覃 事 河,段 斌,周 相,羅 明,李 美 萍

(1.國能大渡河金川水電建設有限公司,四川 阿壩 624100; 2.四川省地質調查院,四川 成都 610081)

0 引 言

中國的地質災害類型多、分布范圍廣且成災強度高,成功的監(jiān)測預警可避免事故,減少社會經濟損失。2019年,全國共發(fā)生地質災害6 181起;其中,成功預報948起,占比15.3%,涉及可能受災人員2.45萬人,避免直接經濟損失8.3億元。2020年,全國共發(fā)生地質災害7 840起;其中,成功預報534起,涉及可能受災人員1.8萬人,避免直接經濟損失10.2億元[1-2]。因地形地貌、地質構造和水文地質條件的復雜性,區(qū)域地質環(huán)境的特殊性,再加上高強度的工程建設活動,以及暴雨、地震等因素的疊加,水利水電工程區(qū)域易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流、不穩(wěn)定斜坡等地質災害。

監(jiān)測預警是有效預防地質災害的重要手段,國內外不少學者在地質災害監(jiān)測預警方面做了大量研究,積累了寶貴經驗,開發(fā)監(jiān)測預警信息化平臺也成了當前安全科學領域研究的熱點。王發(fā)讀[3]通過預警系統(tǒng)準確地預報了秭歸縣雞鳴寺1991年6月29日近70萬m3的中型滑坡險情,是地質災害監(jiān)測成功典范,并在此基礎上總結出了“經驗-數值型”的測報方法。姚佩超等[4]開發(fā)的地質災害實時監(jiān)測與預警系統(tǒng)已成功用于鐵路路基變形及礦區(qū)的災害監(jiān)測與預警。凌騏等[5]開發(fā)設計了一套水電工程實時監(jiān)測預警與應急管理系統(tǒng),實現了對地質災害監(jiān)測數據的處理分析和預警信息的發(fā)布。曾勝[6]開發(fā)了重大危險源動態(tài)智能監(jiān)測監(jiān)控大數據平臺,構建了“省-市-縣-企業(yè)”四級監(jiān)管體系。周金星[7]建立了群測群防監(jiān)測與專業(yè)監(jiān)測網絡相結合的地質災害監(jiān)測預警信息系統(tǒng)。侯儒寧等[8]提出了“群測群防”體系與工程措施相結合的理念,創(chuàng)下了國內首例特大泥石流災害成功避險的紀錄。林澤雨等[9]以廣東省為例,總結了滑坡預警措施和預警的研究現狀,為廣東省滑坡災害預警工作提供了依據和經驗。朱武等[10]研發(fā)了滑坡實時監(jiān)測裝備,構建了多傳感集成的滑坡實時監(jiān)測預警系統(tǒng),成功預警多起滑坡事件。段斌等[11]根據水電工程建設特點和管理難點,基于智慧企業(yè)理論框架,依托金川水電站工程提出了智慧工程規(guī)劃方案,包括多元融合的智能監(jiān)測,并在金川水電站工程實踐。

地質災害防治工作是一項具有長期性、艱巨性和復雜性的工作,先期監(jiān)測工作碎片化且信息化程度不高,不能及時反映孕災體的狀態(tài),缺乏針對性、系統(tǒng)性和前瞻性。為解決以上難題,依托大渡河金川水電站工程,著眼于工程施工期到運行期的全過程、系統(tǒng)性集中管理,設計開發(fā)了一套具備實時監(jiān)控、項目管理、設備信息、報警信息等功能模塊的地質災害實時監(jiān)測預警系統(tǒng),其監(jiān)測內容包括地表變形監(jiān)測和降雨量監(jiān)測,監(jiān)測方法涵蓋地表位移(GNSS)自動監(jiān)測、裂縫位移監(jiān)測、自動雨量計監(jiān)測、土壤墑情監(jiān)測。同時,該系統(tǒng)預留了外部數據傳輸接口,可實現建設期至運行期各階段對重大地質災害點的實時、動態(tài)管理,避免系統(tǒng)開發(fā)的盲目性和重復性。

1 系統(tǒng)架構、關鍵技術及其功能實現

1.1 系統(tǒng)架構

地質災害信息平臺設計分為3層架構,如圖1所示[12]。① 數據層主要包含各類以數據為主的系統(tǒng)資源以及各類與系統(tǒng)資源密切聯(lián)系的數據訪問功能,數據資源層主要為工程監(jiān)測、地質災害、雨水情、氣象、地理空間和多媒體等數據庫。② 服務層主要包含各類通用的組件和專業(yè)服務,包括空間數據引擎、數據交換訪問、預警分析發(fā)布、圖形報表通用組件以及地圖、空間分析、采集數據處理、遠程數據監(jiān)控、圖形報表、預警分析發(fā)布、事件管理、權限管理和移動應用等服務。③ 表現層主要通過界面對服務層業(yè)務進行封裝,并能夠與用戶進行合理交互,適應復雜的業(yè)務應用。按照功能模塊劃分,系統(tǒng)平臺主要包括監(jiān)測數據采集、地圖導航瀏覽、圖表展示、圖元編輯、分析評估、隱患排查、事件報警、應急響應、權限管理等若干子模塊。

圖1 系統(tǒng)平臺架構

平臺開發(fā)采用HTML5+CSS3技術,集合最新的計算機通信技術、數據庫技術、中間件及組件技術,系統(tǒng)整體采用B/S結構,數據庫采用Mangodb非結構化數據、MySQL結構化數據庫、Redis內存庫,數據服務通過REST API對外提供;三維可視化組件基于Cesium開源框架進行深度定制開發(fā)。平臺架構設計如圖2所示。系統(tǒng)需實現遠程數據采集、基礎信息查詢展示、數據處理及圖表展示、預警信息發(fā)布、應急響應管理、地質災害監(jiān)測移動應用等功能,主要由現地監(jiān)測站遠程向監(jiān)測信息管理平臺實時報送數據。

圖2 地質災害監(jiān)測預警平臺架構

1.2 數據庫建設關鍵技術

1.2.1數據庫基本要求

地質災害監(jiān)測預警數據庫服務地質災害監(jiān)測、預警業(yè)務,包含基礎數據、監(jiān)測數據、預警業(yè)務數據、監(jiān)測業(yè)務數據等,數據庫可基于數據交換平臺服務解決各級數據異源異構、數據同步時效性差、數據同步和共享的安全性低等問題。

(1) 數據表與數據接口。監(jiān)測數據表主要包括雨量、土壤含水率、裂縫、GNSS、傾角和加速度等6類普適型監(jiān)測設備數據表。預警業(yè)務數據表主要包括監(jiān)測點預警信息表。數據接口主要包括各信息系統(tǒng)之間以及信息系統(tǒng)與第三方平臺之間數據交互所需的API接口,系統(tǒng)預留8個外部數據傳輸接口。

(2) 數據庫集成與測試。根據數據庫物理設計方案,將數據庫建設所選擇的硬件和軟件進行有機集成。硬件網絡化集成應確保網段與網址合理分配、權限分級設置、硬件互聯(lián)互通和資源有效共享等;軟件系統(tǒng)的集成應確保所選擇的操作系統(tǒng)、數據庫管理系統(tǒng)、專業(yè)軟件系統(tǒng)等能夠發(fā)揮各自的效能,形成有機的整體。采用相應的數據組織方式,建立多類型、多尺度數據之間的邏輯關聯(lián),實現數據庫管理、維護與分發(fā)等功能,包括日志管理、用戶管理、視圖管理、數據的導入導出、查詢與檢索等模塊,并能集成不同的功能模塊,形成不同的子系統(tǒng)和系統(tǒng)。數據庫測試包含編寫測試大綱、明確測試項目、明確測試方法與步驟、編寫測試報告等重要步驟,數據庫在系統(tǒng)測試后,根據測試報告,針對設計目標的完成情況作整體性評價。

(3) 區(qū)域數據庫特征。本工程地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)數據主要包括4個大類:① 地質災害監(jiān)測預警數據;② 基礎地理地質數據;③ 組織機構與權限數據;④ 元數據、系統(tǒng)運行數據。

地質災害監(jiān)測預警數據包含區(qū)域性監(jiān)測數據、單體監(jiān)測預警數據和基礎地質災害數據3類。區(qū)域性監(jiān)測數據包括InSAR監(jiān)測成果圖件、InSAR監(jiān)測PS點、LiDAR監(jiān)測成果圖件。單體監(jiān)測預警數據包括監(jiān)測點位、監(jiān)測設息和預警預報信息,其中,監(jiān)測點位信息存儲金川水電站地質災害監(jiān)測點位實時監(jiān)測數據、歷史監(jiān)測數據,監(jiān)測設備信息存儲各類單體監(jiān)測設備的型號及其相關參數、狀態(tài)等數據,預警預報信息存儲監(jiān)測點位預警信息、自動預警數據、人工上報數據。基礎地質災害數據包括隱患點基本信息表、群測群防數據表、應急調查數據表、治理工程數據表。

基礎地理地質數據包含基礎地理信息數據、基礎地質數據兩大類,其中基礎地理信息數據有線劃地圖數據、高清影像數據、傾斜攝影三維模型、全景照片,基礎地質數據有地質圖、三維地質體模型。

1.2.2數據庫結構設計

數據庫建設從數據存儲方式上分為文件庫和MySQL數據庫兩大類。系統(tǒng)涉及的文件型數據,如音視頻文件、監(jiān)測報告等非結構化數據,以文件庫的形式存儲在服務器。其他監(jiān)測點基本信息、線劃地圖、全景影像解譯數據等均以MySQL數據庫的形式存儲在服務器。

(1) 地質災害監(jiān)測預警數據庫結構設計。系統(tǒng)使用的區(qū)域性監(jiān)測數據包含InSAR監(jiān)測成果圖件、InSAR監(jiān)測PS點、LiDAR監(jiān)測成果圖件。此類數據全部含有空間信息,系統(tǒng)將采用第三方GIS平臺軟件發(fā)布此類數據,建立相應的屬性數據表調用。單體監(jiān)測預警數據包含監(jiān)測點位數據、監(jiān)測設備數據、預警預報數據,建立監(jiān)測點位表、監(jiān)測設備表、預警預報數據表等3張數據表。基礎地質災害數據包含隱患點基本信息、群測群防信息、應急調查信息、治理工程信息,建立隱患點數據表、群測群防數據表、應急調查數據表、治理工程數據表等4張數據表。

(2) 基礎地理地質數據庫結構設計?；A地理數據包含線劃地圖、高清影像、傾斜攝影三維模型、全景照片,基礎地質數據包含地質圖、三維地質體模型。此類數據全部含有空間信息,系統(tǒng)將采用第三方GIS平臺軟件發(fā)布此類數據,建立相應的屬性數據表調用。組織機構與權限數據包含組織機構信息、用戶數據、角色數據、權限數據,建立組織機構表、用戶表、角色表、角色數據權限表、數據權限表等5張數據表。

1.3 系統(tǒng)主要功能實現

(1) 基礎信息管理。該功能模塊采用GIS技術和空間數據庫技術,建立準確、全面、規(guī)范的地理信息“一張圖”,使地質災害管理信息與空間信息的管理融為一體,能夠多層次、多方位直觀地顯示工程地理位置、孕災區(qū)域位置、監(jiān)測項目、監(jiān)測點位及隱患點位等信息。此外,基礎信息管理還提供監(jiān)測工作日志管理和通知公告發(fā)布瀏覽等功能。地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)主界面如圖3所示。

圖3 地質災害監(jiān)測預警平臺界面

(2) 數據圖表展示。監(jiān)測數據圖表展示功能主要包括3個部分,分別為監(jiān)測數據處理、圖形展示和報表定制?？商峁λ械刭|災害監(jiān)測項目的成果圖形化和報表化展示。

(3) 監(jiān)測設備管理。主要用于監(jiān)測設備管理,包括設備廠商和設備錄入2個功能。地質災害隱患點監(jiān)測設備平面布設圖和地質災害監(jiān)測設備數據圖分別如圖4和圖5所示。

圖5 地質災害監(jiān)測設備數據

(4) 監(jiān)測點管理。主要用于監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測點管理,包括監(jiān)測點模型配置、監(jiān)測點過程線兩個子菜單。

(5) 預警信息及應急信息發(fā)布。預警平臺引入測點信息作為條件源,通過預先創(chuàng)建判定規(guī)則,描述條件源與輸出的各種約束關系,實時在線監(jiān)測各種數據。當數據變化符合規(guī)則要求時,產生對應的報警交互信號,從而為監(jiān)測管理人員提供運行分析和輔助值班的功能。各項報警信息按照用戶的報警策略進行解析,并以指定方式發(fā)送給指定的報警接收者,報警方式有APP、短信和郵件等。用戶還可以自定義報警源和報警策略,并提供方便的定制工具。

(6) 災害巡查檢查。利用移動終端應用功能實現智能巡檢,綜合GPS定位技術、5G/4G/GPRS/Wifi網絡傳輸和云數據處理等技術,對廣域或區(qū)域內的指定災害地點、設備進行巡邏和檢查,記錄巡檢信息及巡檢人員的工作軌跡;具有路線安排、數據記錄、工作狀態(tài)監(jiān)督、數據匯總報告、隱患自動報警、隱患處理追蹤等功能,實現“巡檢有計劃、過程有監(jiān)督、事后有分析”,從而簡化巡檢過程、提高巡檢質量和巡檢效率,以保證巡檢工作高效地執(zhí)行與管理。

(7) 報表管理。系統(tǒng)定時統(tǒng)計并生成PDF報表文件,用于不同角色用戶的數據統(tǒng)計展示。

(8) 日志管理。系統(tǒng)對用戶的登錄情況及關鍵信息的操作情況進行記錄,通過“日志查詢”模塊可查詢到相關的操作記錄,對日志保存時間進行參數化配置;主要用于系統(tǒng)關鍵資源操作記錄。

(9) 區(qū)域氣象預報。通過數據調用,可存儲、展示和分析監(jiān)測區(qū)域24 h的天氣預測數據(包括降水、氣溫、濕度等信息)。通過在GIS的圖層上疊加相應地理區(qū)域降雨、播放氣象圖,實現預報展示和預警提示。

(10) 移動互聯(lián)應用?；谠撈脚_,配套開發(fā)了可用于Android的移動互聯(lián)終端應用程序,提供地質災害地圖導航、信息查詢、巡查數據上傳、預警信息接收等功能,提高地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的智能化水平。地質災害移動互聯(lián)終端包括九大模塊,分別實現了隱患巡檢、監(jiān)測報告、通知公告、工作日志、監(jiān)測數據、視頻監(jiān)控、氣象信息、撤離導航和應急處置等功能。

2 應用實例

2.1 邊坡基本情況

金川水電站工程所屬河段發(fā)育地質災害隱患點38處[13-14],在全面評估的基礎上,已完成3處重大地質災害點的專業(yè)監(jiān)測,本文以SP邊坡為例進行分析。該邊坡為大型土質滑坡,位于大渡河金川水電站工程壩址下游三面臨空的高陡斜坡上,相對高差在1 000 m以上。斜坡上部地形稍緩,坡度20°～30°,高程2 750～3 020 m;斜坡中部地形稍陡,坡度30°～40°,高程2 450～2 750 m;斜坡下部地形較陡,坡度40°～50°,高程低于2 450 m。滑坡周邊斜坡有多條沖溝發(fā)育,滑坡右前部為大渡河,滑坡底部為國道和部分工程臨建設施。該斜坡是主要因孔隙水效應而產生的“蠕滑-拉裂”模式第四系松散堆積物滑坡;現狀環(huán)境下,其局部仍處于蠕滑變形階段,且變形幅度或變形速率主要受大氣降雨及其孔隙水效應所控制?；聝蓚纫詻_溝和斜坡為界,后緣以下錯的拉裂縫為界,前緣以公路邊坡為界。滑坡縱長約730 m,寬約690 m,面積27.51萬m2,平均厚度60 m,體積495.2萬m3,主滑方向105°。邊坡全貌和三維空間分布分別如圖6和圖7所示。

該滑坡后緣滑體拉裂、錯落形成臺階狀地貌明顯,錯落高度在1.5～2.5 m之間,延伸數十米至上百米不等;滑坡后緣拉裂縫方向以NE12°～42°為主,寬度一般為20～32 cm,最寬達40 cm;滑坡體上的大部分房屋都出現了拉裂縫,最早出現在20世紀90年代,2000年后大量出現,寬度從幾厘米到幾十厘米不等,延伸長度1～5 m左右;此外,滑坡前緣上游側分布有醉漢林,滑坡后緣分布有馬刀樹,樹的直徑達20～30 cm。這些跡象表明:該滑坡體現狀條件下穩(wěn)定性較差,在暴雨或地震作用下存在失穩(wěn)的可能,并對坡體下部的公路交通和臨建設施構成威脅。

2.2 監(jiān)測方案

監(jiān)測方案為表面位移監(jiān)測、邊坡綜合參數監(jiān)測和環(huán)境量監(jiān)測[15]。根據規(guī)程規(guī)范[16-18],監(jiān)測點布置主要按照以下原則進行:監(jiān)測網覆蓋滑坡體及滑坡邊界以外一定范圍,能夠監(jiān)測滑坡體變形的整體變化趨勢;GNSS監(jiān)測點視場內障礙物的高度角小于15°;離大功率無線電發(fā)射源的距離大于200 m;根據滑坡規(guī)模、形狀和變形特征,在滑坡主滑方向和邊界明確時,布設成方格形,主剖面布設2條線路,能夠反映滑坡的前緣、中部和后緣的變形特征等,綜合監(jiān)測站主要用于監(jiān)測土體是否會在降雨期間出現土層蠕變、拉裂縫擴大及陡坎拉裂下錯現象;GNSS監(jiān)測站主要用于監(jiān)測該區(qū)域岸坡巖體是否由于風化、卸荷等外因及巖體低應力、松弛等內因而產生彎曲拉裂變形;土壤墑情站主要用于監(jiān)測該邊坡區(qū)域內的土壤含水率,通過觀察土壤含水率的數據波動來判定地表徑流是否會對該區(qū)域的土質造成大規(guī)模滲透破壞。在綜合考慮滑坡規(guī)模、地形地質條件、變形特征、影響范圍、監(jiān)測級別、通視條件和施測要求等因素下,監(jiān)測網具體布置情況如下。

該邊坡布設南北2條監(jiān)測剖面,平行于邊坡中兩個較大的坡面的坡向。北側剖面順山體自上而下設置2個GNSS監(jiān)測站(GN02和GN01)和2個綜合監(jiān)測站(ZH01和ZH02),南側剖面順山體自上而下設置2個GNSS監(jiān)測站(GN04和GN03)、1個土壤墑情站(SQ01)和2個綜合監(jiān)測站(ZH03和ZH04)。GNSS監(jiān)測站布置在邊坡前后緣,ZH03綜合監(jiān)測站布置在邊坡后緣,ZH04綜合監(jiān)測站則布置在斜坡中后部,且與GNSS監(jiān)測站間隔設置,土壤墑情站布設在GN03和ZH04之間,1個GNSS基準站(編號GN05)布置在斜坡后側穩(wěn)定緩坡處。監(jiān)測布置示意如圖8所示,GNSS監(jiān)測設備如圖9所示。

圖8 斜坡區(qū)監(jiān)測布置示意

圖9 現場GNSS監(jiān)測設備

各監(jiān)測儀器的主要技術指標:地表位移采用GNSS監(jiān)測,JYXY200GS-U36星耀GNSS監(jiān)測站能連續(xù)、自動、全天候地對被監(jiān)測體進行毫米級的形變監(jiān)測,并通過物聯(lián)網將數據發(fā)送到遠程數據中心進行處理與分析,同時支持接入MEMS傳感器,適用于野外惡劣環(huán)境,監(jiān)測精度為水平±2.5 mm + 1×10-6RMS,垂直±5 mm + 1×10-6RMS,GNSS監(jiān)測點按1次/h的推送頻率進行實時監(jiān)測。降雨量監(jiān)測采用翻斗式雨量計,JYZN200RG-PT智能雨量監(jiān)測儀用于野外環(huán)境的降雨量自動監(jiān)測,具有數據智能采集、長期固態(tài)存儲和遠距離傳輸功能,具備體積小巧、結構美觀、安裝和拆卸方便的特點,降雨量監(jiān)測頻率在降水時按1次/5 min、非降水時按1次/h的推送頻率實時監(jiān)測運行。裂縫位移監(jiān)測采用綜合監(jiān)測站,JYZN200CD-SW綜合監(jiān)測站可實現對地表裂縫寬度、震動加速度及傾角等要素進行實時監(jiān)測,通過GPRS/衛(wèi)星等通信方式實時傳輸到地質災害監(jiān)測平臺;同時,設備還具有遠程召測功能、實時通信狀態(tài)、電池電量監(jiān)測功能,量程范圍為0～1 000 mm,分辨率為0.01%F.S。土壤墑情監(jiān)測采用土壤情況站,翻斗式雨量傳感器測量降水量、降水強度和降水起訖時間。

2.3 監(jiān)測結果分析

2.3.1邊坡裂縫變化趨勢分析

以ZH01綜合監(jiān)測站為例進行分析。該測站從2021年8月1日至2022年6月17日累計裂縫位移量97.22 mm,平均變化速率0.42 mm/d(正值代表裂縫擴張,負值代表裂縫收縮),該站于2021年9月18～19日裂縫位移量發(fā)生突變后并未再次發(fā)生較大的數據波動,一直維持震蕩式曲線,整體較為穩(wěn)定。2022年3月18日至6月17日期間,累計裂縫位移量相較于之前的數據并無較大變化,其累計裂縫位移量94.29 mm,平均變化速率0.29 mm/d。累計裂縫位移量-降雨量-時間過程曲線如圖10所示。

圖10 ZH01累計位移量-降雨量-時間過程曲線

為便于分析ZH01測點自2021年8月1日起的累計裂縫位移變化趨勢,以季度為單位對2022年3月17日至6月17日期間的累計裂縫位移量進行了分析。季度裂縫累計位移量-降雨量-時間過程曲線如圖11所示。由圖11可知,ZH01測點在2022年3月17日至6月17日期間的季度累計位移量變化較小,整體曲線變化幅度在±12.85 mm之內,季度累計位移變化量-2.53 mm,平均變化速率0.096 mm/d。盡管該站所監(jiān)測的裂縫在2022年4月18日至2022年5月27日期間表現出一定的上升,在2022年4月18～23日期間,該站裂縫擴張7.71 mm,平均變化速率0.096 mm/d。在2022年5月26～28日期間,該站裂縫收縮了10.11 mm,平均變化速率3.37 mm/d。該站整體曲線出現一定的波動,但在2022年5月28日回歸正常,由于其變化頻率無規(guī)律且變化幅度及趨勢處于T/CAGHP 014—2018《地質災害地表變形監(jiān)測技術規(guī)程》限差范圍內,可知該站上下變化幅度僅為設備數據采集誤差,下一階段仍需加強數據分析,研判變化趨勢。

圖11 ZH01季度裂縫累計位移量-降雨量-時間過程曲線

2.3.2邊坡GNSS變化趨勢分析

以GN01監(jiān)測站為例進行分析。該測站從2021年8月1日至2022年6月17日累計水平及垂直位移量分別為13.51 mm和2.57 mm(垂直位移量的正值代表地表上升,負值代表地表下移;水平位移方向根據其XY正負值進行判斷,水平位移值根據XY值計算得到),水平及垂直位移平均變化速率分別為0.058 mm/d和0.011 mm/d,水平位移方向為北偏西14.51°,垂直位移方向向下。2022年3月18日至6月17日期間,累計水平位移量相較于之前的數據并無較大變化,其累計水平位移量4.24 mm,平均變化速率0.013 mm/d;累計垂直位移量1.92 mm,平均變化速率0.005 9 mm/d。累計位移量-降雨量-時間過程曲線如圖12所示。

圖12 GN01累計位移量-降雨量-時間過程曲線

為便于分析該測點的累計水平及垂直位移變化趨勢,以季度為單位對2022年3月17日至6月17日期間的累計水平及垂直位移量進行了對比分析。季度累計位移量-降雨量-時間過程曲線如圖13所示。由圖13可知,GN01在2022年3月17日至6月17日期間的季度累計水平位移量變化較小,整體曲線變化幅度在±17.94 mm之內;季度累計垂直位移量趨勢整體呈現出二次函數的形式,其變化幅度在±5.51 mm之內,季度累計水平及垂直位移量分別為4.84 mm和-1.03 mm,其中季度累計水平及垂直平均變化速率分別為0.053 mm/d和0.011 mm/d;水平位移方向為北偏西34.16°;與2022年3月17日的監(jiān)測值相比,其水平位移方向向西偏移了19.65°,垂直位移方向向下。

圖13 GN01季度累計位移量-降雨量-時間過程曲線

2.3.3邊坡土壤墑情站變化趨勢分析

2022年3月18日至6月17日期間,邊坡上SQ01所監(jiān)測的含水率表現出較為穩(wěn)定的上升趨勢,整體曲線呈震蕩式波動,隨著汛期的到來,該邊坡土壤的含水率不斷提升,2022年6月17日,土壤含水率約16.78%,其季度變化量10.2%。土壤含水率-降雨量-時間過程曲線如圖14所示。

圖14 SQ01土壤含水率-降雨量-時間過程曲線

結合降雨數據可知,在一定的降雨影響下,盡管土壤含水率呈明顯的增長,但由于降雨的增加,SP滑坡域岸坡巖體風化程度明顯減小,其地表徑流未對該區(qū)域土質造成大規(guī)模滲透破壞,反而起到降低巖體風化、增荷、土體鼓脹,進而導致土體及巖體的應力增加等效果,因此,盡管GNSS在2022年二季度的水平位移方向與主滑方向相近,但其累計及季度累計水平位移均出現一定程度的下降趨勢,表明坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。相反,若GNSS監(jiān)測站在某時段的地表位移量較大,表現出一定的線性趨勢,且水平位移方向與主滑方向相近,同時土壤含水率出現明顯的增長趨勢,即可判斷該區(qū)域出現不穩(wěn)定狀態(tài)的可能性較大。

3 結 論

(1) 從提升地質災害防治水平的角度出發(fā),開發(fā)設計了具備實時監(jiān)控、項目管理、設備信息、報警信息等功能模塊的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)構架、關鍵技術、功能實現及其系統(tǒng)應用,并對主要功能實現的成果進行了展示。

(2) 將地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)在金川水電站工程進行實地應用,實現了3處地質災害的地表位移、降雨量、裂縫位移和土壤墑情等因子的實時在線監(jiān)測。以大渡河金川河段的SP斜坡為研究對象,對GNSS監(jiān)測數據和位移方向以及土壤含水率等監(jiān)測成果進行了系統(tǒng)分析,結果表明該邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(3) 地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)成果為實時掌握地質災害的變形規(guī)律和發(fā)展趨勢提供了一手資料,為研判地質災害風險提供了技術支持;同時,該系統(tǒng)預留了外部數據傳輸接口,為建設期以及運行期的地質災害防治工作提供了系統(tǒng)性的解決方案。該系統(tǒng)成功應用于地質災害項目中,大大提升了地質災害智能化管控水平,可為同類型水電工程地質災害監(jiān)測預警提供借鑒和參考。