肖存耀，楊開(kāi)平，李云順，夏 陽(yáng)，張利朋，江 濤

(1.楚雄州呂合煤業(yè)有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675213； 2.云南東源煤電有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000)

在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)在“9·24”笪家屯滑坡防災(zāi)減災(zāi)中的應(yīng)用*

肖存耀1，楊開(kāi)平1，李云順2，夏 陽(yáng)1，張利朋1，江 濤1

(1.楚雄州呂合煤業(yè)有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675213； 2.云南東源煤電有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000)

文章闡述了利用GNSS定位技術(shù)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)滑坡的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的方法，該方法可對(duì)滑坡進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)和及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)警，是有效避讓滑坡地質(zhì)災(zāi)害的有效方法。

GNSS技術(shù)；滑坡；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)；防災(zāi)減災(zāi)

Abstract：This paper describes the realization method of online landslide monitoring using GNSS positioning technology and real-time data transmission technology，which avoids the landslide geological disasters.Through real-time landslide monitoring and timely and accurate warning，it has been proved to be an effective method to avoid the landslide geological disasters.

Keywords：GNSS technology；landslide；online monitoring；disaster prevention and mitigation

0 引言

滑坡監(jiān)測(cè)需要實(shí)時(shí)定位并傳送、分析定位數(shù)據(jù)，及時(shí)預(yù)警以達(dá)到監(jiān)控的目的。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段不僅需要更多的人力完成觀測(cè)操作，而且由于其內(nèi)部的電器、光學(xué)特征使得它不能在雨雪天氣工作，夜里也無(wú)法完成測(cè)量，難以24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[1-7]。本文提出的GNSS實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)具有高精度、高效益、全天候、無(wú)需通視等優(yōu)點(diǎn)，信息數(shù)據(jù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳輸、自動(dòng)解算處理，實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果圖形演示，并自動(dòng)預(yù)警報(bào)警，廣泛用于橋梁、大壩、建筑、滑坡等行業(yè)，取得了較好的效果。

1 “9·24”笪家屯滑坡地質(zhì)災(zāi)害概況

長(zhǎng)坡露天煤礦隸屬于楚雄州呂合煤業(yè)有限責(zé)任公司，位于南華縣龍川鎮(zhèn)長(zhǎng)坡，始建于1960年，經(jīng)50多年的開(kāi)采和發(fā)展，現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為50萬(wàn)t/a，近年來(lái)實(shí)際生產(chǎn)能力在50萬(wàn)t左右。

笪家屯村位于云南省南華縣龍川鎮(zhèn)，距南華縣城約9.5 km，是一個(gè)約有100戶(hù)人家的自然村。笪家屯村與長(zhǎng)坡露天煤礦采場(chǎng)南幫毗鄰。采場(chǎng)南幫邊坡邊緣距離笪家屯村居民區(qū)約100 m，地形坡度為5°～15°；采場(chǎng)坑底高程約1 733 m，笪家屯高程約1 845 m。采場(chǎng)南幫坡長(zhǎng)約350 m，整體高約110 m的人工邊坡，滑坡前有10級(jí)臺(tái)階，單級(jí)坡高7～20 m，最高為40 m，坡度為20°～35°，局部>50°。

笪家屯村所處的斜坡，自20世紀(jì)80年代開(kāi)始緩慢滑移，至2013年3月，滑移變形速率加劇。2016年雨季以來(lái)，楚雄州境內(nèi)強(qiáng)降雨天氣頻現(xiàn)。2016年9月19日，12小時(shí)內(nèi)南華縣平均降雨57 mm，笪家屯降雨量達(dá)到了153 mm。從9月1日至9月20日，楚雄州平均降雨量達(dá)224 mm；延至9月24日，全州平均降雨量已達(dá)784 mm，突破氣象記錄歷史極值。極端強(qiáng)降雨天氣導(dǎo)致笪家屯村所處的斜坡在9月24日19時(shí)05分發(fā)生了滑坡(簡(jiǎn)稱(chēng)“9·24”笪家屯滑坡)。

滑坡瞬間滑移水平位移達(dá)14 m，垂直位移6～8 m；滑坡平面形態(tài)呈梨形，寬度約160 m～390 m，滑坡縱向長(zhǎng)660 m，面積0.18 km2，滑坡主滑方向?yàn)?0°～55°，前后最大高程差125 m，平均厚度為30 m，滑坡體積約540萬(wàn)m3，規(guī)模為大型滑坡，滑坡類(lèi)型為推移式深層順向巖質(zhì)滑坡，造成50戶(hù)農(nóng)戶(hù)225間房屋損壞，幸運(yùn)的是沒(méi)有人員傷亡。

2 “9·24”笪家屯滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警

呂合煤業(yè)于2015年9月已建成邊坡實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到點(diǎn)位數(shù)據(jù)異常變化，經(jīng)分析預(yù)判笪家屯村存在滑坡危險(xiǎn)，及時(shí)書(shū)面上報(bào)給所在地南華縣委政府。

南華縣委政府接到險(xiǎn)情報(bào)告后，從9月14日開(kāi)始，立即組織170多名人員投入地質(zhì)災(zāi)害防控，進(jìn)行預(yù)警處置。9月18日，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示：滑移變化趨勢(shì)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移累計(jì)變化量增大，南華縣政府果斷決策，組織村民緊急搬遷避讓?zhuān)?月20日24時(shí)前，全部撤離出滑坡危險(xiǎn)區(qū)。

呂合煤業(yè)利用實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)采場(chǎng)邊坡實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可靠，成功預(yù)測(cè)預(yù)警“9·24”笪家屯滑坡，為防災(zāi)減災(zāi)提供了科學(xué)決策依據(jù)。

綜觀“9·24”笪家屯滑坡，采礦活動(dòng)是成因，落差較大是主因，超強(qiáng)降雨是誘因。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)有效，預(yù)警預(yù)報(bào)準(zhǔn)確，政府應(yīng)急處置有力，人員財(cái)物轉(zhuǎn)移及時(shí)，將地質(zhì)災(zāi)害損失降到了最低限度。

3 長(zhǎng)坡露天煤礦監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

從1985年起，呂合煤業(yè)就對(duì)笪家屯斜坡變形區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，先前是利用經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)，人工計(jì)算成果。2004年后采用全站儀觀測(cè)，人工結(jié)合電腦計(jì)算成果。這兩種方式均無(wú)法實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)測(cè)，需要投入較多人員，工作效率較低，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度無(wú)法保障。

2015年9月呂合煤業(yè)投資建成了實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了GNSS、測(cè)斜儀、雨量具等前端傳感器，布設(shè)了10個(gè)表面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，6個(gè)深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置是固定不變的，采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。GNSS表面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)建造成可移動(dòng)式，采用GPRS傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)傳至辦公區(qū)匯總后，由系統(tǒng)軟件實(shí)時(shí)在線(xiàn)分析處理。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖Fig.1 Real-time online monitoring system

因?qū)崟r(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量較少，故以其為重點(diǎn)，再輔以人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)44個(gè)(南幫11個(gè)、西幫21個(gè)，北幫3個(gè)，東北幫及東幫9個(gè))，構(gòu)建完善的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位區(qū)域覆蓋。成立了專(zhuān)職監(jiān)測(cè)小組，對(duì)滑坡險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的所有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行全天候、全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、全站儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、人工深孔測(cè)斜監(jiān)測(cè)3套數(shù)據(jù)互作補(bǔ)充、相互驗(yàn)證、匯總分析。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布圖，見(jiàn)圖2。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖Fig.2 Distribution diagram of monitoring points

4 “9·24”笪家屯滑坡過(guò)程及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特征

“9·24”笪家屯滑坡過(guò)程及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)特征：

1)蠕動(dòng)變形階段從20世紀(jì)80年代至2013年3月，此階段是利用經(jīng)緯儀、全站儀人工觀測(cè)，滑移變形速率小，滑移總量保持在較低水平，累計(jì)水平位移小于10 cm，垂直位移小于20 cm?；麦w范圍NH3、NH5和NH6監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變形圖見(jiàn)圖3、圖4和圖5。笪家屯村房屋無(wú)明顯開(kāi)裂變形跡象。

圖3 笪家屯滑坡體位置NH3監(jiān)測(cè)點(diǎn)2010年12月至2015年6月位移變形圖Fig.3 Displacement deformation curve of monitoring point NH3 in Dajiatun landslide from December 2010 to June 2015

圖4 笪家屯滑坡體位置NH5監(jiān)測(cè)點(diǎn)2010年12月至2014年12月位移變形圖Fig.4 Displacement deformation curve of monitoring point NH5 in Dajiatun landslide from December 2010 to December 2014

圖5 笪家屯滑坡體位置NH6監(jiān)測(cè)點(diǎn)2010年12月至2015年7月位移變形圖Fig.5 Displacement deformation curve of monitoring point NH6 in Dajiatun landslide from December 2010 to July 2015

2) 加速變形階段。從2013年3月至2016年9月23日，前期全站儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)呈加速變形趨勢(shì)(見(jiàn)圖3、圖4和圖5)，因監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度不高，從變形曲線(xiàn)來(lái)看變形反復(fù)。肉眼能看到滑坡體后緣裂縫變寬、地面出現(xiàn)下沉、村莊房屋出現(xiàn)裂縫，滑坡體前緣的長(zhǎng)坡露天采場(chǎng)坑底產(chǎn)生鼓脹裂縫。2015年9月底建成實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，位于笪家屯滑坡變形體監(jiān)測(cè)3號(hào)點(diǎn)、4號(hào)點(diǎn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線(xiàn)見(jiàn)圖6、圖7。

圖6 3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2015年10月1日至2016年8月30日滑移變形曲線(xiàn)圖Fig.6 Displacement deformation curve of monitoring point NO.3 from October 1st，2015 to August 30th，2016

圖7 4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2015年10月1日至2016年8月30日滑移變形曲線(xiàn)圖Fig.7 Displacement deformation curve of monitoring point NO.4 from October 1st，2015 to August 30th，2016

從圖6-7中可以看出，2015年10月1日至2016年7月1日，滑移量較小。自2016年7月1日始，滑移速率逐步增大，到2016年7月30日，滑移速率突然加劇。2016年8月以后，隨著屢次暴雨降臨，變形速率急劇加快，水平位移累計(jì)達(dá)400 cm，沉降累計(jì)超過(guò)100 cm。笪家屯滑坡體區(qū)域內(nèi)3號(hào)、4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖8、圖9。

圖8 3號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2016年8月30日至2016年9月25日滑移變形曲線(xiàn)圖Fig.8 Displacement deformation curve of monitoring point NO.3 from August 30th，2016 to September 25th，2016

圖9 4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2016年8月30日至2016年9月25日滑移變形曲線(xiàn)圖Fig.9 Displacement deformation curve of monitoring point NO.4 from August 30th，2016 to September 25th，2016

3) 滑動(dòng)階段。2016年9月24日19點(diǎn)05分，笪家屯村滑坡體劇烈滑動(dòng)，演變成滑坡地質(zhì)災(zāi)害。具體情況，見(jiàn)圖10。

5 “9·24”笪家屯滑坡各階段采取的針對(duì)性措施

各階段采取的針對(duì)性措施如下：

1)蠕動(dòng)變形階段。開(kāi)展了地質(zhì)勘察、仰斜排水孔工程、地表防排水工程、邊坡壓腳抗滑等一系列綜合防治措施來(lái)防控滑坡災(zāi)害的擴(kuò)展。

2)加速變形階段。實(shí)施了防災(zāi)減災(zāi)工程。從2013年至2016年期間，滑坡災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)展，及時(shí)組織了滑坡后緣倉(cāng)庫(kù)物

圖10 笪家屯滑坡后緣錯(cuò)坎處房屋倒塌(9.26)Fig.10 Collapsed houses in monitoring area of back edge of Dajiatun landslide on September 26th，2017

資搬遷、高壓配電設(shè)施線(xiàn)路遷改、修繕緊急避險(xiǎn)房等措施，積極開(kāi)展防災(zāi)減災(zāi)工作。

3)臨界滑動(dòng)階段。啟動(dòng)應(yīng)急搶險(xiǎn)工作。從2016年9月14日開(kāi)始，監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和地表反應(yīng)顯示，邊坡滑動(dòng)加劇，啟動(dòng)了滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急機(jī)制，將面臨的災(zāi)情及時(shí)書(shū)面報(bào)告當(dāng)?shù)卣瑫r(shí)設(shè)崗堵卡，嚴(yán)禁行人、車(chē)輛進(jìn)入滑坡險(xiǎn)區(qū)；滑坡監(jiān)測(cè)頻率由一天一次改為一天兩次，實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)人員24小時(shí)值守崗位，及時(shí)對(duì)災(zāi)情作出預(yù)報(bào)和報(bào)警。

4)政府接到險(xiǎn)情報(bào)告后，領(lǐng)導(dǎo)高度重視，設(shè)立應(yīng)急避險(xiǎn)指揮部，迅速轉(zhuǎn)移群眾到避險(xiǎn)安置房避險(xiǎn)，有效避免了人員傷亡。

6 結(jié)論

“9·24”笪家屯滑坡地質(zhì)災(zāi)害，雖造成了笪家屯村部分民房損毀和長(zhǎng)坡露天煤礦停產(chǎn)，但未造成人員生命財(cái)產(chǎn)的損失，是滑坡地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)工作的成功典型案例。此次滑坡災(zāi)害成功避險(xiǎn)主要?dú)w結(jié)于以下幾點(diǎn)：

1)采用了實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備，建立了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)組織機(jī)構(gòu)，為成功避險(xiǎn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害提供了技術(shù)和組織保障；

2)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，預(yù)報(bào)預(yù)警準(zhǔn)確及時(shí)，為防災(zāi)減災(zāi)工作科學(xué)決策提供了數(shù)據(jù)支撐；

3)滑坡處于臨界狀態(tài)時(shí)，政府、企業(yè)果斷決策，預(yù)警處置措施有力，對(duì)可能受災(zāi)區(qū)域的村民實(shí)施了村民全員搬遷避險(xiǎn)，避免了人員傷亡。

由于滑坡地質(zhì)災(zāi)害，會(huì)帶來(lái)安全問(wèn)題，且災(zāi)害治理資金投入大、周期長(zhǎng)，工作難度大，所以滑坡防治工作必須堅(jiān)持“預(yù)防為主，防治結(jié)合，綜合治理”的方針，牢固樹(shù)立預(yù)防為主的思想，避免滑坡災(zāi)害的發(fā)生。

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ApplicationofOnlineMonitoringTechnologyinDisasterPreventionandMitigationof“9·24”DajiatunLandslide

XIAO Cun-yao1，YANG Kai-ping1，LI Yun-shun2，XIA Yang1，ZHANG Li-peng1，JIANG Tao1

(1.ChuxiongLüheCoalCo.，LTD.，ChuxiongYunnan675213，China； 2.YunnanDongyuanCoal-firedPowerCo.，LTD.，KunmingYunnan650000，China)

2017-04-24

P 258； TU 196

B

1007-9394(2017)03-0030-03

肖存耀(1971～)，男，云南楚雄人，工程師，現(xiàn)主要從事采礦及地質(zhì)勘探應(yīng)用技術(shù)方面的工作。