自动化监测预警系统在滑坡监测中的运用

李正太

云南省设计院集团勘察院有限公司  云南 昆明  650000

摘要：自动化监测预警系统依托于现代卫星技术、通信技术、信息技术及大数据技术的发展，系统的技术成熟度较高，在滑坡变形监测中的应用，表现出了良好的优势。本文基于滑坡变形监测项目，运用自动化监测预警系统进行滑坡地表位移、地表裂缝变形、地下水位等的监测，给出了滑坡自动化监测方案，通过监测数据的收集、处理、分析，对滑坡进行稳定性的判定，并进行了监测方法的论述。

关键词：自动化监测；监测预警系统；滑坡监测

滑坡监测是评估滑坡发展趋势、判定滑坡稳定性的重要措施，而传统的监测技术难以保障监测数据的精确性，无法实时获取滑坡变化数据，影响到监测的时效性。而自动化监测预警系统的出现，为滑坡监测提供了自动化、实时化数据收集与处理分析的解决方案，保证了滑坡监测的时效性。本监测项目的滑坡存在强度变形区域，滑坡上的地表裂缝具有发展的可能性，需针对滑坡地表位移与裂缝变形进行监测，动态掌握滑坡地表位移与裂缝的变化情况，自动化监测预警系统的具体运用方案详见下文。

1.滑坡自动化监测预警项目概况

某滑坡属于土质滑坡，为已有的地灾点，根据前期地质勘察结果显示，滑坡前后高程的相对高差有71m之多，纵长276m，横宽576m，滑体均厚16.9m，通过计算确定滑坡总体积大约是365.7万m3。该滑坡在近几年受到降雨的影响出现了强度变形区域。在2019年，滑坡区域内的房屋建筑发生较大的变形及裂缝，区域内居民全部搬迁，至2022年，滑坡所在地发生几次大暴雨，滑坡的中前、左侧、右侧等局部，发生中等程度与强烈程度的变形，尤其是中左侧形成多条长度在8m～27m，宽3cm～70cm的拉张裂缝，需运用基于GNSS技术的自动化监测预警系统进行该滑坡的监测，确定滑坡地表位移、地表裂缝位移、地下水位动态等，以为滑坡治理提供准确可靠的依据。

2.滑坡自动化监测预警方案设计

    2.1滑坡地表位移监测

在滑坡上布设监测点可以获取滑坡地表位移的数据，应布设多个监测点，利用自动化监测预警系统对监测点的横向、纵向、垂直方向等位移进行数据的采集，通过收集数据的汇总分析，评估滑坡滑动的发展趋势，精确滑动的范围，并进行滑坡滑动全局与局部的比对分析，绘制出相对变化的曲线，作为滑坡预警决策的参考。

2.2地表裂缝位移监测

具体的监测方案是在裂缝两侧埋设观测桩，布设拉线式裂缝位移计，由位移计实时采集裂缝位移数据，通过通讯网络将采集的数据传输给监测预警系统。在监测系统的滑坡裂缝监测功能模块，设定裂缝位移的阀值，当监测到的数据结果超过该值，系统自动发出预警，系统可将预警信息直接发送至监测系统的手持终端。在自动化监测的基础上，为了保证监测结果的准确性，在裂缝监测周期内，监测人员定期在观测桩位置，使用钢尺现场测量，人工测量数据与位移计监测数据进行比对，确定自动监测数据是否存在误差，避免自动化监测出现过大的误差，影响到裂缝位移监测数据的可用性。

    2.3地下水位与地表降水监测

    地下水位监测需要在滑坡监测点进行钻孔，将水位计安装在地下水位附近，监测滑坡地下水位的动态数据，确定降雨对滑坡地下水位的影响，还可测量不同深度的位移量。水位计将采集的数据传输至地面的监测预警系统，系统自动分析地下水位的渐变过程，评估地下水位动态变化对滑坡位移的影响，并且地下水位监测值超过设定的阀值时，系统自动报警。滑坡地表降水量自动化监测方法，是在滑坡附近专门设置降雨量监测站，也可从当地的气象站收集数据，通过统计降雨量的数据，与降雨前期、降雨期间、降雨后监测到的滑坡数据进行比对，确定降雨量与滑坡变化之间的关系。

    2.4宏观地质巡查

    宏观地质巡查采用人工巡查，对滑坡区域进行走访、观察，并做好巡查记录与拍照工作，作为宏观地质巡查后的分析依据。通过巡查结果与监测变形数据的关联比对分析，尤其是在监测数据异常的情况下，可以进行宏观地质变形迹象的探究，论证监测数据结果的准确性。在自动化监测滑坡的同时，以宏观地质巡查为辅助，弥补自动化监测范围有限、监测数量上的不足，及时发现自动化监测的疏漏，进一步保证滑坡自动化监测预警结果的有效性。

    3.滑坡自动化监测数据处理分析

3.1地表位移数据分析

地表位移监测的GNSS基准点设置在距离滑坡体大约1.6km的稳定位置，与滑坡体之间的高度差为53.6m，移动监测点分别布置在中度与强度变形区域，中度区域布设3个，强度区域为4个。通过在变形区布置7个GNSS移动监测点，非变形区布设1个基准点，利用已知位置超过4颗的卫星，根据其到GNSS接收机的距离，使用距离交会的方法，计算出接收机布设的位置。监测点与基准点监测到的数据，利用移动通信网络传输给监测预警系统，使用专门的数据处理软件进行数据的处理与分析，得到移动监测点位的坐标值，通过大量坐标值数据的采集，精确的计算出滑坡累积地表位移数值。在本监测项目的监测周期内，通过收集监测点位的水平与垂直方向的坐标值，结合监测到的降雨量数据，绘制出地表累积位移-降雨量-时间曲线图，确定监测点最大的水平与垂直位移、变形速率、变形量等数据，并根据降雨量的变化，评估监测点地表位移变化的趋势。

3.2地表裂缝数据分析

地表裂缝监测点设置在滑坡主控裂缝上，分别在滑坡的前缘设1个、强度变形区域设2个、中度区域设3个位移计。利用位移计上的传感器监测地表裂缝的数据变化。由于选择使用的是自动化拉线式位移计，在监测裂缝发生位移后，直接拉动与其相连的传感器钢绳，进而带动传感器传感元件的转动。在反向位移时，传感元件则回收钢绳，然后输出一个由机械位移量转变的电信号，电信号为可计量的位移量，电信号经过通信网络传输至监测预警系统，经过电信号处理后转变为地表裂缝的位移数据，也就是裂缝的相对变形数据。在监测周期内，位移计实时采集监测点的位移数据，计算出地表裂缝的累积变化量，在没有降雨的情况下，裂缝变形速率变化非常小，但在降雨期间裂缝变形速率变化明显，通过与降雨量进行关联分析后，确定降雨是影响滑坡地表裂缝变形的原因之一。

3.3监测结论

在滑坡整个监测周期内，全面实时收集滑坡地表位移、地表裂缝位移监测数据，通过数据的处理分析，结合宏观巡查获取的数据，综合比对、关联分析滑坡各项监测数据，得出如下监测结论，一是在监测周期内，滑坡中度与强度变形区域，滑坡地表位移数据、地表裂缝位移数据及地下水位动态数据等，均在安全阀值的范围内，滑坡整体处于基本稳定状态；二是在大量降雨的情况下，滑坡的各处变形区域，尤其是强度变形区域表现出了欠稳定状态，滑坡具有进一步发展的可能性；三是本监测项目影响滑坡稳定性的因素较多，就该滑坡前期地质勘察结果来看，内部影响因素为坡体结构、岩土性质、坡体过大的高程差等，外部的因素主要是累积的降雨量，滑坡在以上因素综合的作用下，发生了滑坡位移及强烈的变形，就监测的结果来看，在无外部大的干扰情况下，滑坡可维持基本稳定状态。

结语：在滑坡地表位移、地表裂缝及地下水位监测中，准确的运用自动化监测预警系统，对滑坡进行长时间的连续监测，实时获取监测点的变形数据，通过大量数据的累积，进行滑坡各个变形区域的发展趋势分析，评估滑坡稳定性，及影响滑坡稳定性的因素，以作为滑坡治理的依据。自动化监测预警系统在其中的运用，表现出了监测数据准确、效率高、时效性好等特点，具有在滑坡监测中广泛运用的优势及可行性。

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