關于開展地文監測的初步設想

□徐 斌（河南省安陽水文水資源勘測局）

1.地文和地文監測

地文也可稱作地文景觀，是地球內、外營力長期綜合作用于地球巖石圈而在地表面或淺地表存留下來的各種現象與事物的總稱。地文監測就是在這些地文景觀中選取具有代表性的點、事物或區域進行長期定時、定點監測，也包括對一些突發地質事件（地震、火山、崩塌、洪水、泥石流等）進行實地勘測。

2.地文監測的目的和意義

地球自形成以來，地文景觀就從未停止其變化和發展。今天所看到的地文景觀只是它的全部運動和發展過程中的一個階段。地文監測的歷史幾乎一片空白，《徐霞客游記》之所以珍貴，正是因為稀缺，然而那本書上的記錄遠遠不能滿足對地文研究的需要。隨著科學技術的發展，人們對自然的不斷探索，地文監測也勢在必行。可以從現在開始，對中國的地文景觀進行一次全方位的普查，根據各方研究成果，找到具有代表性的控制點作為監測點（監測點表示需測量的點、線、面、事物或區域），對這些監測點進行設置、建檔、保護、勘測工作。以現在作為一個節點，經過一段較長時期的監測，結合水文、地震、氣象資料，找到各種地文景觀變化的速度和規律以及影響其變化的主要因素。根據這些成果，結合巖石斷代技術，知道巖石的年齡，知道其變化速度和規律，就能比較客觀實際地逐步還原其不同時期的景觀特征。同時也可以向后推演其未來發展的方向，為社會各部門的決策提供具有權威的地文資料，這對于社會各方面的建設具有實際而深遠的意義。

3.地文監測點的設立

地文監測點的設立應盡量避開有過多人為影響的區域，設立應避免與其他部門的建設規劃相沖突，一經設立，其他建設規劃應避免與之發生沖突，這就有一個建立相關保護性法規的問題。根據地文監測的目的，監測地點應選在以下這些范圍。一是，崖壁，如貴州有些地方的山體經過風化其中的卵形石會自動掉落，太行山贊皇縣境內的赤壁長墻，主要是監測崖壁的剝蝕退化速度；二是，峽谷和裂隙，主要是監測各種地貌上峽谷和一線天景觀以及大型的裂隙，監測其寬度和深度上的變化；三是，斷裂帶，如秦嶺和驪山地區的抬升，主要是監測各斷裂帶間的高程變化；四是，河床，如渭河的緩慢改道，如泰寧河床上的萬洞景觀，在很多地方的河床上都有高位沖刷痕跡，這些痕跡可能是因為古代水流量大也可能是河床的不斷下切，這主要是監測河床的改道速度和原因以及河床斷面的變化；五是，沉降，如甘肅的沙湖，主要監測該區域沉降速度及其范圍的大小變化；六是，山峰，如湖南的張家界和云南的石林，主要監測其高度和圍度的變化，也就是風雨侵蝕對其形態變化的影響；七是，冰川，如四川甘孜藏族自治州境內的海螺溝，主要監測冰川冰厚度和邊界的變化；八是，溶洞，我國的喀斯特地貌分布十分廣泛，溶洞隨處可見，可主要監測其洞深和洞體斷面的變化，監測石鐘乳和石筍的高度、圍度變化；九是，沙漠和草原，主要監測這些區域的范圍以及沙層深度的變化。

4.地文監測點的測量

雖然地文景觀每時每刻都在發生著變化，但其變化量很微小，在對它們進行測量時，可能呈現四種情形，增長、減少、不變和反復，這就要求測量工作一定要細致、求實。對測量工具的精度要求很高，主要有游標量具、螺旋測微量具、測距量具、水下測深量具、經緯儀、全站儀、三維掃描儀、影像儀器、鉆孔工具、指南針和氣溫計等。測量時間一般一年一次，可以根據監測點的變化特點增減，如冰川和沙漠的監測可視情況增加測量次數，單個監測點的測量時間應固定，前后相差不可超過15天。視情況每隔一到兩個月對監測點巡查一次，查看監測點有無被擾動，有無突發地質事件影響，有無明顯變化等，并填寫巡查記錄和拍照。要對監測點進行測量，首先要有參照物或固定點，這就必須埋設水準點，具體標準可參照水文水準點的埋設。對于山體上的固定點，可先鉆孔，灌漿，安放固定點，灌漿。

對于崖壁、峽谷和裂隙，可在距測量面20～50m內埋設水準點，根據情況可設置多處測量面。測量時，在定好位置的地方緊貼測量面放一塊1m×1m的平板，以平板中點作為測量點。對于河床也可選多個測量斷面，可在距斷面兩端以外20～50m內各埋設一水準點，根據斷面上地形特點布設測點。對于斷裂帶，水準點可分別埋設于不同的斷裂區間上，可相距500～1000m設置多個水準點，對這些水準點進行聯測。對于沉降區，可距沉降區邊緣1000m和2000m處各埋設一個水準點，過沉降中心布設一條或多條測線，測線兩端可各埋設一個固定點，在測線上均勻布設測點。對于山峰和溶洞（包括石鐘乳和石筍），其水準點埋設在監測點50～500m即可，峰狀體的高度可以精確測量，圍度的測量可以根部為基準，根據其形態在各高度上布設圍度測線，圍度測線的位置一經確定一般情況不可再更改。對于冰川，可在其各方向邊界外50～500m處埋設水準點，監測其范圍變化，可在冰體面上選多處測量點，鉆直徑為1cm、深50cm的孔，插埋一根直徑1cm、長60cm有刻度的白色塑料棒，并在兩側山體上作標記確定塑料棒的現在位置，可用來監測冰川冰厚度變化和移動速度。對于沙漠和草原，可在距其邊緣500～1000m處埋設水準點，可在各方向上分別埋設，在沙漠邊緣及其縱深可根據實際情況和需要埋設沙尺，沙尺即類似水文水尺的用來監測沙層深度變化的設施，也可用水文水尺代替，其長度以測量點埋深和沙層深度而定，以能夠高出現有沙層面1～2m為準，最小刻度為cm。對監測點的每次測量都要有相應的影像資料，這是地文監測的另一項主要內容。為了反映監測點的變化，拍攝影像的地點也應該是固定的。這些地點的選擇應以能拍攝到監測點全貌或主要部分為標準，特別是對崖壁、峽谷、裂隙、山峰和石鐘乳、石筍的拍攝，這些用于拍攝的地點也應埋設水準點，每次拍攝時，鏡頭距水準點的高度也應固定。用于拍攝的水準點可與測量水準點重合。上述所有水準點，都可根據當地地理、地質條件選擇與其合適的距離埋設一個比對水準點，作為校測和備用，兩者間的方位、距離和高差都要有準確記錄。

5.地文監測與相關領域

簡單地說，大地測量和地理信息系統是一種宏觀意義上的測量，不能達到對地文研究的條件和要求。地文監測與之相比有三個明顯的特點：一是，針對性，地文監測有專一的目的，就是通過對地文景觀精準的勘測，得到真實確鑿的數據，進而科學實際地推演地文變化；二是，具體性，相對其它領域關于面的測量，地文監測是一種點的測量，通過對一個一個監測點系統嚴密的勘測，達到以點控面的目的；三是，靈活性，地文監測是實地勘測，是以監測點為主，同時對經過的沿途以及其周邊區域發生的地質事件也可隨時監測到、記錄到，是一種全時空的地文日志。關于水文、地震和氣象監測，雖然這些都是很專業的工作，但都對地文監測有較大影響，作地文資料分析時需要參照這幾方面信息進行。以上這些相關領域和地文監測都是相輔相成的關系。

6.地文監測的實施主體與可行性

地文監測工作與水文勘測工作有很多相似之處，都是對監測點進行長期定時定點測量，都是野外作業，監測點分布都很廣泛，使用的儀器和技術有很多相同之處，測量內容有很多相同之處。水文是一種循環變化的過程，變化迅速而隨機，有明顯的季節性規律。地文是一種以單向變化為主的過程，一般變化都很緩慢，有少量的隨機性。因此，每年一次的地文勘測可以安排在汛期過后的9到11月份完成，這樣不影響原有水文勘測工作的正常進行。利用現有的水文站網、人員和儀器，再增加一些必需的設備和工具，經過少量培訓，就可以順利開展地文監測工作。綜上所述，地文監測工作可以并入水文勘測工作中。