山山脈—雪峰山脈一線為界。該線以東為我國地貌大力度優惠一級階梯的低山、丘陵和平原，泥石流分布零星(僅遼東南山地較密集)。該線以西，即我國地貌靠前、第二級階梯，包括廣闊的高原、深切割的極高山、高山和中山區，是泥石流很發育很集中的地區，泥石流溝群常呈帶狀或片狀分布。泥石流成片地集中在青藏高原東南緣山地、四川盆地周邊，以及隴東—陜南、晉西、冀北等以黃土高原東緣為主的地區(圖1-2)。
從泥石流成因類型看，冰川泥石流主要分布于中國西部山地，特別集中于西藏東南部地區；暴雨泥石流主要分布于西南山區，西北、華北和東北也有呈帶狀或零星分布；具有特殊組成的水石流和泥流則是呈地域性分布，水石流分布于華北地區，而泥流則多分布于松散的黃土地區。從我國行政區劃看，泥石流分布遍及全國的23個省(區)市和自治區(圖1-3)(國家防汛抗旱總指揮部辦公室、中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所，1994)。
圖1-2 我國主要山脈和泥石流分布
圖1-3 全國泥石流分布
3)冰湖、堰塞湖災害分布
(1)冰湖災害分布。通過對青藏高原冰湖的調查與遙感解譯發現，80%的冰湖集中分布于青藏高原兩級夷平面上(圖1-4)，即海拔4500～5000m盆地面和海拔5200～5500m山頂面，夷平面控制著冰湖的分布，如波曲流域兩級夷平面控制的數量占76%。以帕隆藏布、波曲和朋曲為例，采用遙感調查和實地考察相結合的方式，研究發現流域內冰磧湖集中分布于海拔3800m以上地區，流域較小的波曲內冰湖密度挑選，達到每萬平方公里119.9個(表1-2、表1-3)。滑坡泥石流堰塞湖集中分布于藏東南的帕隆藏布流域(占所有數量的80%)。冰磧堰塞湖包括終磧湖(M)、冰斗湖(V)/槽谷湖(S)和侵蝕湖(C)，其中分布很廣的是終磧湖，占總數的57%。
圖1-4 青藏高原冰湖堰塞湖分布圖
表1-2 跨界河流典型流域冰湖數量與密度統計表
表1-3 跨界河流典型流域冰湖類型統計表
(2)堰塞湖災害分布。堰塞湖集中分布于地形高差大、構造活動強烈、巖石堅硬的河谷區，特別是在地震的觸發下，往往形成規模大、數量多的堰塞湖。以汶川地震山區為例，崔鵬等(2009)研究發現，汶川地震產生的256個堰塞湖中有85.6%分布于龍門山三大斷裂帶且距斷層10km的區域內，在主斷裂帶兩側10km范圍內分布有堰塞湖176處，
