“提高自然災(zāi)害防治能力不僅是實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標及中華民族偉大復興中國夢的核心要求，而且直接關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全和國家安全。這一挑戰(zhàn)同時也考驗著我們黨的執(zhí)政能力。”
國務(wù)院最近公布的《“十四五”國家應(yīng)急體系規(guī)劃》以推進應(yīng)急管理體系和能力現(xiàn)代化為中心，聚焦于改革后的首個五年規(guī)劃期內(nèi)的應(yīng)急管理體制。該規(guī)劃重點關(guān)注自然災(zāi)害防治和安全生產(chǎn)兩大領(lǐng)域，并圍繞“防”與“救”兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行細致部署。
在地震的防范與研究中，工程物探與室內(nèi)巖土試驗應(yīng)用廣泛，其中工程物探主要用于地震的監(jiān)測、預警以及對地震構(gòu)造的探查，巖土試驗主要用于研究了解土壤在地震中的行為特性，幫助工程師提高未來基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計的彈性。
1 技術(shù)原理與優(yōu)勢
工程物探技術(shù)
工程物探技術(shù)，其原理主要基于電場、地震波、重磁場等與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相互作用。工程物探設(shè)備能夠無損地穿透地表，深入地下進行探測，從而揭示出地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和物質(zhì)的性質(zhì)。具體來說，高密度電法設(shè)備通過發(fā)射并接收電場信息來探測地下介質(zhì)的電性差異；地震法設(shè)備則利用地震波波在地下介質(zhì)中的傳播和反射特性來推斷地質(zhì)構(gòu)造和巖性變化；而重磁法設(shè)備通過測量地球重磁場的變化來反演地下物質(zhì)的分布和性質(zhì)。
地震勘測，高密度電法勘探原理示意圖
與傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探方法相比，工程物探技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢。首先，工程物探設(shè)備采用非接觸、非破壞性的探測方式，能夠在不破壞地下環(huán)境的前提下獲取所需的地質(zhì)信息。其次，工程物探設(shè)備具有高精度的探測能力，能夠準確地識別出地下的細微結(jié)構(gòu)和異常體，為災(zāi)害預警和防治提供數(shù)據(jù)支持。此外，這些設(shè)備還具有高效率的特點，能夠在短時間內(nèi)完成大面積的探測任務(wù)，大大提高了地質(zhì)工作的效率。
高密度電法探測異常與地下巖溶
正是由于工程物探設(shè)備的這些獨特優(yōu)勢，使其在自然災(zāi)害防治體系中發(fā)揮著越來越重要的作用。通過這些設(shè)備，我們可以及時了解地下的地質(zhì)狀況，預測潛在的自然災(zāi)害風險，為決策者提供科學依據(jù)，從而有效地保護人類的生命和財產(chǎn)安全。
室內(nèi)巖土試驗
地震對基礎(chǔ)設(shè)施造成的破壞程度有很大差異，差異的程度取決于地震的位置、受影響土層的力學特性、地下水位的深度以及地震的強度和持續(xù)時間。例如，軟土的沉積會導致地表震動的放大，而松散顆粒材料的收縮趨勢會導致土壤液化和不均勻沉降。這種反應(yīng)也可能影響電力和水等生命線，同時對基礎(chǔ)設(shè)施造成更明顯的破壞。
了解土壤在地震中的行為特性可以幫助工程師提高未來基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計的彈性。室內(nèi)巖土試驗儀器能夠模擬這些荷載條件，并提供在易受地震影響地區(qū)開發(fā)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)設(shè)計解決方案所需的知識。
2 地震監(jiān)測與預警
地震，作為一種突發(fā)的、破壞力巨大的自然災(zāi)害，始終對人類生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅。然而，隨著科技的進步，工程物探設(shè)備在地震監(jiān)測與預警中的應(yīng)用為我們提供了一種有力的防護手段。
工程物探設(shè)備在地震監(jiān)測中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。例如，地震計，一種高靈敏度的地震監(jiān)測設(shè)備，能夠?qū)崟r監(jiān)測地殼的微震活動。通過捕捉地震波的傳播信息，地震計能夠迅速識別出地震的震源、震級和震中位置等關(guān)鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)對于準確預測地震的發(fā)展趨勢和影響范圍至關(guān)重要。
arolla寬頻地震計
AC-73三分量力平衡加速度計
除了地震計，強震儀也是地震監(jiān)測中的設(shè)備之一。強震儀能夠記錄地震發(fā)生時的強烈震動，為震后評估和救援提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。通過分析強震儀記錄的數(shù)據(jù)，我們可以了解地震對建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等造成的破壞程度，從而為災(zāi)后重建和救援工作提供科學依據(jù)。
scai slim 3/6通道數(shù)據(jù)采集器
值得一提的是，工程物探設(shè)備在地震監(jiān)測與預警領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。地震監(jiān)測解決方案結(jié)合了地震計和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測和分析地震活動。這些設(shè)備不僅具有高靈敏度和穩(wěn)定性，還能在惡劣環(huán)境下持續(xù)工作，確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
建筑物結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)
除工程物探設(shè)備之外，近些年，分布式光纖聲波傳感器( Distributed Acoustic Sensing，DAS)在天然地震學相關(guān)研究中的應(yīng)用可行性已經(jīng)得到了初步驗證。利用DAS的高觀測密度可以大幅改善淺層結(jié)構(gòu)尤其是斷層區(qū)等復雜結(jié)構(gòu)成像分辨率，利用DAS的耐受惡劣環(huán)境特性有望在深井、海底等特殊條件下開展地震學監(jiān)測。相關(guān)研究可以關(guān)注我們的往期內(nèi)容：分布式光纖聲波傳感器在天然地震監(jiān)測中的應(yīng)用。
ODH5X詢問器單元，為大型地震應(yīng)用提供的分布式光纖聲波傳感（DAS）解決方案
總的來說，儀器設(shè)備在地震監(jiān)測與預警中的應(yīng)用為我們提供了及時發(fā)現(xiàn)地震跡象、準確預測地震發(fā)展趨勢的能力。通過這些設(shè)備的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，我們能夠迅速發(fā)出預警信息，為公眾爭取寶貴的逃生時間，最大程度地減少地震帶來的損失。
3 地震構(gòu)造探查與地質(zhì)災(zāi)害防治
地質(zhì)災(zāi)害，如因暴雨、洪澇、臺風等災(zāi)害引起的滑坡、泥石流等，常常給人類帶來嚴重的生命和財產(chǎn)損失。在地質(zhì)災(zāi)害防治中，工程物探設(shè)備發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這些設(shè)備能夠精確探測地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的不良地質(zhì)體，為災(zāi)害防治提供科學依據(jù)和有效手段。
在滑坡災(zāi)害的防治中，工程物探設(shè)備的應(yīng)用顯得尤為重要。例如，電法儀是一種利用地下介質(zhì)的電性差異進行探測的設(shè)備。通過電法儀的測量，我們可以了解地下巖層的電阻率、極化率等電性參數(shù)，從而推斷出滑坡體的含水量、物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征。這些數(shù)據(jù)對于評估滑坡的穩(wěn)定性和預測其發(fā)展趨勢具有重要意義。結(jié)合這些數(shù)據(jù)，我們可以及時采取加固措施，如設(shè)置抗滑樁、錨索等，提高滑坡體的穩(wěn)定性，防止災(zāi)害的發(fā)生。
POLARES 32交流電快速成像系統(tǒng)與滑坡體電法勘測成果
面波儀是另一種在地質(zhì)災(zāi)害防治中廣泛應(yīng)用的工程物探設(shè)備。面波儀通過測量地表傳播的面波來推斷地下介質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。在泥石流災(zāi)害的易發(fā)區(qū)域，面波儀能夠迅速識別出地表的松散物質(zhì)和不穩(wěn)定斜坡，為泥石流的預警和防治提供重要信息?；诿娌▋x的測量結(jié)果，我們可以及時采取疏導措施，如修建排導槽、設(shè)置攔擋壩等，降低泥石流的發(fā)生概率和減輕其影響。
汶川震區(qū)某滑坡區(qū)域主動源面波勘測成果
除了滑坡和泥石流災(zāi)害外，工程物探設(shè)備在其他地質(zhì)災(zāi)害防治中也具有廣泛的應(yīng)用。例如，在地面塌陷、地裂縫等災(zāi)害的探測中，跨孔地震層析設(shè)備能夠精確識別地下的空洞、裂縫等不良地質(zhì)體，為災(zāi)害的預防和治理提供有力支持。
跨孔地震層析成系統(tǒng)
總的來說，工程物探設(shè)備在地質(zhì)災(zāi)害防治中的實踐為我們提供了一種技術(shù)手段。通過這些設(shè)備的探測和科學分析，我們能夠及時了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的不良地質(zhì)體，評估災(zāi)害發(fā)生的可能性和影響范圍?；谶@些數(shù)據(jù)和信息，我們可以及時采取防治措施，降低災(zāi)害發(fā)生的概率和減輕其影響，保護人民的生命財產(chǎn)安全。
4 防災(zāi)救災(zāi)
防災(zāi)救災(zāi)是應(yīng)對自然災(zāi)害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及對災(zāi)害的預警、響應(yīng)、救援和恢復等多個方面。在這個過程中，工程物探設(shè)備發(fā)揮著不可替代的作用，為防災(zāi)救災(zāi)工作提供了強大的技術(shù)支持。
在災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)方面，工程物探具有迅速定位受災(zāi)區(qū)域和評估災(zāi)害嚴重程度的能力。例如，利用無人機搭載的地質(zhì)雷達，可以在短時間內(nèi)對災(zāi)區(qū)進行大面積的探測和評估，提供地質(zhì)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅有助于救援隊伍快速了解災(zāi)區(qū)情況，制定救援計劃，還能為后續(xù)的災(zāi)后恢復重建提供重要依據(jù)。
快速地震測量拖纜，適用于硬質(zhì)路面的緊急面波勘察
無人機探地雷達，適用于災(zāi)后地下目標探測
在救援輔助決策方面，詳細的地質(zhì)勘察提供的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，對于救援決策具有重要意義。通過對災(zāi)區(qū)地質(zhì)環(huán)境的深入了解和分析，決策者可以制定出更加科學、合理的救援方案和資源調(diào)配計劃。
在災(zāi)后恢復重建方面，工程物探設(shè)備能夠為重建工作提供詳細的地質(zhì)和環(huán)境數(shù)據(jù)。例如，利用地質(zhì)雷達、地震儀，電法儀等設(shè)備，可以探測出地下的斷層、裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象，為重建規(guī)劃提供科學依據(jù)。此外，工程物探設(shè)備還能監(jiān)測潛在的次生災(zāi)害風險，如余震、滑坡等，確保重建工作的安全進行。而室內(nèi)巖土試驗設(shè)備能夠深入研究不同地質(zhì)條件在地震中的表現(xiàn)，為災(zāi)后基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計、重建提供依據(jù)。
ELDYN標準型動三軸試驗系統(tǒng)
RCA共振柱試驗系統(tǒng)
在公眾教育與宣傳方面，實時監(jiān)測和預警能力為公眾提供了更加直觀、生動的災(zāi)害教育素材。通過對地震影響的研究，公眾可以更加深入地了解自然災(zāi)害的成因、危害以及應(yīng)對措施。同時，這也有助于提高公眾的防災(zāi)意識和自救能力，形成全民參與防災(zāi)救災(zāi)的良好氛圍。
5 巨災(zāi)防范工程建設(shè)（推薦設(shè)備）
總結(jié)
先進的監(jiān)測及研究設(shè)備在自然災(zāi)害防治體系中的深度應(yīng)用是人類科技與自然災(zāi)害斗爭的一大勝利。通過這些設(shè)備的實時監(jiān)測、預警和對地震現(xiàn)象的深度研究，我們能夠更好地守護生命財產(chǎn)安全，減少災(zāi)害帶來的損失。展望未來隨著科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新我們期待更多更好的技術(shù)在自然災(zāi)害防治中發(fā)揮更大的作用，為人類的生存與發(fā)展提供更加堅實的保障。
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