廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)建設(shè)

■董希彬

（廣州南方測(cè)繪儀器有限公司　廣東　廣州　510665）

廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)建設(shè)

■董希彬

（廣州南方測(cè)繪儀器有限公司廣東廣州510665）

滑坡災(zāi)害占我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的51%以上，邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)意義重大。應(yīng)用我國(guó)北斗衛(wèi)星，讓衛(wèi)星定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)地表位移手段更加適應(yīng)了滑坡監(jiān)測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要，提高了監(jiān)測(cè)精度，確保了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。

坡監(jiān)測(cè)地災(zāi)監(jiān)測(cè)北斗衛(wèi)星地災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1　引言

滑坡災(zāi)害占我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的51%以上，邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)意義重大。廣州市由于地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜，局部斷裂構(gòu)造較發(fā)育，雨水充沛，降雨時(shí)空分布不均勻等自然環(huán)境條件影響，特別是經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展時(shí)期，人類(lèi)工程活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生。從化良口-呂田鎮(zhèn)為低山區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)區(qū),湖光山莊災(zāi)害點(diǎn)地處國(guó)道G105線(xiàn)湖光山莊北側(cè),市一處老滑坡,滑坡體見(jiàn)多條裂縫,裂縫長(zhǎng)15-60m,寬10-30cm,裂縫兩盤(pán)相對(duì)錯(cuò)位差30-60cm.滑坡仍然處于變形中.滑坡體下的居民大30戶(hù),約150人。選定國(guó)道G105線(xiàn)湖光山莊北側(cè)建立廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)。

廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)衛(wèi)星影像圖

2　監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)行

在G105國(guó)道良口至呂田段低山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)建立降雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套、地表面位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)4套（其中基準(zhǔn)站1套，監(jiān)測(cè)站3套）、內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2套，分別用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的降雨量、表面位移和內(nèi)部位移，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)即時(shí)發(fā)送至地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中心服務(wù)器系統(tǒng)中，并保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，安裝地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)1套，用于接收和分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)出預(yù)警信息。

2.1區(qū)域降雨量監(jiān)測(cè)

降雨量是滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最主要的誘發(fā)因素，示范點(diǎn)地處從化，雨水十分充沛，降雨時(shí)空分布不均因此本項(xiàng)目十分重視對(duì)區(qū)域降雨量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。取得降雨量資料，結(jié)合位移變化進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，構(gòu)建監(jiān)測(cè)預(yù)警模型十分重要。

2.2深部位移監(jiān)測(cè)

在滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)中，人們更為關(guān)心的是滑體深部，特別是滑動(dòng)面處的滑移變形和滑動(dòng)方向，鉆孔傾斜儀的出現(xiàn)較為圓滿(mǎn)地解決了該問(wèn)題，現(xiàn)已成為觀測(cè)深部水平位移的重要手段。由于其適應(yīng)于各種類(lèi)型的斜坡且穩(wěn)定可靠，被廣泛應(yīng)用于滑坡變形監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

2.3地表位移監(jiān)測(cè)

地表位移監(jiān)測(cè)滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的重要依據(jù)，現(xiàn)階段邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中大量采用GPS進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，但現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境導(dǎo)致向坡一側(cè)衛(wèi)星遮擋嚴(yán)重，并且多路徑效應(yīng)影響明顯，常導(dǎo)致GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)解算失敗，或精度不好。加入北斗衛(wèi)星提高，提高衛(wèi)星高度截止角，可有效減少多路徑效應(yīng)的影響，提高解算精度。

3　滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)

地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和安全信息管理模塊。邊坡地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件功能框圖：

3.1數(shù)據(jù)采集軟件

數(shù)據(jù)采集軟件功能模塊主要包括：系統(tǒng)工具、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)通訊。下面分別加以說(shuō)明。

3.1.1系統(tǒng)自檢功能

有系統(tǒng)自檢、自診斷功能，能對(duì)系統(tǒng)各部位運(yùn)行狀態(tài)自檢、自診斷，并實(shí)時(shí)打印自檢、自診斷結(jié)果及運(yùn)行中的異常情況，作為硬拷貝文檔。

3.1.2數(shù)據(jù)通訊功能

實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)與各臺(tái)測(cè)控裝置（MCU）、監(jiān)控主機(jī)與信息管理主機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)通訊。通過(guò)通訊媒體與上級(jí)計(jì)算機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。

3.1.3數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集軟件具備兩種運(yùn)行方式：

①中央控制方式（應(yīng)答式），由數(shù)據(jù)采集軟件下達(dá)命令，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的所有測(cè)控裝置（MCU）進(jìn)行巡測(cè)或選測(cè)，測(cè)量完畢后將數(shù)據(jù)根據(jù)命令存儲(chǔ)在監(jiān)控主機(jī)中；

②自動(dòng)控制方式(自報(bào)式)，測(cè)控裝置（MCU）按內(nèi)部設(shè)定時(shí)間間隔自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量完畢后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并根據(jù)命令將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控主機(jī)中存儲(chǔ)。

3.1.4數(shù)據(jù)管理功能

將原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，可按要求對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，供運(yùn)行人員瀏覽和檢查。具有完善的臨時(shí)和歷史測(cè)值的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。測(cè)值數(shù)據(jù)可顯示、查尋、檢索、繪制過(guò)程線(xiàn)、拷盤(pán)、打印等。

3.2信息管理軟件

邊坡安全監(jiān)測(cè)息管理軟件用于對(duì)邊坡安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及其它有關(guān)邊坡安全的信息進(jìn)行自動(dòng)獲取、存儲(chǔ)、加工處理和輸入輸出，并且為數(shù)據(jù)分析軟件提供完備的數(shù)據(jù)接口。

3.2.1數(shù)據(jù)分析模塊

（1）過(guò)程線(xiàn)分析：以時(shí)間為X軸，雨量、邊坡表面位移、深部位移等觀測(cè)量為Y軸，繪制時(shí)間序列曲線(xiàn)。

（2）滯后時(shí)間分析：由于降水入滲變化與邊坡位移的變化不完全同步，降水達(dá)到峰(谷)值的時(shí)刻往往比位移達(dá)到峰(谷)值的時(shí)刻來(lái)得晚，存在一定的時(shí)間差即“滯后時(shí)間”。系統(tǒng)采用自動(dòng)化智能分析推求滯后時(shí)間。

（3）沉降分析：通過(guò)繪制垂直位移與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)對(duì)邊坡垂直位移的變化進(jìn)行分析，了解邊坡垂直位移的變化情況。

（4）水平位移分析：通過(guò)繪制水平位移與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)對(duì)該水平位移變化情況進(jìn)行分析，了解不同水平的位移變化情況。

（5）安全預(yù)測(cè)：通過(guò)對(duì)邊坡的綜合狀態(tài)進(jìn)行分析處理，提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

3.2.2數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊

（1）歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)：對(duì)以往的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、分時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)。

（2）遠(yuǎn)程錄像查詢(xún)：查詢(xún)遠(yuǎn)程服務(wù)器上的視頻信息。

（3）數(shù)據(jù)下載：可以從遠(yuǎn)程服務(wù)器上下載所需要的數(shù)據(jù)信息。

（4）查詢(xún)結(jié)果輸出：根據(jù)用戶(hù)查詢(xún)結(jié)果，提供多種文件格式輸出。

3.2.3數(shù)據(jù)輸出模塊

通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可以對(duì)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，整理形成日?qǐng)?bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、季度報(bào)表、年報(bào)表，以所需的報(bào)表格式輸出進(jìn)行進(jìn)一步分析、打印。

3.2.4安全預(yù)警模塊

（1）安全預(yù)警值：邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容：表面位移、深部位移、雨量。其中降雨作為誘發(fā)邊坡滑坡、坍塌等的一個(gè)重要因子，它的變化間接反映了邊坡體的穩(wěn)定性；降雨對(duì)邊坡的影響除了形成水壓力，還將造成巖土體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生弱化。雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有利于后期對(duì)邊坡穩(wěn)定性綜合分析提供第一手原始資料料。邊坡的破壞模式類(lèi)型主要是平面滑動(dòng)，有單一平面滑動(dòng)和同向雙平面滑動(dòng)兩種。

（2）報(bào)警方式：包括短信報(bào)警、郵件報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警等方式，每種方式都有相應(yīng)的特點(diǎn)，可根據(jù)用戶(hù)的選擇、實(shí)際情況的危急程序、報(bào)警級(jí)別等選擇適當(dāng)?shù)膱?bào)警方式，或者多種報(bào)警方式相結(jié)合，來(lái)確保用戶(hù)及時(shí)收到預(yù)警信息。

本系統(tǒng)預(yù)警模塊預(yù)警功能采用多級(jí)預(yù)警設(shè)計(jì)，預(yù)警初步設(shè)計(jì)分為黃色、橙色、紅色三級(jí)，其中三級(jí)（較重），二級(jí)（嚴(yán)重），一級(jí)（特別嚴(yán)重），建立報(bào)警躍遷機(jī)制：當(dāng)報(bào)警產(chǎn)生一段時(shí)間或次數(shù)后，如未處理報(bào)警，自動(dòng)提升報(bào)警級(jí)別。

報(bào)警解除：當(dāng)報(bào)警處理完后自動(dòng)解除。

4　結(jié)語(yǔ)

廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)建設(shè)完成并運(yùn)行半年以來(lái)，實(shí)時(shí)監(jiān)控了示范點(diǎn)滑坡區(qū)域降雨量，以及降雨后引起的深部位移和地表位移的變化。通過(guò)大量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，證明了監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)監(jiān)測(cè)要素選擇合理，各要素關(guān)聯(lián)清晰，監(jiān)測(cè)設(shè)備精度滿(mǎn)足滑坡監(jiān)測(cè)實(shí)際需求，尤其是北斗衛(wèi)星的引入確保了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿(mǎn)足了滑坡監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的客觀要求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，并已取得初步成效。

[1]《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》.

[2]《廣州市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃 (2005~2020年)》.

[3]殷躍平等.《長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)移民遷建新址重大地質(zhì)災(zāi)害及防治研究》。北京：地質(zhì)出版社，2004.

[4]王洪德，高幼龍等.《地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)方法研究與示范》項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(shū).2003.

[5]劉傳正，《地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)》，國(guó)土資源部地質(zhì)災(zāi)害防治培訓(xùn)(視頻), 2008.

[6]周平根，《地災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展建議》，南方國(guó)土資源，2011.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-441-2

董希彬，2011年畢業(yè)于中山大學(xué)，同年7月加入南方測(cè)繪。