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基于 GNSS 与水文设备的滑坡泥石流监测

2025-10-12 08:13    点击次数:144


  

一、监测目的:锚定防灾减灾核心方向

滑坡泥石流监测的根本价值在于通过精准捕捉灾害前兆信息,达成 “风险可控、预警及时、损失降低” 的目标,具体可细化为三大核心导向:

1. 动态掌控隐患态势

借助长期连续监测,实时追踪滑坡体变形规律、泥石流物源区稳定性变化,精准识别潜在失稳风险区域。比如,利用 GNSS 接收机持续追踪坡体位移数据,能够提前捕捉滑坡从 “缓慢变形” 向 “加速变形” 转变的关键信号;通过土壤含水率监测设备实时掌握泥石流物源区土体湿润程度,科学判断物源启动概率,有效避免因隐患误判引发的灾害突发情况。

2. 实现灾害精准预警

基于监测数据设定科学合理的预警阈值,一旦监测指标超出阈值范围,立即触发预警机制,为受威胁区域预留充足的人员撤离与物资转移时间(通常需保证≥30 分钟)。例如,当翻斗式雨量计监测到小时雨强超过 20mm 时,结合水位计反馈的沟谷水位变化情况,可快速判断泥石流暴发风险等级,并第一时间向相关部门与受威胁群众推送预警信息;若 GNSS 监测到滑坡位移速率超过 10mm/d,立即启动最高级别预警,组织受威胁人员紧急撤离至安全区域。

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3. 支撑应急与治理工作

灾害发生后,依托监测数据精准评估灾害规模、影响范围,为救援方案制定提供科学依据;同时,将监测数据作为后续工程治理的重要参考,优化治理方案。例如,通过 GNSS 监测数据反演滑坡滑动范围与滑动轨迹,指导救援力量避开危险区域,保障救援行动安全高效;结合土壤含水率、地下水位监测结果,调整滑坡抗滑桩的布设密度与深度、泥石流拦挡坝的高度与结构参数,显著提升治理工程的实用性与有效性。

二、监测内容:以核心设备为依托,覆盖关键监测环节

监测内容围绕 “滑坡变形监测 - 泥石流诱因监测 - 环境参数监测” 三大维度展开,以 GNSS 接收机、翻斗式雨量计、水位计、土壤含水率监测设备为核心工具,构建全方位、立体化的监测网络。

1. 滑坡监测核心内容

(1)坡体位移监测(核心设备:GNSS 接收机)

• 布设规范:在滑坡后缘(重点监测拉裂变形)、坡体中部(监测整体位移)、前缘(监测蠕变挤压)设置 GNSS 监测墩,C30 混凝土浇筑,埋深≥1.5m,顶部对中误差≤1mm。基准站选稳定基岩区,距监测点≤10km,避开强电磁干扰。

• 监测参数:北斗三号双模接收机,高风险区采样频率 10Hz、中低风险区 1-5Hz,监测水平(精度 ±(2mm+0.5ppm))与竖向(精度 ±(5mm+0.5ppm))位移,计算速率与加速度,位移速率超 5mm/d 需加密监测。

• 数据传输:“4G/5G + 北斗短报文” 双链路,确保数据实时传输,成功率≥99.9%。

(2)滑坡环境诱因监测(核心设备:土壤含水率监测设备、水位计)

• 土壤含水率监测:滑坡体 0.5m、1m、2m 深度埋设备,量程 0-100%、精度 ±2%,1 小时 / 次采样,黏性土含水率超塑限 20% 时,采样频率提至 10 分钟 / 次。

• 地下水位监测:滑坡周边 50m 内布监测井,投入式水位计精度 ±0.5cm,日变幅≥50cm 时,结合位移数据判断稳定性。

2. 泥石流监测核心内容

(1)触发条件监测(核心设备:翻斗式雨量计、土壤含水率监测设备)

• 降雨量监测:沟谷上游 1km 内、物源区布雨量计,分辨率 0.2mm、1 分钟 / 次采样,1 小时雨强≥20mm 或 3 小时≥30mm 为高风险,日降雨≥100mm 需跟踪水位。

• 物源区土壤含水率监测:物源区 50m 间距埋设备,埋深 0.3-0.8m,含水率超 30% 时,结合雨量预判泥石流启动时间。

(2)运动过程监测(核心设备:水位计)

• 沟谷水位监测:流通区、堆积区上游布雷达水位计,精度 ±1cm、10 秒 / 次采样,超警戒水位 80% 触发黄色预警、超警戒触发红色预警,通过水位算流量。

• 冲击力间接监测:水位 5 分钟内升超 1m,提示泥石流流速快、冲击力强,需做好防护或撤离。

三、监测成果:将数据转化为防灾实效

以核心设备数据为基础,形成 “监测数据报告 - 预警信息” 两类核心成果,服务防灾减灾。

1. 监测数据报告:系统呈现监测动态

(1)日常监测报告(每日 / 每周)

• 含基础信息(周期、区域、设备状态)、关键数据(滑坡的 GNSS 位移 / 速率、含水率 / 水位,泥石流的雨量 / 含水率 / 水位,均标注阈值对比)、风险提示(异常数据建议),解决 “当前是否安全” 问题。

(2)月度 / 季度分析报告

• 含数据复盘(图表化展示趋势、统计极值)、趋势研判(分析季节规律、预判风险时段)、设备运维(评估设备健康度、提运维计划),为长期风险管控提供支撑。

2. 预警成果:分级推送与响应

• 分级推送:蓝色(位移 1-3mm/d 或水位 60% 警戒,推监测员 / 乡镇)、黄色(位移 3-5mm/d 或雨强 10-20mm,推县级 / 村委会)、橙色(位移 5-10mm/d 或水位 80% 警戒,推市级 / 群众)、红色(位移>10mm/d 或雨强>20mm 且超警戒,推省级 / 所有人),多渠道推送,响应时效≤5 分钟。

• 效果评估:记录撤离与财产转移情况,结合灾害实际评估预警准确性,优化预警阈值。

结语

基于 GNSS 与水文设备的滑坡泥石流监测,是防灾减灾的关键技术手段,通过精准捕捉核心指标构建 “隐患识别 - 预警响应” 闭环,弥补了传统监测的不足。实践中需结合区域地质与风险等级设计方案,做好设备定期校准运维,确保数据可靠。未来可依托技术升级,推动监测体系向 “多设备协同、数据融合、智能预警” 发展,持续提升防控能力,为山区安全筑牢防线。

武汉中地恒达科技有限公司(简称中地恒达,英文缩写ZDHD),是依托中国地质大学(武汉)所属企业在科技创新方面取得的丰硕成果及技术力量组建设立,公司位于武汉市光谷芯中心,主要从事地质灾害监测设备,卫星导航定位系统及设备,工程监测仪器,工程监测软件,自动控制系统及设备的研发、制造、销售及技术服务。公司技术团队硕士及以上学历占比45%(正教授2人,博士2人,硕士6人。

中地恒达产品应用领域包括地质灾害、能源、电力、交通、水利、市政等。目前拥有自主研发硬件产品包括北斗GNSS接收机、导轮式固定测斜仪、双轴倾角计、无线低功耗倾角计、无线倾角加速度计、危岩体崩塌计、无线裂缝监测一体机、地下水位监测一体机、降雨量监测站、数字信号采集仪、振弦信号采集仪、输油气管道应力监测系统、防护网监测系统、高支模监测系统、基坑降水监控系统等。软件产品包括中地恒达监测云、地质灾害监测预警平台、大坝安全监测预警平台、桥梁安全监测预警平台、露天矿山安全监测预警平台、监测APP软件、监测小站(微信小程序)、垂直度检测APP软件等。

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发布于:湖北省