謝述羽

山體滑坡是山坡上的巖土受重力作用，沿著山坡產(chǎn)生剪切位移整體向下移動(dòng)的現(xiàn)象，是一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害。作為自然災(zāi)害，山體滑坡雖難以避免，但通過(guò)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)可減少其帶來(lái)的損失。

山體滑坡的形成與氣象、水文、地質(zhì)構(gòu)造等許多因素有關(guān)。目前，全國(guó)近90%的滑坡災(zāi)害是由降雨誘發(fā)的，一次降雨可引發(fā)數(shù)百甚至上千處滑坡，尤其是強(qiáng)降雨及連續(xù)性降雨。通過(guò)在滑坡體的適當(dāng)位置監(jiān)測(cè)災(zāi)害地的降雨量、滑坡體的表面裂縫、深層位移、傾斜變形以及地下水位，可有效預(yù)報(bào)山體滑坡。

現(xiàn)有的山體滑坡監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)方案多基于有線/無(wú)線傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）/GPS/BeiDo等，用專(zhuān)門(mén)的監(jiān)測(cè)儀器對(duì)滑坡體的表面裂縫、深層位移、傾斜變形、地下水位以及災(zāi)害地降雨量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，成本高，需專(zhuān)業(yè)人員操作。且由于GPS/BeiDou衛(wèi)星信號(hào)在復(fù)雜地形區(qū)域易被阻擋，無(wú)線通信多路徑效應(yīng)較嚴(yán)重，費(fèi)用高，布線條件差，所以要想在我國(guó)廣大的山區(qū)全部安裝專(zhuān)業(yè)的山體滑坡監(jiān)測(cè)設(shè)備幾乎不可能。

基于此，本人設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)易山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，如后續(xù)制作調(diào)試成功，將具有較好的社會(huì)效益和實(shí)用價(jià)值。

一、總體結(jié)構(gòu)

山體滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置總體框圖如圖1所示。

圖1左側(cè)表示現(xiàn)場(chǎng)的n個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、雨量監(jiān)測(cè)模塊和地表滑動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)到的山體滑坡事件。若任意監(jiān)測(cè)模塊有預(yù)警事件發(fā)生，則啟動(dòng)報(bào)警模塊，保證只要有一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)到山體滑坡的可能性，均可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

報(bào)警模塊如圖2所示。監(jiān)測(cè)模塊中的1、3、5號(hào)端口與報(bào)警電路的7號(hào)端口相連，2、4、6號(hào)端口與報(bào)警電路8號(hào)端口相連。

正常情況下（沒(méi)有發(fā)生滑坡事件），電源2所在的電路未接通（端口7與8間斷開(kāi)），電磁繼電器的觸頭連接電源1所在電路，發(fā)光二極管（正常工作指示燈）保持常亮。發(fā)生山體滑坡時(shí)，端口7與8間直連，電磁繼電器吸下電觸頭，預(yù)警燈和預(yù)警鈴工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

二、雨量監(jiān)測(cè)

雨量測(cè)量模塊如圖3所示，它是由一個(gè)特制的雨量測(cè)量桶、固定端子和沿固定槽可上、下浮動(dòng)的移動(dòng)端子組成。

當(dāng)雨量達(dá)到一定值時(shí)會(huì)有山體滑坡的危險(xiǎn)，移動(dòng)端子（被綁定在一個(gè)浮標(biāo)上）在雨量筒中水的浮力下沿著槽上浮，與固定端子閉合。對(duì)應(yīng)于圖3（b）的雨量開(kāi)關(guān)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

三、監(jiān)測(cè)點(diǎn)（地下水和傾斜監(jiān)測(cè)）

地下水和傾斜監(jiān)測(cè)模塊如圖4，它由固定端子和移動(dòng)端子組成的末端帶有導(dǎo)體的絕緣棒和帶蓋子的空心探頭組成。

由于地下水的含量過(guò)高有可能導(dǎo)致山體滑坡，其水位到達(dá)警戒值時(shí)，移動(dòng)端子上移，與固定端子閉合，對(duì)應(yīng)于圖4（d）的水位開(kāi)關(guān)閉合。

地下土壤滑坡導(dǎo)致的山體滑坡會(huì)使監(jiān)測(cè)管傾斜，吊著的絕緣棒末端的導(dǎo)體端子僅在地底滑坡發(fā)生時(shí)與空心探頭底部?jī)?nèi)壁上的導(dǎo)體面碰觸，相當(dāng)于圖4（d）的傾斜開(kāi)關(guān)閉合。當(dāng)有n個(gè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，其邏輯連接圖如圖4（e）所示，即所有探頭的水位開(kāi)關(guān)和傾斜開(kāi)關(guān)并行連接。

四、地表滑坡

地表滑坡監(jiān)測(cè)模塊如圖5，是一個(gè)用帶常閉拉開(kāi)開(kāi)關(guān)和帶導(dǎo)線的橡皮筋將n個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（圖中實(shí)例標(biāo)出4個(gè)）兩兩相連構(gòu)成的，相當(dāng)于圖5（d）所示的常閉拉開(kāi)開(kāi)關(guān)組。

地表滑坡是山體滑坡的征兆之一。非山體滑坡時(shí)，常閉拉開(kāi)開(kāi)關(guān)全部閉合，在線圈的磁力作用下，常閉磁簧開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。山體滑坡時(shí)，只要任意兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)橡皮筋上的常閉開(kāi)關(guān)就會(huì)被拉開(kāi)，使常閉磁簧開(kāi)關(guān)因線圈失去磁力而閉合，通過(guò)端子5、6發(fā)出警報(bào)信號(hào)。

通過(guò)設(shè)計(jì)相應(yīng)的簡(jiǎn)易裝置對(duì)降雨量、地表裂縫、深層位移、傾斜變形和地下水位等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。若任意監(jiān)測(cè)模塊有預(yù)警事件發(fā)生，則啟動(dòng)報(bào)警模塊，保證只要有一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊檢測(cè)到山體滑坡的可能性，均可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，還可任意增加監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，實(shí)用性強(qiáng)。