在線監(jiān)測技術(shù)在“9·24”笪家屯滑坡防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用*

肖存耀，楊開平，李云順，夏 陽，張利朋，江 濤

(1.楚雄州呂合煤業(yè)有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675213； 2.云南東源煤電有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000)

在線監(jiān)測技術(shù)在“9·24”笪家屯滑坡防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用*

肖存耀1，楊開平1，李云順2，夏 陽1，張利朋1，江 濤1

(1.楚雄州呂合煤業(yè)有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675213； 2.云南東源煤電有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000)

文章闡述了利用GNSS定位技術(shù)、數(shù)據(jù)實時傳輸技術(shù)實現(xiàn)滑坡的在線監(jiān)測的方法，該方法可對滑坡進(jìn)行全天候監(jiān)測和及時準(zhǔn)確預(yù)警，是有效避讓滑坡地質(zhì)災(zāi)害的有效方法。

GNSS技術(shù)；滑坡；在線監(jiān)測；防災(zāi)減災(zāi)

Abstract：This paper describes the realization method of online landslide monitoring using GNSS positioning technology and real-time data transmission technology，which avoids the landslide geological disasters.Through real-time landslide monitoring and timely and accurate warning，it has been proved to be an effective method to avoid the landslide geological disasters.

Keywords：GNSS technology；landslide；online monitoring；disaster prevention and mitigation

0 引言

滑坡監(jiān)測需要實時定位并傳送、分析定位數(shù)據(jù)，及時預(yù)警以達(dá)到監(jiān)控的目的。傳統(tǒng)的監(jiān)測手段不僅需要更多的人力完成觀測操作，而且由于其內(nèi)部的電器、光學(xué)特征使得它不能在雨雪天氣工作，夜里也無法完成測量，難以24小時實時監(jiān)測[1-7]。本文提出的GNSS實時在線監(jiān)測技術(shù)具有高精度、高效益、全天候、無需通視等優(yōu)點，信息數(shù)據(jù)已經(jīng)實現(xiàn)自動傳輸、自動解算處理，實時測量結(jié)果圖形演示，并自動預(yù)警報警，廣泛用于橋梁、大壩、建筑、滑坡等行業(yè)，取得了較好的效果。

1 “9·24”笪家屯滑坡地質(zhì)災(zāi)害概況

長坡露天煤礦隸屬于楚雄州呂合煤業(yè)有限責(zé)任公司，位于南華縣龍川鎮(zhèn)長坡，始建于1960年，經(jīng)50多年的開采和發(fā)展，現(xiàn)設(shè)計生產(chǎn)能力為50萬t/a，近年來實際生產(chǎn)能力在50萬t左右。

笪家屯村位于云南省南華縣龍川鎮(zhèn)，距南華縣城約9.5 km，是一個約有100戶人家的自然村。笪家屯村與長坡露天煤礦采場南幫毗鄰。采場南幫邊坡邊緣距離笪家屯村居民區(qū)約100 m，地形坡度為5°～15°；采場坑底高程約1 733 m，笪家屯高程約1 845 m。采場南幫坡長約350 m，整體高約110 m的人工邊坡，滑坡前有10級臺階，單級坡高7～20 m，最高為40 m，坡度為20°～35°，局部>50°。

笪家屯村所處的斜坡，自20世紀(jì)80年代開始緩慢滑移，至2013年3月，滑移變形速率加劇。2016年雨季以來，楚雄州境內(nèi)強降雨天氣頻現(xiàn)。2016年9月19日，12小時內(nèi)南華縣平均降雨57 mm，笪家屯降雨量達(dá)到了153 mm。從9月1日至9月20日，楚雄州平均降雨量達(dá)224 mm；延至9月24日，全州平均降雨量已達(dá)784 mm，突破氣象記錄歷史極值。極端強降雨天氣導(dǎo)致笪家屯村所處的斜坡在9月24日19時05分發(fā)生了滑坡(簡稱“9·24”笪家屯滑坡)。

滑坡瞬間滑移水平位移達(dá)14 m，垂直位移6～8 m；滑坡平面形態(tài)呈梨形，寬度約160 m～390 m，滑坡縱向長660 m，面積0.18 km2，滑坡主滑方向為30°～55°，前后最大高程差125 m，平均厚度為30 m，滑坡體積約540萬m3，規(guī)模為大型滑坡，滑坡類型為推移式深層順向巖質(zhì)滑坡，造成50戶農(nóng)戶225間房屋損壞，幸運的是沒有人員傷亡。

2 “9·24”笪家屯滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)警

呂合煤業(yè)于2015年9月已建成邊坡實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)監(jiān)測到點位數(shù)據(jù)異常變化，經(jīng)分析預(yù)判笪家屯村存在滑坡危險，及時書面上報給所在地南華縣委政府。

南華縣委政府接到險情報告后，從9月14日開始，立即組織170多名人員投入地質(zhì)災(zāi)害防控，進(jìn)行預(yù)警處置。9月18日，監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示：滑移變化趨勢及監(jiān)測點位移累計變化量增大，南華縣政府果斷決策，組織村民緊急搬遷避讓，在9月20日24時前，全部撤離出滑坡危險區(qū)。

呂合煤業(yè)利用實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，對采場邊坡實現(xiàn)全天候監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)可靠，成功預(yù)測預(yù)警“9·24”笪家屯滑坡，為防災(zāi)減災(zāi)提供了科學(xué)決策依據(jù)。

綜觀“9·24”笪家屯滑坡，采礦活動是成因，落差較大是主因，超強降雨是誘因。監(jiān)測數(shù)據(jù)科學(xué)有效，預(yù)警預(yù)報準(zhǔn)確，政府應(yīng)急處置有力，人員財物轉(zhuǎn)移及時，將地質(zhì)災(zāi)害損失降到了最低限度。

3 長坡露天煤礦監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

從1985年起，呂合煤業(yè)就對笪家屯斜坡變形區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，先前是利用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測，人工計算成果。2004年后采用全站儀觀測，人工結(jié)合電腦計算成果。這兩種方式均無法實現(xiàn)全天候監(jiān)測，需要投入較多人員，工作效率較低，監(jiān)測數(shù)據(jù)精度無法保障。

2015年9月呂合煤業(yè)投資建成了實時在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了GNSS、測斜儀、雨量具等前端傳感器，布設(shè)了10個表面位移監(jiān)測點，6個深部位移監(jiān)測點。深部位移監(jiān)測點位置是固定不變的，采用無線網(wǎng)橋傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。GNSS表面位移監(jiān)測點建造成可移動式，采用GPRS傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)。各監(jiān)測點傳感器數(shù)據(jù)傳至辦公區(qū)匯總后，由系統(tǒng)軟件實時在線分析處理。在線監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 實時在線監(jiān)測系統(tǒng)圖Fig.1 Real-time online monitoring system

因?qū)崟r在線監(jiān)測點數(shù)量較少，故以其為重點，再輔以人工監(jiān)測點44個(南幫11個、西幫21個，北幫3個，東北幫及東幫9個)，構(gòu)建完善的監(jiān)測點位區(qū)域覆蓋。成立了專職監(jiān)測小組，對滑坡險區(qū)范圍內(nèi)的所有地質(zhì)災(zāi)害隱患點進(jìn)行全天候、全方位的實時監(jiān)測。實時在線監(jiān)測系統(tǒng)、全站儀監(jiān)測系統(tǒng)、人工深孔測斜監(jiān)測3套數(shù)據(jù)互作補充、相互驗證、匯總分析。監(jiān)測點位分布圖，見圖2。

圖2 監(jiān)測點分布圖Fig.2 Distribution diagram of monitoring points

4 “9·24”笪家屯滑坡過程及監(jiān)測數(shù)據(jù)特征

“9·24”笪家屯滑坡過程及監(jiān)測數(shù)據(jù)特征：

1)蠕動變形階段從20世紀(jì)80年代至2013年3月，此階段是利用經(jīng)緯儀、全站儀人工觀測，滑移變形速率小，滑移總量保持在較低水平，累計水平位移小于10 cm，垂直位移小于20 cm?；麦w范圍NH3、NH5和NH6監(jiān)測點的位移變形圖見圖3、圖4和圖5。笪家屯村房屋無明顯開裂變形跡象。

圖3 笪家屯滑坡體位置NH3監(jiān)測點2010年12月至2015年6月位移變形圖Fig.3 Displacement deformation curve of monitoring point NH3 in Dajiatun landslide from December 2010 to June 2015

圖4 笪家屯滑坡體位置NH5監(jiān)測點2010年12月至2014年12月位移變形圖Fig.4 Displacement deformation curve of monitoring point NH5 in Dajiatun landslide from December 2010 to December 2014

圖5 笪家屯滑坡體位置NH6監(jiān)測點2010年12月至2015年7月位移變形圖Fig.5 Displacement deformation curve of monitoring point NH6 in Dajiatun landslide from December 2010 to July 2015

2) 加速變形階段。從2013年3月至2016年9月23日，前期全站儀監(jiān)測數(shù)據(jù)呈加速變形趨勢(見圖3、圖4和圖5)，因監(jiān)測數(shù)據(jù)精度不高，從變形曲線來看變形反復(fù)。肉眼能看到滑坡體后緣裂縫變寬、地面出現(xiàn)下沉、村莊房屋出現(xiàn)裂縫，滑坡體前緣的長坡露天采場坑底產(chǎn)生鼓脹裂縫。2015年9月底建成實時在線監(jiān)測系統(tǒng)后，位于笪家屯滑坡變形體監(jiān)測3號點、4號點實時在線監(jiān)測點數(shù)據(jù)曲線見圖6、圖7。

圖6 3號監(jiān)測點2015年10月1日至2016年8月30日滑移變形曲線圖Fig.6 Displacement deformation curve of monitoring point NO.3 from October 1st，2015 to August 30th，2016

圖7 4號監(jiān)測點2015年10月1日至2016年8月30日滑移變形曲線圖Fig.7 Displacement deformation curve of monitoring point NO.4 from October 1st，2015 to August 30th，2016

從圖6-7中可以看出，2015年10月1日至2016年7月1日，滑移量較小。自2016年7月1日始，滑移速率逐步增大，到2016年7月30日，滑移速率突然加劇。2016年8月以后，隨著屢次暴雨降臨，變形速率急劇加快，水平位移累計達(dá)400 cm，沉降累計超過100 cm。笪家屯滑坡體區(qū)域內(nèi)3號、4號監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化曲線見圖8、圖9。

圖8 3號監(jiān)測點2016年8月30日至2016年9月25日滑移變形曲線圖Fig.8 Displacement deformation curve of monitoring point NO.3 from August 30th，2016 to September 25th，2016

圖9 4號監(jiān)測點2016年8月30日至2016年9月25日滑移變形曲線圖Fig.9 Displacement deformation curve of monitoring point NO.4 from August 30th，2016 to September 25th，2016

3) 滑動階段。2016年9月24日19點05分，笪家屯村滑坡體劇烈滑動，演變成滑坡地質(zhì)災(zāi)害。具體情況，見圖10。

5 “9·24”笪家屯滑坡各階段采取的針對性措施

各階段采取的針對性措施如下：

1)蠕動變形階段。開展了地質(zhì)勘察、仰斜排水孔工程、地表防排水工程、邊坡壓腳抗滑等一系列綜合防治措施來防控滑坡災(zāi)害的擴展。

2)加速變形階段。實施了防災(zāi)減災(zāi)工程。從2013年至2016年期間，滑坡災(zāi)害進(jìn)一步擴展，及時組織了滑坡后緣倉庫物

圖10 笪家屯滑坡后緣錯坎處房屋倒塌(9.26)Fig.10 Collapsed houses in monitoring area of back edge of Dajiatun landslide on September 26th，2017

資搬遷、高壓配電設(shè)施線路遷改、修繕緊急避險房等措施，積極開展防災(zāi)減災(zāi)工作。

3)臨界滑動階段。啟動應(yīng)急搶險工作。從2016年9月14日開始，監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)和地表反應(yīng)顯示，邊坡滑動加劇，啟動了滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急機制，將面臨的災(zāi)情及時書面報告當(dāng)?shù)卣瑫r設(shè)崗堵卡，嚴(yán)禁行人、車輛進(jìn)入滑坡險區(qū)；滑坡監(jiān)測頻率由一天一次改為一天兩次，實時在線監(jiān)測人員24小時值守崗位，及時對災(zāi)情作出預(yù)報和報警。

4)政府接到險情報告后，領(lǐng)導(dǎo)高度重視，設(shè)立應(yīng)急避險指揮部，迅速轉(zhuǎn)移群眾到避險安置房避險，有效避免了人員傷亡。

6 結(jié)論

“9·24”笪家屯滑坡地質(zhì)災(zāi)害，雖造成了笪家屯村部分民房損毀和長坡露天煤礦停產(chǎn)，但未造成人員生命財產(chǎn)的損失，是滑坡地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作的成功典型案例。此次滑坡災(zāi)害成功避險主要歸結(jié)于以下幾點：

1)采用了實時在線監(jiān)測技術(shù)設(shè)備，建立了監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測組織機構(gòu)，為成功避險滑坡地質(zhì)災(zāi)害提供了技術(shù)和組織保障；

2)實時在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)真實可靠，預(yù)報預(yù)警準(zhǔn)確及時，為防災(zāi)減災(zāi)工作科學(xué)決策提供了數(shù)據(jù)支撐；

3)滑坡處于臨界狀態(tài)時，政府、企業(yè)果斷決策，預(yù)警處置措施有力，對可能受災(zāi)區(qū)域的村民實施了村民全員搬遷避險，避免了人員傷亡。

由于滑坡地質(zhì)災(zāi)害，會帶來安全問題，且災(zāi)害治理資金投入大、周期長，工作難度大，所以滑坡防治工作必須堅持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，綜合治理”的方針，牢固樹立預(yù)防為主的思想，避免滑坡災(zāi)害的發(fā)生。

[1] 夏陽，普光榮.排土場滑坡泥石流防治淺析[J].云南煤炭，2006(3)：57-58.

[2] 李志成.呂合露天礦邊坡滑坡塌陷災(zāi)害分析與治理方法[J].煤礦開采，2009，14(6)：91-94.

[3] 張利朋，江濤，揚開平，等.長坡露天煤礦邊坡監(jiān)測技術(shù)[J].煤礦安全，2016(6)：119-122.

[4] 劉超，高井祥，王堅，劉燕.GPS/偽衛(wèi)星技術(shù)在露天礦邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報，2010，35(5)：755-759.

[5] 林宏智.露天礦邊坡監(jiān)測的現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，1995(7)：51-54.

[6] 龔曉飛.露天礦邊坡監(jiān)測方法研究[J].工業(yè)c，2015(48)：00186.

[7] 舒應(yīng)秋，張波，郭桓.伊敏露天礦邊坡監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].露天采礦技術(shù)，2014(1)：80-81，87.

ApplicationofOnlineMonitoringTechnologyinDisasterPreventionandMitigationof“9·24”DajiatunLandslide

XIAO Cun-yao1，YANG Kai-ping1，LI Yun-shun2，XIA Yang1，ZHANG Li-peng1，JIANG Tao1

(1.ChuxiongLüheCoalCo.，LTD.，ChuxiongYunnan675213，China； 2.YunnanDongyuanCoal-firedPowerCo.，LTD.，KunmingYunnan650000，China)

2017-04-24

P 258； TU 196

B

1007-9394(2017)03-0030-03

肖存耀(1971～)，男，云南楚雄人，工程師，現(xiàn)主要從事采礦及地質(zhì)勘探應(yīng)用技術(shù)方面的工作。