地质灾害监测预警示范系统中滑坡远程监控子系统的研究

刘聪

摘 要：在建筑工程施工过程中，人为及自然因素造成的地质灾害隐患越发增加，特别是一些露天边坡容易受到风化和水蚀的影响，因此在地质灾害突发或者预警阶段，需要采用地质灾害预警监控。文章结合工程实践情况，分析地质灾害监测预警示范系统中滑坡远程监控子系统在地质灾害治理中的应用，为广大地质技术人员提供参考。

关键词：地质灾害监测；预警；滑坡远程监控

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0151-02

1 地质灾害监测预警示范系统的内容

地质灾害是指源于自然以及人为的地质作用对生存环境造成的灾难性破坏。地质灾害主要有地面塌陷、泥石流、滑坡、地层崩塌以及地层裂缝等。在地质灾害研究中，关于滑坡、泥石流类灾害的研究是行业研究的重点。地质灾害监测预警示范系统是基于遥感技术RS、地理信息系统GIS和全球定位系统GPS以及相应的地质灾害监测技术，划定一定的地质灾害预警方位，用以监测该范围内的特定地质灾害在变现象，并将监测结果、破坏信息以及诱发因素等以信息平台的模式进行发布。在这个地质灾害监测预警示范系统中，使用人员可以通过对监测数据进行系统分析，并且根据现场搜集的地质变形因素和相关因素进行规整分析，进而对地质灾害情况的稳定性状态和变化趋势做出预判，从而达到揭示地质灾害时间和空间的分布规律，为地质灾害治理及决策奠定基础。

地质灾害监测预警示范系统中主要使用的专业设备有：位移传感器、雨量计、视频监测网络、地理信息系统动态记录等。地质灾害监测预警示范系统可以和地理信息测绘系统紧密结合，两者相互配合，充分补充在地质勘察中发现的不良地质情况，进而对不良地质情况中的地质灾害实施预警和监控，同时采用系统中的资源分析调配，采用构建地质灾害模型的方式来对地质灾害进行预演。地质灾害监测预警师范系统还可以对已经发生的地质灾害实施连续、实时、动态的监测和检测，及时获取和记录全面准确的数据，并且采用信息系统自动化集成技术进行分析，协助相关的地质灾害处理和决策部门针对地质灾害情况进行高效协调处置，进而节约地质灾害救援时间，避免地质灾害影响的扩大，尽最大可能减少人民群众的生命财产损失。

2 滑坡远程监控的要素及子系统配置

滑坡远程监控作为地质灾害监测预警示范系统的有效组成部分，其监控内容较为专业且单一，需要配备的专业仪器及系统配置相对较为简单且使用便捷，主要针对滑坡这一单项地质灾害专门配置，具有高效、简洁、明晰的优势。

滑坡远程监控子系统的设备配置主要包括：

①智能型电子测斜仪：主要测量XY两个维度，测量范围为±30°，自带温度补偿以及相应的数据输出端口。

②高智能裂缝宽度仪：量程200 mm，分辨率0.01 mm，自带温度补偿以及相应的数据输出端口。

③智能型雨量计：分辨力0.1 mm；降雨强度测量范围0.01～8 mm/min；测量误差：±0.2 mm；输出信号RS-485接口；雨量计本机存储记录容量大于1.5 a。

④多数据采集传输仪，采集仪主要针对单类型地质灾害进行多数据采集，采用传感器数据通过无线传输网络进行监测数据的传输及预警，并且绘制预警曲线，使用者可以进行实时查询，并且设置预警警告。此类数据采集仪可以针对滑坡、泥石流、岩石崩塌等单类型地质灾害进行多数据监测和远程警示，但是对于综合性的地质灾害则需要进行调试，目前效果仍未尽如人意。

在建筑工程施工过程中，由于边坡的受力处于不稳定状态，特别是在暴雨水浸情况下极易发生岩体移动和滑坡，形成地质灾害。为防止这类地质灾害的发生，目前较为常用的方法是对这类存在地质灾害隐患的边坡进行远程监控以及远程警示，并且根据监测的结果进行汇总和分析，绘制预警曲线，并根据预设情况出相应的地质灾害治理方案。目前的滑坡远程监测主要以调查岩体移动量、移动速度为主要手段，监测地质灾害时的地层演变信息和诱变因素，根据滑坡监测的数据结果，结合岩体力学和水文地质学科的调查分析，汇总出不良地质岩体移动方向的预设型资料，进而分析得出岩体移动的规律，设置数理模型来预判定不良地质移动岩体闫滑动面移动的位移、边线以及不良岩体的形状、大小以及滑动倾角等数据，从而判定岩体移动带来的影响，形成地质灾害的稳定性评价报告和监测预测报告。在稳定性评价报告和监测预测报告的基础上，才能形成地质灾害治理的综合意见，才能对移动的滑坡岩体采取相应的地质灾害防治措施，减少人民群众的财产损失。

3 滑坡远程监控预警示范系统应用方法

滑坡远程监控是在处置不良地质情况中用于预测及分析滑坡情况的方法，集合了监测仪器、监测数据搜集分析，并且结合地质灾害形成机理、地理信息处理技术和预测预报等技术为一体的一门综合性技术。滑坡监测一般可以分为几种监测方法实施，常规型的监测方式是采用位移监测法，目前的滑坡远程监控仪器已经可以进行毫米级的监测。而在部分重点工程中，如果采用高精度的位移监测方法，剔除了影像影响，则可以达到0.1 mm的監测精度。目前国际上较为流行的是光纤应变分析技术之布里渊散射光时域反射技术，又称BOTDR技术，这项技术此前主要应用于大型的建筑物及构筑物的安全监测和健康诊断，且在电力、通讯领域应用较为广泛，是应变监测和监控的主要手段。在我国，首先由三峡水库区中巫山滑坡监测中应用BOTDR技术。与传统的滑坡监测技术相比，BOTDR技术具有综合行、实时性、高精度和长距离的特点。由于采用了合理的点位布置方式，不仅可以长期使用，而且可以直接控制多个施工阶段以及后期使用过程，可以非常方便的对各类边坡的不同部位进行监测。而且由于这种技术才用了多种复合方式，使用多种有效监测方法进行对比校核修正，实现了错误数据剔除，使得数据更接近于真实，更为可靠。而且由于其实现了空中、地表、以及深达不良地质灾害体内部深部的立体化监测网络，建立了相应的数据模型，也增强了数据应用能力，加强了数据综合判别能力，同时也就促进了地质专业人员数据分析的精度，也相应提高了对地质灾害评价和预判能力。

在滑坡远程监控预警示范系统中，基于ESRI Arc GIS平台，以Microsoft.Net 2.0为开发平台，选用C语言，Web服务器采用IIS，在线数据通信部分在.Net平台使用C/S与B/S相结合的模式开发方式；系统的后台数据库选用Microsoft SQL Server 2005 Express或Oracle 10 G数据库，可以实现滑坡监控BOTDR技术的综合管理，同时开发了多个应用平台和管理权限，可以满足不同应用领域的技术要求。

在大型的长期地质灾害治理项目中，采取多点位传感器布置的方式进行信息采集，这样的方式进行滑坡监测，彻底改变了传统的多点和线路布设的模式。采用网状布设模式，结合地理信息处理系统，则可以在边坡的每个单元都可以采集到多个信息，将这些收集到的不同信息进行系统集中处理之后，就能够得到该地区的地质灾害三维图像数据。而随着地球物理系统的全面运用以及地质勘察勘探方法中关于数据采集、信息处理和资料传输能力都由计算机来高速实现，高分辨率、大图幅、大样本技术的应用也得到了实现，进而将滑坡监测技术推向二维和三维采集系统方向发展。由于有计算机参与，在数据收集上可以通过加大测试频率次数进而时间长时间序列上的滑坡监测。

4 滑坡远程监控现场布点及方案

在一般的滑坡监测中，可以通过实地调查和分析来判定边坡岩体不稳定范围的大小和形状以及岩体移动的方向。在选择相应的滑坡监测方案前要对地质灾害隐患进行实地的考察，选取最为适宜的监测方案和监测仪器。对于设备的集成度、自动控制模式、数据标准化程度和信息发布模式等，由滑坡监测系统的自动化程度决定，针对大型的长期地质灾害监测，应建立相应的数据整理系统，优选相应的监测参数后，采用多参数数据组合、设备选型调整等方式进行系统优化，以便应用于不同的地质灾害规模、针对不同的地质危害程度以及不同的发展阶段。

5 滑坡远程监控后期内业及管理

在滑坡监测外业进行之时，应及时开展相应的内业工作，对观测结果进行成果整理，根据收集到的滑坡数据计算和绘制滑坡曲线图。对于较为简单的滑坡监测，采用手工数据整理以及绘图就可以达到报告要求。但是针对大型长期项目监测，则需要进行系统建立和数据录入，采用计算机进行数据处理以及高速运算的优势，由系统出具相应的滑坡曲线图。基本的岩体移动范围确认之后，就能够在岩体移动变化较为活跃的区域，在增加一些分散的观测点，通过对于移动观测，了解到每个测点的移动量随时间变化的情况，对初步的岩体移动区域划定进行校核，同时针对位移点数据结合观测线进行综合分析。根据内业处理，就可以通过对多测点移动值大小以及方向的分布情况分析，总结出不良地质滑坡岩体移动的方向和趋势。根据分布观测点的水平位移和竖直位移，就可以求出观测点移动总方向的请教，从移动的倾角及倾向就能判断可能产生滑坡的空间位置。在数据模型监测系统中，一旦发生移动曲线的突变情况，出现跃迁进入岩体临滑突变阶段，就能够根据监控结果及时向有关部门通报，采取相应的财产及人员转移信息，避免人员及财产损失，并且为后续的不良地质情况处理提供相关的准确数据和信息。

6 结 语

伴随着地球物理信息系统的建立以及计算机技术的普遍应用，针对不同的地质灾害情况也衍生了不同类型的监测技术和方法。根据项目实际情况，选用远程监控方式对滑坡进行监控，既节省了大量的人力资源投入，也达到了长期监控及时处理的目的，保证滑坡的监测效果，满足地质灾害治理要求。

参考文献：

[1] 丁继新.边坡位移监测的若干技术问题[J].水文地质工程地质，2007，（5）.

[2]施斌.BOTDR应变监测技术应用在大型基础工程健康诊断中的可行性研究[J].岩石力学与工程学报，2004，（2）.

[3] 魏彪.测氡技术的工程地质应用及其在三峡库区滑坡监测中的应用展望[J].重庆交通学院学报，2003，（5）.

[4] 陈伟清.建筑物沉降变形分析与预测技术应用[J].勘察科学技术，2007，（3）.

[5] 王洪.告诉公路路堑边坡位移监测施工[J].城市建设理论研究，2012，（11）.