我國山體滑坡地質災害監(jiān)測技術研究

摘要：我國地理環(huán)境復雜，地質災害頻發(fā)，每年因地質災害造成的死亡和失蹤人數(shù)約占自然災害的三分之一，山體滑坡災害是危害最大和頻率最高的地質災害。本文主要從山體滑坡災害監(jiān)測和預警技術方面進行研究，重點提出研發(fā)有關的山體滑坡智能監(jiān)測預警系統(tǒng)，打破困擾監(jiān)測行業(yè)多年的瓶頸，對山體滑坡等地質災害的防治工作具有一定的指導意義。

關鍵詞：山體滑坡;監(jiān)測;地質災害

一、研究背景

（一）山體滑坡對我國國民經(jīng)濟和人民群眾生活危害巨大

我國疆域遼闊，地質環(huán)境和自然地質條件復雜多樣，且地質災害具有分布廣、類型多、頻度高、強度大等特點，地震、崩塌、滑坡及泥石流等已經(jīng)成為對我國最大的地質災害。據(jù)統(tǒng)計，我國年均發(fā)生滑坡等地質災害2萬余起，受災人口90多萬，經(jīng)濟損失達20-60億元?；?、地震、泥石流等已成為對我國危害最大的地質災害，嚴重影響國民經(jīng)濟的發(fā)展及危害人民生命財產安全。

（二）傳統(tǒng)地質災害監(jiān)測方式弊端明顯

最早期的滑坡、崩塌、泥石流等地質災害的監(jiān)測方式主要是根據(jù)人工觀測地表變化特征、地下水以及周圍動植物的異常來推斷確定其發(fā)生的可能性，簡單原始，準確性極差;二十世紀以來，隨著設備的發(fā)展及地質學科的系統(tǒng)化，對于地質災害的監(jiān)測主要依靠地質工作者利用實驗監(jiān)測的方法，如重力測量法、特殊大地測量法、地下水位測量法、液體靜力水測量法、地下鉆孔傾斜法、近景攝影測量法等，雖然這些傳統(tǒng)的方法在研究預測滑坡、崩塌、泥石流等地質災害中發(fā)揮了積極的作用，但它們都有共同的弊端：受氣候條件及地形通視影響不能持續(xù)監(jiān)測、自動化程度低、人力投入大、數(shù)據(jù)難及時處理且監(jiān)測周期過長等。

（三）國家大力推進山體滑坡等地質災害的防治工作

2011 年國務院發(fā)布《國務院關于加強地質災害防治工作的決定》，決定指出地質災害的防治要加強監(jiān)測預報預警，完善監(jiān)測預報網(wǎng)絡，加強預警信息發(fā)布手段建設。《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》也把構建重大地質災害保障體系作為重點領域及其優(yōu)先主題。2020年自然部發(fā)布《關于做好2020年地質災害防治工作的通知》，文件加強防災減災能力建設，地災防治重點;加強趨勢預測和監(jiān)測預警。

二、山體滑坡地質災害監(jiān)測技術的研究

隨著科技的發(fā)展，對山體滑坡的監(jiān)測技術獲得了極大提升，并產生了許多新技術，如 3S、GPS、TDR、儀器儀表監(jiān)測、CT、遙感監(jiān)測和空間遙測等。山體滑坡監(jiān)測已經(jīng)從傳統(tǒng)人工監(jiān)測模式漸漸轉變?yōu)樽詣颖O(jiān)測模式，大大減少工作人員的工作量，提高了監(jiān)測效率。如何實現(xiàn)對滑坡、崩塌、泥石流等地質災害更智能化的監(jiān)測，使監(jiān)測技術逐步向網(wǎng)絡化、自動化、實時化、高精度及全天候的方向發(fā)展，將成為地質災害防治領域新的目標。

（一）山體滑坡等地質災害的監(jiān)測設備的研究方向：

1.利用定位技術，各種傳感器以及數(shù)字攝影技術等，根據(jù)滑坡監(jiān)測的要求和特定環(huán)境，實現(xiàn)監(jiān)測的持續(xù)性、高精度、實時性;

2.采用現(xiàn)今最高端的通信方式，完善已有的網(wǎng)絡和傳輸系統(tǒng)的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性及長期性;

3.研制能耗低、可靠性高、穩(wěn)定性強的設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、智能化控制，確保能夠適應野外的惡劣環(huán)境;

4.在電源供電方面，最大限度利用自然能源，開發(fā)太陽能技術以滿足監(jiān)測系統(tǒng)的供電需要;在滑坡控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)控制芯片對山體滑坡數(shù)據(jù)的處理與分析。漸漸實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化、自動化，為預警山體滑坡提供精確的數(shù)據(jù)參考。

（二）山體滑坡智能監(jiān)測系統(tǒng)展望

在受山體滑坡等地質災害威脅的地區(qū)，安裝具有智能監(jiān)測功能的裝置，對地質環(huán)境24小時動態(tài)監(jiān)測，當山體發(fā)生滑坡時，設備將山體的變形情況傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理器，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，當數(shù)據(jù)達到警戒值時，數(shù)據(jù)中轉站立即發(fā)出警報，并將報警點的情況以短信形式發(fā)送給相關人員。要實現(xiàn)這樣的工作原理，對位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測和傳輸是滑坡、崩塌、泥石流等地質災害防治研究的核心。因此，山體滑坡智能監(jiān)測系統(tǒng)解決的需要解決以下關鍵技術問題：

1.滑坡監(jiān)測參數(shù)選擇及多參數(shù)協(xié)同預警問題。智能監(jiān)測技術一般采用單一閾值模型進行簡單的判斷，以變形或者雨量等因素達到某一閾值后進行對應等級的預警滑坡預警，同時根據(jù)巖石受力過程的應變、破裂時產生的局部地磁場異常變化的研究成果，以磁場強度、傾斜角、加速度為滑坡監(jiān)測主要參數(shù)，降雨量為輔助參數(shù)，結合多參數(shù)協(xié)同預警算法，對滑坡的孕育、發(fā)展進行跟蹤預測預警。

2.滑坡監(jiān)測設備不間斷監(jiān)測與供電問題。目前主流的監(jiān)測設備以GNSS接收機為例，采用拉線供電或光伏發(fā)電模塊作為電源，為了降低功耗，減少設備損耗，通常是0.5～2小時監(jiān)測一次，這將直接導致對于突發(fā)型滑坡和崩塌等突發(fā)性地質災害無法獲取有效監(jiān)測數(shù)據(jù)，產生漏報預警信息的嚴重后果。

3.數(shù)據(jù)傳輸問題。監(jiān)測數(shù)據(jù)需要通過傳輸技術傳遞至下一級，進行分析或預警，北斗、GPS、GIS的數(shù)據(jù)采集終端，設備成本高，傳輸準確性受衛(wèi)星數(shù)量影響，目前存在一定局限性;無線傳感器網(wǎng)絡（WSNs），當節(jié)點停止工作，網(wǎng)絡拓撲結構也會因此發(fā)生變化，數(shù)據(jù)采集的有效性會受到影響。

4.設備集成度和體積問題。目前滑坡參數(shù)監(jiān)測裝置，多以在監(jiān)測點布設傳感器，通過串聯(lián)或無線連接組網(wǎng)，再輔以供電、信號傳輸?shù)仍O備在現(xiàn)場組裝而成，設備零部件多、體積大、施工難度和故障排查難度大。

三、結束語

本文闡述了山體滑坡造成的危害、滑坡監(jiān)測的必要性，設計了一款山體滑坡智能監(jiān)測系統(tǒng)，對山體進行共全天候監(jiān)測，數(shù)據(jù)共享和傳遞，使地災防治人員對地質災害作出高效應對，在節(jié)約成本和排除災害方面發(fā)揮重要作用，是地質災害監(jiān)測領域的一次重大革命，能在災害發(fā)生前贏得寶貴的時間，是抵御山體滑坡災害的有效手段。該系統(tǒng)除了適用于滑坡、斜坡，還適用于礦區(qū)、地震帶、鐵路沿線等區(qū)域，對我國地質災害防治工作具有重大意義，還是很值得我們進一步探索的。

參考文獻：

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[2]李亞玲，蘇海峰，李銘全.滑坡監(jiān)測方法研究綜述[J].西南公路，2015（4）：153-156，164.

作者簡介：

陳羽玲，廣西理工職業(yè)技術學校。