基于GNSS 的滑坡监测预警技术应用——以宝塔区二庄科滑坡为例

李晓科 王康* 畅俊斌

（1、陕西地矿九0 八环境地质有限公司，陕西 西安 710600 2、中国西部水资源和地质环境科研中心，陕西 西安 710600）

1 概述

进入21 世纪后我们国家对地质灾害防治工作投入力度逐渐加大，先后开展了不同尺度、不同区域的地质灾害防治工作。为实现及时、准确、有效的滑坡预警预报，国内外高校学者、科研单位针对地质灾害预警方法做了大量研究，并将GNSS（Global Navigation Satellite System）技术引入到地质灾害灾前预防监测预警中，可实现滑坡地表位移实时动态监测，使得滑坡监测工作实现了由人防向技防的转变。

GNSS（全球导航卫星系统定位）是指通过观测卫星获得坐标系内绝对定位坐标的测量技术，GNSS 自动监测站通过接收多颗卫星信号解算出监测点的绝对坐标，通过对比监测点的坐标与固定站点坐标的差值，获取监测点的水平和垂直方向的位移变化情况，掌握滑坡三维方向上的位移变化，监测精度可达到毫米级，具有高自动化、高精度等特点。尤其是近年来随着我国北斗卫星的成功发射及组网成功，极大加快了我国定位设备的发展步伐，使得GNSS 自动监测在滑坡乃至地质灾害监测领域得到广泛应用与拓展。

二庄科滑坡为一黄土滑坡，直接威胁32 户94 人的生命财产，为掌握该滑坡的活动状态，保证人民生命财产不受威胁，利用GNSS 技术建设了滑坡监测预警网，实现滑坡实时动态监测。

2 滑坡概况

二庄科滑坡位于延安市宝塔区，为一黄土基岩接触面滑坡，滑坡形态较清晰，轮廓明显，周界呈圈椅状。滑坡宽310m，长240m，厚15m，后缘发育有陡坎，高约20m，滑体整体坡度30°左右。滑坡前缘经人工开挖扰动引起了次级滑动，次级滑坡发育有多组拉张裂缝，部分房屋发生变形，见图1。

图1 二庄科滑坡全貌

滑坡区地层岩性自上而下依次为第四系上更新统黄土、中更新统黄土、三叠系上统瓦窑堡组砂泥岩互层。滑体主要为上更新统黄土及中更新统黄土，滑床中后部为黄土、前部为泥岩。前缘地带见有滑带出露，揉皱现象明显，并可见擦痕，滑带厚10～15cm。

3 监测点布置情况

二庄科滑坡为一老滑坡，中后部基本稳定，发生二次滑动仅为滑坡前缘地带，因此，布置专业监测设备时重点布置在滑坡前缘，在滑坡中后部仅布设两个GNSS 监测点用于监测老滑体变形状态。监测手段主要以GNSS 地表位移为主，同时为监测滑坡内部含水状态及地层压力变化情况，于滑坡前缘开挖探井分别布置了土压力及含水率监测两组，每组由3 个传感器组成，每个传感器相隔1m 布置，分别监测滑体、滑带、滑床的应力及含水状态。据此共布置监测仪器14 处，详见表1、图2。

表1 二庄科滑坡专业监测设备布置表

图2 二庄科滑坡专业监测布置示意图

4 监测点运行情况

该滑坡专业化监测网络自2020 年初建设完成，并经历了两个汛期、一个冻融期的预警值守，运行良好，期间均监测到滑坡发生了不同程度的变形（见图3），并根据变形规模分别发出了不同等级的险情预报，为地质灾害防治主管部门做出合理的应对措施提供技术支撑。

图3 二庄科滑坡G2 地表位移变化曲线图

4.1 2020 年雨季运行情况

延安市宝塔区8 月4 日发生了一轮持续两天的强降雨，累计降雨量达到113.8mm，降雨发生后，监测预警云平台监测到二庄科滑坡各GNSS 测站发生不同程度的变形，其中以G2、G6 测站变形最明显（见图4），日变化速率大于10mm/d，经综合研判，2020 年8 月5 日9 时30 分发出了黄色预警信息，为地质灾害防治主管部门做出合理的应对措施提供技术支撑。

图4 二庄科滑坡2020 年雨季2 号、6 号GNSS 测站监测曲线图

4.2 2021 年雨季运行情况

2021 年10 月自3 日至5 日，延安市宝塔区发生持续性强降雨，累计降雨量达到117mm，降雨发生后，监测预警云平台监测到二庄科滑坡各GNSS 测站发生不同程度的变形，其中以G2、G6 测站变形最明显（见图5），日变化速率大于30mm/d，其中G6 点位移变化最大，经过一周的蠕动变形水平累计位移达到了68mm，垂直累计位移达到了143mm，这与现场实际调查结果相符合（见图6），达到了自动化监测、智能预警的目的。

图5 二庄科滑坡2021 年雨季2 号、6 号GNSS 测站监测曲线图

图6 二庄科滑坡2021 年雨季6 号GNSS 测站附近拉张裂缝

5 结论

5.1 GNSS 技术具有高自动化、高精度等特点，通过卫星自动定位技术可获取目标点的水平和垂直方向的位移变化情况，定位精度能达到毫米级，将其应用于滑坡监测预警中，可掌握滑坡三维方向上的位移变化，通过5G 网络能实现监测点三维坐标信息的自动传输，进而实现滑坡点的自动化监测。

5.2 随着我国北斗卫星的成功发射及组网成功，极大加快了我国定位设备的发展步伐，GNSS 自动监测在滑坡乃至地质灾害监测领域的应用已日趋成熟，可保证监测点的数据实现实时自动化采集、传输、解析等功能，但是地质灾害防治的根本目的不在于监测，而在于监测数据分析，以及通过设置预警阈值实现地质灾害的提前预警预报，指导受威胁群众的及时撤离，最大限度的保障广大人民群众的生命财产不受威胁，达到避灾防灾和减灾的目的。