地质灾害监测预警工程方案

地质灾害监测预警工程方案
监测方案设计
1、监测的必要性和紧迫性
根据现场调查走访和对已有资料的收集整理，目前二郎镇场镇、各灾害体的监测资料极为匮乏，对二郎镇场镇的整体稳定是否在产生位移、各滑坡地质灾害体的变形是以怎样的形态发生，均停留在定性认识阶段，缺乏足够的监测数据支撑，不利于系统掌握场镇的整体稳定性和滑坡体的变形特征，开展监测任务是十分紧迫和必要的。

在调查过程中，当地群众多次提到二郎镇是否位于一古滑坡体上的询问，为查清二郎场镇的整体是否存在位移，以解决当地群众的担忧，亟需采取适当的监测手段来辅助判定二郎镇是否在整体滑动，作为一项民生工程是十分必要的。

对于二郎镇是否为古滑坡体历来说法不一，二郎镇多为地质灾害多发场镇，多位地质专家曾对二郎镇地质灾害进行过现场调研，观点不尽相同，通过本次地质灾害综合治理平台，查清二郎镇场镇的整体稳定性，解决困扰地质人员多年的地质难题，监测是最直接的手段，结合其他手段共同完成该项综合治理工作，是一个重要的组成部分，是十分必要的。

2、监测内容
对场镇整体稳定性的监测主要查明场镇的表部和深部位移情况，进行系统分析场镇整体稳定性和各滑坡变形的内在联系，主要监测内容为：场镇深部位移监测、场镇表部位移监测、地下水监测和降雨量监测。

深部位移监测
1、深部位移监测体系与斜坡变形的关系
深部位移监测采用活动式测斜仪，测斜仪是通过测量测斜管轴线与铅垂线之间夹角变化量，来监测土、岩石和建筑物的侧向位移的高精度仪器，它可以测定钻孔内各个部位的水平位移，以判断岩体产生位移的部位、大小和方向，定期的观测可获得时间与位移及位移速率等关系，综合岩土边坡的开挖、回填、建筑物的构筑等施工因素以及降雨、地下水位等相关因素与位移的关系，可以判断岩土
边坡的稳定性及其影响因素，为设计、施工、工程处理提供依据，同时为预报险情提供参考资料。

自动化监测系统由两大部分组成：
1）仪器系统：一般由传感器探头、有深度标记的承重电缆和读数显示仪组成。

2）测斜导管：垂直埋设在需要监测部位的岩体里面，并与岩体连成一体，导管内壁有互成90°的两对凹槽，以便探头的滑轮能上下滑动并起定位作用。

如果岩土体产生位移，导管将随岩土体一起变形。

观测时，探头由导轮引导，用电缆垂向悬吊在测斜管内沿凹槽滑行。

当探头以一定间距在导管内逐段滑动测量时，装在探头内的传感元件将每次测得的探头与垂线的夹角转换成电讯号通过电缆传输到读数仪测出。

设探头上、下两组导轮的距离为L ，传感元件测得的探头与锤线的夹角为Δθ，则相应两测段之间的水平挠度量为L*sinΔθ，如果逐段测试全孔，则它的总挠度量为ΣL*sinΔθ，多次观测，则总挠度量的变化值即代表位移，由于导管与岩体结合在一起，由此测得的导管的变形，也就代表了岩体的水平位移，建议使用ABS 工程塑料制作的测斜管。

传感器测头电缆
b）位移计算
轮
距L 初始位移线
总位移量
ΣLSinΔθ
a) 监测系统
导管
管接头回填灌浆
钻孔读数指示仪
图7-35 测斜仪原理及监测典型成果曲线
根据上述原理可知，观测孔底部须埋置于底部的稳定基岩中，一旦坡体出现水平向的位移，导管将产生变形，则通过传感元件通过电讯号输出，通过计算公式即可实现出现的总位移以及实现预警功能。

2、自动化监测预警的目的与意义
1）建立群专结合的监测预警网络，实现数据采集自动化、数据处理分析展
示自动化；
2）建立以深部位移为主的监测预警体系，开展二郎场镇场地稳定性长期监测工作，评价二郎镇场地稳定性，分析判断降雨、地下水、赤水河水位涨落对场镇稳定性的影响，分析场镇稳定性与下部滑坡之间的关系；
3）在灾害发生前发布预警信息，保障城镇居民人身安全，指导避险；
4）为主管部门防灾决策提供依据和信息平台；
5）为类似城镇地质灾害综合综合治理监测预警积累经验。

3、自动化监测预警设计的原则
监测设计遵循以下总体原则：
1）密切结合实际，以地质灾害地质调查、工程地质评价成果为基础；
2）监测项目相互兼顾、目的明确、重点突出、兼顾全面，相关项目统筹安排、配合布置；保证在恶劣条件下仍能进行重要项目的监测；
3）人工监测与自动化监测相互结合；
4）仪器设备应具备耐久性、稳定性、适用性、适应性，并满足量程和精度要求；应使仪器设备种类尽可能少，提供简洁接口和可靠连接，利于观测、管理和维护；
5）仪器埋设的部位应注意安全，不易受施工或人为破坏，并兼顾监测和维护方便，对监测仪器、监测电缆和终端应有保护措施；
6）仪器设备及时安装，保证数据的可靠性、实时性、连续性和一致性。

4、监测点布置
主要布置以下内容：
1）深部位移监测
深部位移监测是判断场地深部地层稳定的有效途径，利用场镇内的崩滑堆积层的勘查孔布置深部位移监测传感器，实现深部位移自动化监测。

2）降雨量监测
工作区为亚热带季风气候为基带的山地气候区，具有降雨充沛、雨量大、雨强大等特点。

降雨是诱发和加剧地质灾害的主控因素，通过长期自动化监测数据采集获取长期雨量数据用以分析降雨因素对二郎场镇场地稳定性的影响程度以及对各滑坡地质灾害体的影响程度。

3）孔隙水压力监测
通过孔隙水压力监测获取长期孔隙水压力数据，判断地下水位升降与二郎场镇场地稳定性之间、以及与个滑坡单体稳定性的关系。

在场镇古崩塌堆积体上布置6个监测钻孔，综合布置于3条剖面线上，以判定场镇的整体稳定性情况、变形形态、变形移动方向，以及验证各单个滑坡体的变形区域和场镇整体古崩塌堆积体之间的联系，需布置固定式测斜仪和孔隙水压力计，每个孔内安装测斜管和固定式测斜仪传感器，孔底安装孔隙水压力计，共计6支孔隙水压力计。

在场镇上布置的6个深部位移监测点，编号为INgd-1～INgd-6，其深度钻至稳定的基岩层，推测深度为50m～80m，总深度约为360m。

每个孔内间距10米布置一个固定式测斜仪传感器，在下部渗水带布置12支孔隙水压力计，均采用埋入式的方式安装；自动化雨量站布置在场镇上部空旷部位；6个测斜孔每个孔口布置一台测控单元自动采集监测数据，埋设的12支孔隙水压力计考虑采用3台测控单元自动采集监测数据，布置图详见图7-36。

图7-36 场镇稳定性自动化监测布置示意图
监测仪器工作量如下表所示：
表监测仪器工作量汇总表
监测仪器单位数量备注
固定式测斜仪支36 7000
孔隙水压力计支12 2500
自动化雨量站套 1 12000 测量单元（BGK-micro-40）套 3 24800 测斜管米360 85
5、自动化监测系统
1）监测系统组成
二郎场镇稳定性自动化监测系统主要由三部分组成：数据采集子系统、数据传输子系统、自动化监测预警信息管理软件。

其中，数据采集子系统由深部位移、孔隙水压力计、降雨量监测传感器及自动采集测控单元，采集的原始数据通过数据传输子系统进行传输。

数据传输子系统采用GPRS传输。

原始数据流最终传到监控中心（暂定为古蔺县国土资源局一间办公室作为监控中心用地）由系统软件自动展示、分析、处理、预警。

监控中心配备一台高性能服务器，用于数据分析和图形处理，以及终端服务。

结合监测软件和其他专业的数据处理软件，实时对数据分析和图形处理。

系统框架示意图如下图所示。

系统构成示意图
2）自动采集单元
拟选用基康仪器（北京）有限公司生产的BGK-Micro-40型分布式网络测量单元。

3）自动采集软件
拟采用基康仪器（北京）有限公司生产的BGKLogger。

BGKLogger系统测量软件基于WINDOWS系统平台下工作，与BGK-MICRO-40测量单元配套使用。

4）供电及防雷子系统
测量单元（MCU）设计拟采用太阳能供电。

对于野外环境下不能提供交流或其它供电条件的情况下，通常多采用太阳能供电。

需要供电设备主要为：BGK-Micro-40、BGK-MD609型GPRS通讯模块。

5）设备的配置
对于地表的测量单元，每个测量单元采用GPRS及太阳能电池供电锁组成的测站，其配置如下：
6）通讯子系统
通讯子系统考虑GPRS无线通讯方式。

进行GPRS通讯时，需要租用或者购买一个固定的公网IP地址，在此服务器上安装与GPRS模块配套的软件，再在终端机上也安装相匹配的软件，以此保证
终端机与服务器之间的连接。

GPRS通讯的优点是不受通讯距离及地形的限制，可实现真正意义上的远程遥测及管理。

7）监测控制中心建设
（1）选址
拟选择在国土资源局。

（2）计算机系统
数据分析及管理子系统用于对数据收集、传输、存储、查询和显示进行全面的控制，由硬件设备和软件系统两部分组成。

数据管理系统的硬件设备主要由计算机服务器等组成，由于本监测系统将有各类监测资料以及安全相关资料需要实时在线处理和长期存储，因此，对于数据的转换速度要求比较高，在设备的选取方面主要考虑大容量和高速缓存参数，同时应考虑超大数据量存储管理和备份。

为确保系统万无一失，本项目拟选用高端的服务器、数据库软件和大容量存储设备，保证储存原始资料的安全。

通讯方面，监控室内部的通讯设备主要有交换机、路由器等。

（3）供配电系统
监控中心供配电系统分为三部分组成，即计算机设备供配系统，机房辅助设备供配系统，备用供电系统。

根据机房重要性我们采用市电加应急供电两种措施，针对突发情况下的用电，本系统采用多套UPS蓄电池组，保证监控系统突发断电情况下正常运行3小时，以保证本系统不间断运行。

（4）监控中心防雷设计
针对监控中心地势高等特殊性，防雷设计分为三个方面：直接雷击的防护、感应雷击的防护和接地系统。

具体做法如下：直接雷的防护采用避雷针的方式，将可能发生的雷击引到避雷针处，从而减轻直击雷对监控中心的直接危害；电力线进入UPS之前以及进入设备之前，加装单相电涌防护设备，隔离UPS和电力线；室外设备的各类信号进人监控室服务器前加装信号浪涌保护器；同时采用有效的接地措施使计算机及网络通讯设备网络系统的防雷保护系统与设备必须进行等电位连接，使机房内所有设备处于一个整体性的等电位系统之中，保证设备的安全。

（5）机房主要设备清单
地表监测单元的设备配置表
7.3.3 地表位移监测
1、目的和任务
对场镇斜坡的表部位移进行专业监测，作为深部位移监测的辅助手段，以判断整体是否存在滑动变形和主要的影响因素，为综合治理提供依据。

2、监测方法
地表位移监测从地表整体上控制场镇整体的地表变形，地表位移监测包括平面位移监测，采用高精度的GPS监测。

3、监测点的布置
1）地表平面位移监测
在场镇深部位移监测孔附近布置高精度的GPS测量点，点数为6处，编号为TP1～TP6。

2）地表位移基准点布置
拟设地表位移基准点5个，其中两处设在赤水河对岸作为测站，另外三处设在基岩出露部位，形成五边形，尽量保证边长相近，定期采用GPS进行基准点校准。

地表位移监测布置示意图
表7-34 专业监测点汇总表
序号监测点名称单位数量备注
1 地表位移监测基准点个 5 每个基准点含1个强制对中盘
2 地表位移监测点个 6 每个监测含1个棱镜
4、监测周期及频率
监测周期暂定为3年。

非汛期平面位移监测频率为1次/月，汛期监测频率为2次/月，如遇变形加
剧情况，则加密观测。

地表平面位移基准点、垂直位移水准几点复测为1次/3月，共测4次，初
次测为单侧，后3次为复测。

专业监测工作量汇总表如下：
表7-35 专业监测工作量汇总表
监测点单位监测点数量监测次数监测工作量监测基准网水平位移单测点 5 3 15。