李曉科 王康* 暢俊斌

（1、陜西地礦九0 八環(huán)境地質(zhì)有限公司，陜西 西安 710600 2、中國(guó)西部水資源和地質(zhì)環(huán)境科研中心，陜西 西安 710600）

1 概述

進(jìn)入21 世紀(jì)后我們國(guó)家對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治工作投入力度逐漸加大，先后開展了不同尺度、不同區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害防治工作。為實(shí)現(xiàn)及時(shí)、準(zhǔn)確、有效的滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)，國(guó)內(nèi)外高校學(xué)者、科研單位針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法做了大量研究，并將GNSS（Global Navigation Satellite System）技術(shù)引入到地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)前預(yù)防監(jiān)測(cè)預(yù)警中，可實(shí)現(xiàn)滑坡地表位移實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，使得滑坡監(jiān)測(cè)工作實(shí)現(xiàn)了由人防向技防的轉(zhuǎn)變。

GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)定位）是指通過(guò)觀測(cè)衛(wèi)星獲得坐標(biāo)系內(nèi)絕對(duì)定位坐標(biāo)的測(cè)量技術(shù)，GNSS 自動(dòng)監(jiān)測(cè)站通過(guò)接收多顆衛(wèi)星信號(hào)解算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)比監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)與固定站點(diǎn)坐標(biāo)的差值，獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平和垂直方向的位移變化情況，掌握滑坡三維方向上的位移變化，監(jiān)測(cè)精度可達(dá)到毫米級(jí)，具有高自動(dòng)化、高精度等特點(diǎn)。尤其是近年來(lái)隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星的成功發(fā)射及組網(wǎng)成功，極大加快了我國(guó)定位設(shè)備的發(fā)展步伐，使得GNSS 自動(dòng)監(jiān)測(cè)在滑坡乃至地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與拓展。

二莊科滑坡為一黃土滑坡，直接威脅32 戶94 人的生命財(cái)產(chǎn)，為掌握該滑坡的活動(dòng)狀態(tài)，保證人民生命財(cái)產(chǎn)不受威脅，利用GNSS 技術(shù)建設(shè)了滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)滑坡實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2 滑坡概況

二莊科滑坡位于延安市寶塔區(qū)，為一黃土基巖接觸面滑坡，滑坡形態(tài)較清晰，輪廓明顯，周界呈圈椅狀?；聦?10m，長(zhǎng)240m，厚15m，后緣發(fā)育有陡坎，高約20m，滑體整體坡度30°左右?；虑熬壗?jīng)人工開挖擾動(dòng)引起了次級(jí)滑動(dòng)，次級(jí)滑坡發(fā)育有多組拉張裂縫，部分房屋發(fā)生變形，見(jiàn)圖1。

圖1 二莊科滑坡全貌

滑坡區(qū)地層巖性自上而下依次為第四系上更新統(tǒng)黃土、中更新統(tǒng)黃土、三疊系上統(tǒng)瓦窯堡組砂泥巖互層?；w主要為上更新統(tǒng)黃土及中更新統(tǒng)黃土，滑床中后部為黃土、前部為泥巖。前緣地帶見(jiàn)有滑帶出露，揉皺現(xiàn)象明顯，并可見(jiàn)擦痕，滑帶厚10～15cm。

3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置情況

二莊科滑坡為一老滑坡，中后部基本穩(wěn)定，發(fā)生二次滑動(dòng)僅為滑坡前緣地帶，因此，布置專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)重點(diǎn)布置在滑坡前緣，在滑坡中后部?jī)H布設(shè)兩個(gè)GNSS 監(jiān)測(cè)點(diǎn)用于監(jiān)測(cè)老滑體變形狀態(tài)。監(jiān)測(cè)手段主要以GNSS 地表位移為主，同時(shí)為監(jiān)測(cè)滑坡內(nèi)部含水狀態(tài)及地層壓力變化情況，于滑坡前緣開挖探井分別布置了土壓力及含水率監(jiān)測(cè)兩組，每組由3 個(gè)傳感器組成，每個(gè)傳感器相隔1m 布置，分別監(jiān)測(cè)滑體、滑帶、滑床的應(yīng)力及含水狀態(tài)。據(jù)此共布置監(jiān)測(cè)儀器14 處，詳見(jiàn)表1、圖2。

表1 二莊科滑坡專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備布置表

圖2 二莊科滑坡專業(yè)監(jiān)測(cè)布置示意圖

4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)運(yùn)行情況

該滑坡專業(yè)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)自2020 年初建設(shè)完成，并經(jīng)歷了兩個(gè)汛期、一個(gè)凍融期的預(yù)警值守，運(yùn)行良好，期間均監(jiān)測(cè)到滑坡發(fā)生了不同程度的變形（見(jiàn)圖3），并根據(jù)變形規(guī)模分別發(fā)出了不同等級(jí)的險(xiǎn)情預(yù)報(bào)，為地質(zhì)災(zāi)害防治主管部門做出合理的應(yīng)對(duì)措施提供技術(shù)支撐。

圖3 二莊科滑坡G2 地表位移變化曲線圖

4.1 2020 年雨季運(yùn)行情況

延安市寶塔區(qū)8 月4 日發(fā)生了一輪持續(xù)兩天的強(qiáng)降雨，累計(jì)降雨量達(dá)到113.8mm，降雨發(fā)生后，監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)監(jiān)測(cè)到二莊科滑坡各GNSS 測(cè)站發(fā)生不同程度的變形，其中以G2、G6 測(cè)站變形最明顯（見(jiàn)圖4），日變化速率大于10mm/d，經(jīng)綜合研判，2020 年8 月5 日9 時(shí)30 分發(fā)出了黃色預(yù)警信息，為地質(zhì)災(zāi)害防治主管部門做出合理的應(yīng)對(duì)措施提供技術(shù)支撐。

圖4 二莊科滑坡2020 年雨季2 號(hào)、6 號(hào)GNSS 測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線圖

4.2 2021 年雨季運(yùn)行情況

2021 年10 月自3 日至5 日，延安市寶塔區(qū)發(fā)生持續(xù)性強(qiáng)降雨，累計(jì)降雨量達(dá)到117mm，降雨發(fā)生后，監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)監(jiān)測(cè)到二莊科滑坡各GNSS 測(cè)站發(fā)生不同程度的變形，其中以G2、G6 測(cè)站變形最明顯（見(jiàn)圖5），日變化速率大于30mm/d，其中G6 點(diǎn)位移變化最大，經(jīng)過(guò)一周的蠕動(dòng)變形水平累計(jì)位移達(dá)到了68mm，垂直累計(jì)位移達(dá)到了143mm，這與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)查結(jié)果相符合（見(jiàn)圖6），達(dá)到了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、智能預(yù)警的目的。

圖5 二莊科滑坡2021 年雨季2 號(hào)、6 號(hào)GNSS 測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線圖

圖6 二莊科滑坡2021 年雨季6 號(hào)GNSS 測(cè)站附近拉張裂縫

5 結(jié)論

5.1 GNSS 技術(shù)具有高自動(dòng)化、高精度等特點(diǎn)，通過(guò)衛(wèi)星自動(dòng)定位技術(shù)可獲取目標(biāo)點(diǎn)的水平和垂直方向的位移變化情況，定位精度能達(dá)到毫米級(jí)，將其應(yīng)用于滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警中，可掌握滑坡三維方向上的位移變化，通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)信息的自動(dòng)傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滑坡點(diǎn)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

5.2 隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星的成功發(fā)射及組網(wǎng)成功，極大加快了我國(guó)定位設(shè)備的發(fā)展步伐，GNSS 自動(dòng)監(jiān)測(cè)在滑坡乃至地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用已日趨成熟，可保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)化采集、傳輸、解析等功能，但是地質(zhì)災(zāi)害防治的根本目的不在于監(jiān)測(cè)，而在于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，以及通過(guò)設(shè)置預(yù)警閾值實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的提前預(yù)警預(yù)報(bào)，指導(dǎo)受威脅群眾的及時(shí)撤離，最大限度的保障廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)不受威脅，達(dá)到避災(zāi)防災(zāi)和減災(zāi)的目的。