滑坡灾害的预警为什么必须依赖实时监测技术呢？

滑坡灾害的预警为什么必须依赖实时监测技术呢？

1、我国的滑坡灾害有多大？

我国是滑坡灾害的多发国家，以2009年为例，共发生滑坡6657起，占当年地质灾害总数的61.4%。2010年1－6月，全国共发生滑坡14614起，占同期地质灾害总数的74.7%。滑坡灾害往往造成人员伤亡，道路掩埋，房屋损毁，严重威胁着国家和人民的生命财产安全。

2、面对这么严重的自然灾害，我们力学人怎么办？

2003年，力学所地质体力学及其应用课题组在院重要方向性项目及国家973项目的支持下，开始从事滑坡成灾机理及科学预测方面的研究工作。就像医生看病需要借助各种先进的仪器，进行滑坡稳定性的评价同样需要各类监测仪器的支持。通过监测仪器获得滑坡体的监测数据，并通过监测数据构建滑坡体力学模型，从而对各类滑坡进行健康状况的分析及合理预测。

我们看到，伴随着大量宏观可测物理信息的改变，如地表位移、深部位移、地表倾角、岩土体压力、声发射等，可以分析滑坡的发生、发展、演化过程。通过实时捕捉上述物理信息，可以建立其与滑坡成灾演化阶段的映射关系，进而为滑坡预测预报提供必要的基础数据。

在众多可测物理量中，地表位移及深部位移因其能直接反映滑坡体的当前状态，其变形趋势又与滑坡体所处阶段存在良好的映射关系，且对位移量施测相对简单方便，因而工程界普遍利用位移监测对滑坡体的安全状况进行合理评价。可见，最重要的是我们要得到实时的地表和深层的大位移。

在当时，地表位移监测大都采用全站仪测量方式，此类方法费时费力，而且遇到雨、雾等恶劣环境便无法进行监测；深部位移大都采用测斜管进行测量，此类方法在滑坡的早期较为有效，一旦滑坡贯穿或滑坡出现较大变形，测斜管便会出现挤压变形，致使测量探头无法进入管内施测。此外，传统的地表位移及深部位移监测，均采用人工方式进行，无法实时获取监测数据，在强降雨、地震等恶劣环境下，正是需要监测数据进行分析评价的关键时期，但传统的监测手段无法及时给出相应的数据。

为此，地质体力学及其应用课题组下决心研发能够实时捕捉地表及深部大变形的监测技术，并尝试利用移动通信网络进行监测数据的无线发送。目前，该课题组已经构建了地表位移、深部位移监测为主，降雨量、地下水位及结构应力监测为辅的滑坡监测体系，并形成了一套基于GSM/GPRS技术的滑坡无线实时监测预警系统。

该课题组在重庆市万州区建立了万州滑坡灾害防治示范区，进行点对点的滑坡灾害监测、防治工作，为科学防灾积累必要的基础数据，目前已在重庆市万州区的百余个滑坡布设了监测点，这些监测点每隔半小时或每隔四小时向中心传输一次数据。此外，监测设备及监测系统还在湖北清江茅坪滑坡、重庆酉阳县桂花坡滑坡、金砖坪滑坡、大石头滑坡、小岩脚滑坡以及重庆奉节县天池滑坡、铜梁县西泉街滑坡、北碚区醪糟坪滑坡等地有广泛应用。

3、拉线式地表位移监测技术是怎么回事呢？

所谓拉线式监测技术的基本原理是这样的：在固定点与监测点之间通过钢线相连，监测点的运动带动钢线的运动，进而带动传感探头中角度传感器的转动，线位移信息通过角位移记录下来，并通过GSM网络无线传输至远程终端。此类设备安装方便、量程大(可以监测几米到十几米的位移)，且受天气影响小，雨、雾天气均可施测。此类技术已在重庆市万州区、北碚区、开县、铜梁县等区县广泛使用。

a)地表位移监测仪实物图

b)地表位移监测仪现场图

c)地表位移监测仪原理图

4、怎样实现深部位移监测？

拉线式测量的拉线的一端，固定在地下深处的测管内壁的特定位置，另一端从测管内部延伸至地表，并绕过角位移传感器与一重物相连。深部测点出现位移时，测管发生倾斜变形，固定在测管内壁的钢线也发生位移，进而带动钢线整体出现运动，运动信息被地表的角位移传感器记录，从而解析出深部某一点的侧斜位移情况。如在测管内每隔一定间距设置上述钢线，则可和固定式测斜仪一样，对两监测点间的相对位移进行捕捉，并可就此判断出滑面的位置，由于钢线价格低廉，与固定式测斜仪相比，可以在测管内布设更多的钢线，从而提高了精度。更为重要的是，当坡体深部出现大位移或者滑面错动较大距离，甚至测管被错断后，拉线式深部位移计仍然可以通过拉线距离的变化准确得出坡体内部各点的侧移情况。此类设备的量程可以达到几米～十几米，并已在重庆市的晒网坝滑坡、凉水井滑坡、西泉街滑坡等成功应用。

a)深部位移监测仪实物图（晒网坝滑坡）

b)深部位移监测仪实物图（凉水井滑坡）

c)深部位移监测仪的基本构造

5、应用无线传输技术获取数据

自动化监测是滑坡监测的发展趋势。自动化监测保证了数据获取的实时性，为判断当前滑坡体所处的安全状态及进行临滑预报提供了准确及时的数据。

地表位移及深部位移的监测数据转化为电学量后，通过模－数转换器转换为数字信号，并以GSM方式、GPRS方式发送至远程终端。

GSM是全球移动通讯系统的简称，是第二代移动通讯技术(2G)。以GSM方式进行信息传输，主要通过短信形式。数据采集仪定时采集数据后，会通过内置手机卡将监测数据以短信形式(文本)传输至远程终端。终端通过GSM MODEM接收短信，并送入相应数据库。

GPRS(2.5G)是通用分组无线服务技术的简称，是GSM的延伸和拓展，属2.5代移动通讯技术。其传输速率是GSM的10倍以上，理论峰值在120kbps左右。以GPRS方式进行传输时，将基于TCP/IP协议，监测数据以封包方式发送至远程终端。

为了实时获取现场的监测数据，及时做出科学合理的分析评价，力学所地质体力学及其应用课题组开发了基于GSM/GPRS的数据无线采集发射装置。

a)采集发射装置集成箱

b)第一代采集发射装置

c)第二代采集发射装置

6、运用滑坡监测预警软件系统处理信息

为了科学有效地进行监测数据的处理分析，力学所地质体力学及其应用课题组研发了基于B/S架构的滑坡监测预警软件系统，科研、管理人员可以通过网络查询滑坡体的基本地质力学信息、查看监测点的布设信息、绘制监测曲线等。

a)重庆市滑坡点的空间分布

b)晒网坝滑坡的监测曲线

可以预见，随着信息技术及传感技术的快速发展，新型滑坡变形监测技术将不断涌现，滑坡监测的“物联网”时代将不再遥远。力学所地质体力学及其应用课题组也将竭尽所能，积极探索滑坡监测的新思路，并努力构建基于现场监测与数值模拟的滑坡稳定性评价及科学预测体系。