1. 概況

榮縣雙古鎮(zhèn)五桐村一匹山崩塌災害隱患點，頂部有約1m左右的土層，種植大量的茶樹和部分樹木，坡度6～15°，從外側看崩塌體有一個近70～90°的臨空面，崩塌體主要由砂巖組成，在基巖山坡面上已經有很多垂直和水平方向裂縫，寬度10～50mm。高差70～80m。據雙古鎮(zhèn)國土員鄒興榮介紹，早在2004年這里就發(fā)現(xiàn)了險情，坡下大石也是以前崩塌形成的，當時還是組織村民人工查看。

2016年8月根據自貢市國土資源局的統(tǒng)一安排，我公司組織技術人員對該處災害隱患點作專業(yè)監(jiān)測點勘察設計，根據當?shù)鼐用穹从常皫啄甑男∶焊G生產加劇了崩塌體變形，山體內有大量空洞，使得此處地形更為復雜、極不穩(wěn)定；勘察時發(fā)現(xiàn)崩塌體后緣有一條長度約60m的裂縫和錯臺，錯臺寬度超過0.5～1米；一個直徑約3m、深度約2m的地陷坑；裂縫距崖邊約3～40m，推測長度約100m，見圖1-2 的平面示意圖，由此估算該崩塌體的體積約10萬方以上，本處地表植被較好，為茶林和部分樹木，該崩塌災害點威脅坡下46戶180人，可能造成財產損失超過600萬元，圖1-1為崩塌外觀照片。

圖1-1 五桐村崩塌體照片

2. 專業(yè)監(jiān)測方案

2.1 設備簡介

“滑坡（崩塌）智能監(jiān)測預警系統(tǒng)”由監(jiān)測預警終端和遠程控制中心組成，監(jiān)測預警終端采用多個傳感器、微處理器、控制器、3G網絡技術，集數(shù)據采集、控制、預警（聲光鳴笛、短信、電話）、傳輸于一體，系統(tǒng)安全可靠。獨創(chuàng)的每秒實時監(jiān)測預警、多預警閥值設置（位移變化率：1～200mm/h；累計收斂：0～-600mm；累計拉伸：0～600mm）、斷網也能實時監(jiān)測預警功能，提高了預警的可靠性和應急處理能力?，F(xiàn)場鳴笛、無線遠程鳴笛（>1000m）、短信、電話報警方式提高預警可靠性，縮短了預警響應時間，對減少人員傷亡和財產損失起到了積極作用。當網絡出現(xiàn)故障不能實時傳輸數(shù)據時，監(jiān)測預警主機自動發(fā)出網絡錯誤預警短信，監(jiān)測預警主機自動將數(shù)據存貯在本機內（可存貯69632條記錄），網絡正常后再全部上傳控制終端。根據用戶需要一個監(jiān)測預警終端可對滑坡體的多個點進行實時監(jiān)測預警，可極大降低使用成本。

“滑坡（崩塌）智能監(jiān)測預警系統(tǒng)”為四川遠德安防檢測設備有限公司的專利產品，2015年通過四川省科技廳組織的科技成果鑒定（川科鑒字【2015】第14號），為國內先進水平。鑒定委員由成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點試驗室、中科院成都山地災害研究所、四川省地質調查院、四川國土資源廳地質環(huán)境監(jiān)測總站的著名專家教授組成。本監(jiān)測預警系統(tǒng)獲得自貢市科技進步三等獎、重慶市科技進步三等獎。在自貢市國土資源局的大力支持下，自貢市5區(qū)2縣18個專業(yè)監(jiān)測點均采用我公司的智能監(jiān)測預警系統(tǒng)。

2.2 監(jiān)測方案

2.2.1設計方案：

 用1套滑坡（崩塌）智能監(jiān)測預警終端固定在茶林，采用太陽能供電方式（40AH，60W），方圓10m的樹林砍掉以便太陽能使用；3位移監(jiān)測崩塌頂部裂縫的變化，1個雨量監(jiān)測站，本監(jiān)測采用1個遠程無線報警終端（留言報警喇叭,帶UPS電源）安放到坡下村民家中，山頂邊緣處增加一套無線中繼，使報警信息能可靠傳遞，并增加一套GPRS增強天線；為不影響村民在茶園的生產活動，3條測線均采用地下暗埋方式，本監(jiān)測方案經過多位專家評審通過。

2.2.2 施工方案：

機箱離地80cm，主干頂部離地2m，裝有避雷針，基坑深度為60cm，混凝土澆筑。設備立于茶園中，由于離農戶家較遠，無法采用220V市電，遂采用了太陽能供電，采用2塊30W的太陽能板，一塊向南方另一塊向北方，通過太陽能充電控制器為一個40AH的蓄電池充電；由于設備周圍的樹木遮擋住了太陽光的照射，所以對影響太陽能板采光的樹木作了砍伐，以保證太陽能板的采光需求。測線采用金屬軟管暗埋方式，暗埋深度為40cm，施工完成后將土地復原，不影響人員的通行及采茶農民的正常工作。監(jiān)測基點相對于監(jiān)測點為穩(wěn)固的，監(jiān)測基點設于崩塌體后方，監(jiān)測點設于崩塌體上，做拉伸監(jiān)測。基點和監(jiān)測點都設有基坑，基坑深度40cm，混凝土澆筑角鋼固定測線。施工及完成見圖1-2所示。

圖1-2 五桐村崩塌專業(yè)監(jiān)測方案示意圖

2.2.3 參數(shù)設置

①上網參數(shù)：

采用域名映射方式

采樣間隔：100ms；

數(shù)據上傳時間間隔：7200s；

②預警閾值：

累計位移：200mm；

變化速率：5mm/min；

③報警方式：

現(xiàn)場喇叭：“危險！請避讓......危險！請避讓......”；

報警時長：20s  ；

短信報警：累計位移或變化速率超過閾值時發(fā)送報警短信；

平臺報警：超過報警閾值時顯示報警圖標，并自動改變數(shù)據上傳時間間隔。

3. 實時監(jiān)測結果

3.1 報警之前

如圖3-1曲線圖所示，在安裝完成后一段時間的正常使用中，在1月25日之前，該地質災害專業(yè)監(jiān)測點未發(fā)生較危險的位移變化，位移4mm也在變化率報警范圍（5mm/min）以內，屬于安全狀態(tài)下。

圖3-1數(shù)據曲線圖

3.2 報警分析

3.2.1首次報警

如圖3-2曲線圖所示，從2月3日開始3條監(jiān)測線發(fā)現(xiàn)較明顯的位移變化，直到2月14日已經產生的18mm的位移距離變化（未超過200mm的累計閥值報警）。位移2從曲線圖3-1所示的0mm變化到4mm之后又發(fā)生了跳躍式的位移變化：4mm→8mm→14mm→18mm；2月9日15：07因位移3的變化速率（從0mm→9mm）超過預設閾值后監(jiān)測終端發(fā)出首次預警提示，各監(jiān)測點的變形值分別是0mm、14mm、9mm，報警喇叭連續(xù)發(fā)出“危險!請避讓。危險!請避讓。....”的報警聲音，當?shù)乇O(jiān)測人員及時反饋報警信息，我公司也對此作出及時反映，到該地質災害點進行現(xiàn)場險情的勘察，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的地陷、裂縫相比原來又有明顯的加大加深，石土缺失嚴重，在雨水的沖刷下很容易發(fā)生山體垮塌的地質災害，嚴重威脅著山下的住戶。

圖3-2榮縣一匹山崩塌數(shù)據曲線圖（截止2月14日）

2月11日自貢市國土局、榮縣國土局、雙古鎮(zhèn)等相關領導高度重視，現(xiàn)場辦公會決定坡下12戶36人立即避讓，圖3-3為沉降坑照片和政府工作人員向村民作避險、搬遷動員的照片。

圖3-3

3.2.2  第二次報警

在7月16日19點38分監(jiān)測終端啟動第2次報警，“危險！請避讓....危險！請避讓.......”的報警聲音在五桐村響起，并發(fā)送如圖3-5的報警短信。從圖3-4可見，3個監(jiān)測點的位移變形呈逐漸增大的趨勢，其中1#監(jiān)測點的位移分別從0mm增大到83mm；2#監(jiān)測點的位移分別從0mm累積到了113mm、192mm；3#監(jiān)測點的位移分別從0mm累積到了85mm。

圖3-4 雙古鎮(zhèn)五桐村一匹山崩塌曲線圖（截止7月17日）

其中2#監(jiān)測點在2017年7月16日晚上19:38時分發(fā)生了較大的數(shù)據變化（從113mm→192mm共79mm的瞬時位移變化），雖然沒有達到200mm的累計閥值報警，但遠遠超過了5mm/min的變化速率報警值，因此監(jiān)測終端也及時啟動了報警程序，同時也通過手機短信的方式即時提醒了榮縣國土資源局及雙古鎮(zhèn)鎮(zhèn)長等其他相關人員（報警短信見圖3-5）。

圖3-5 榮縣雙古鎮(zhèn)一匹山報警短信

四川遠德安防檢測設備有限公司的技術人員在后臺監(jiān)控到異常信息后，于7月17日上午立即組織工作人員到一匹山災害隱患點進行勘查（見圖3-6），發(fā)現(xiàn)該監(jiān)測點又發(fā)生了較大的位移裂變，原來地坑規(guī)模大約寬3米、長10米、深8米，到7月17日現(xiàn)場勘查情況比對有大的變動，地坑邊緣有一棵高約10米的樹從根部倒下，而我公司監(jiān)測設備正是監(jiān)測到了此種變化，因而產生了達到79mm的瞬時裂變，可以說明此處地質災害隱患點已經處于一種隨時可能發(fā)生崩塌事件的狀態(tài)中。

圖3-6a：歪倒的樹木

圖3-6b 樹木傾倒、地面下陷，裂縫加長、加寬

四川遠德公司技術人員及時維護監(jiān)測設備，使之正常運行，見圖3-7所示。7月18日1#、2#、3#監(jiān)測點的測量值分別是：79mm、192mm、89mm;3個監(jiān)測點新修改的累計報警閾值為：300mm、400mm、300mm，速率報警閾值為20mm/min。

圖3-7 我公司工作人員對監(jiān)測設備進行現(xiàn)場維護

根據監(jiān)測記錄和崩塌體裂縫變形情況，技術人員與市、縣國土局、雙古鎮(zhèn)相關人員分析崩塌變形情況，并對地質災害隱患點可能的發(fā)展趨勢作了預判，見圖3-8。市、縣、鎮(zhèn)各級領導部門高度重視我們的監(jiān)測分析報告，立即要求將威脅區(qū)下方的12戶36人全部撤離，并提出具體的工作安排，政府對我公司前期的監(jiān)測工作表示肯定。

圖3-8 交流監(jiān)測情況

2.3  第三次報警

在7月17日發(fā)出預警信息之后直到8月27日實時監(jiān)測預警期間，位移1、位移2兩條測線的位移都呈現(xiàn)一個加速度增大的狀態(tài)，隨著時間的推移，這兩個位移監(jiān)測點的累積值已經分別變化到了：333mm、441mm；見圖3-9所示。而在8月28日，三個位移監(jiān)測點的數(shù)值同時發(fā)生了巨大的變化，位移1、位移2、位移3的數(shù)值分別增長到了833mm、941mm、809mm，以極快的速度變化了約0.5米。

圖3-9 在7.17--8.28期間數(shù)據變化曲線圖

2017年8月27日12：47監(jiān)測終端發(fā)出今年第三次變化速率報警提示，報警前1分鐘各監(jiān)測點的累計變形值分別是333mm、441mm、85mm，其中2#監(jiān)測由441mm突變到70mm。監(jiān)測預警終端立即啟動現(xiàn)場語音喇叭發(fā)出“危險！請避讓。危險！請避讓。.......”的報警聲音，同時給相關責任人發(fā)送圖10所示的報警短信。

圖3-10  8月27日報警短信

如圖3-9所示，巨大的變形量說明該處崩塌已經處于非常危險狀態(tài)，圖3-11，圖3-12為8月28日現(xiàn)場部分裂縫照片。

圖3-11  裂縫、錯臺照片

圖3-12  不同時間沉降坑對比照片

3.2.4  崩塌災害前3天的變形情況

8月28日以后，1#、2#、3#監(jiān)測點的累計測量值分別是833mm、941mm、809mm；新修改累計報警閾值為：1200mm，速率報警閾值為10mm/min。表1是3個監(jiān)測點的29日測量記錄，圖3-13～圖3-15分別是3個監(jiān)測點從29～31日的位移曲線圖。

圖3-13  29日崩塌監(jiān)測數(shù)據記錄、曲線圖

從圖3-13可見，位移1從833變化到837mm,只增加了4mm；但位移2從941變化到964mm,卻增加了23mm；位移3從809變化到833mm,也增加了24mm。

圖3-14  30日崩塌監(jiān)測數(shù)據記錄、曲線圖

從圖3-14可見，位移1從840變化到914mm，23小時增加了74mm；位移2從969變化到1038mm，23小時增加了69mm；位移3從838變化到908mm，23小時也增加了70mm；平均變化是3mm/h。

圖3-15  31日崩塌監(jiān)測數(shù)據記錄、曲線圖

從圖3-15可見，位移1從920變化到1044mm，23小時增加了124mm；位移2從1044變化到1161mm，23小時增加了117mm；位移3從913變化到1018mm，23小時也增加了105mm；平均變化是4.78mm/h。

2.5 成功監(jiān)測（第四次）報警

從8月27日發(fā)出預警信息之后，直到9月1日前的三天時間內，1#崩塌監(jiān)測點的位移分別從833變化到1044mm，每天的變化速率70.3mm/d；2#崩塌監(jiān)測點的位移從941變化到1161mm，每天的變化速率73.3mm/d；3#崩塌監(jiān)測點的位移從809變化到1018mm，每天的變化速率69.7mm/d。從以上統(tǒng)計可以看出自28日以后崩塌體后緣裂縫的變化速率明顯加快，每天的變化速率已經超過69mm以上，提醒我們必須引起足夠的重視，聽到報警聲音后應該立即組織人員快速撤離到安全區(qū)域內，以免造成不必要的人員傷亡。

2017年9月1日監(jiān)測終端第四次啟動報警程序，當天共啟動4次報警，從圖3-16可見，第1次報警時間是1點47分，監(jiān)測終端發(fā)現(xiàn)3#崩塌監(jiān)測點位移突變后立即啟動報警程序，“危險！請避讓。危險！請避讓。.......”刺耳的報警聲音打破五桐村平靜的夜晚，發(fā)送報警短信的時間是1點47分，模擬通道4（3#監(jiān)測點）監(jiān)測到測量值變化率報警，從監(jiān)測記錄看應該是3#監(jiān)測點發(fā)生位移突變后（測線斷裂）的結果。“還有人沒？……”在聽到預警聲后，該村村支書喻馳趕忙起床，帶領2名村民冒雨打著手電摸黑前往“一匹山”附近挨家挨戶查看，確保山體附近12戶人家沒有人居住。

2點40分監(jiān)測預警終端又發(fā)現(xiàn)1#崩塌監(jiān)測點位移突變后，第2次啟動報警程序，報警短信顯示模擬通道2（1#監(jiān)測點）監(jiān)測到測量值變化率報警，從監(jiān)測記錄看是1#監(jiān)測點發(fā)生位移突變后（測線斷裂）的結果。

3點05分監(jiān)測預警終端發(fā)現(xiàn)1#監(jiān)測點超過預警閾值（1000mm)，第3次啟動報警程序；

6點45分監(jiān)測預警終端又發(fā)現(xiàn)2#崩塌監(jiān)測點位移突變后，第4次啟動報警程序，報警短信顯示模擬通道3（2#監(jiān)測點）監(jiān)測到測量值變化率報警，從監(jiān)測記錄看是1#監(jiān)測點發(fā)生位移突變后（測線斷裂）的結果；

圖3-16  監(jiān)測記錄和報警短信圖

2017年9月1日上午7點30分左右，崩塌體開始出現(xiàn)零星的滾石，8點40開始出現(xiàn)山崩，4萬多方的山體突然崩塌，大大小小的滾石散落在約400多畝的地頭，并引起山體滑坡，坡下的民房在本次災害中全部損毀，見圖3-17。

圖3-17  崩塌后危房照片

當天針對崩塌監(jiān)測所布設的3個監(jiān)測點共啟動的4次報警，使現(xiàn)場的“危險！請避讓......危險！請避讓......”的報警聲音從凌晨1點多響起整夜沒停，并一直響到下午；相關責任人收到報警短信后也立即行動起來，其中五桐村村支書喻馳高度負責任的精神，使現(xiàn)場村民全部安全有序的撤離到安全區(qū)域內，并及時封鎖現(xiàn)場，本次崩塌災害無一個人員傷亡，也算是不幸中的萬幸。圖3-18~圖3-20是崩塌前后的對比照片。

圖3-18  崩塌前后對比照片

圖3-19  崩塌山體邊緣照片

圖3-20  崩塌前后對比照片

4. 總結

對“榮縣雙古鎮(zhèn)五桐村一匹山崩塌”的成功預報，使四川遠德安防檢測設備有限公司的監(jiān)測系統(tǒng)得到了檢驗，我們認為有以下幾點工作值得總結，也需要結合各地的實際情況加以考慮。

⑴ 政府支持：自貢市政府、市縣國土資源局高度重視災害點的專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)建設，對全市400多個災害隱患點逐一排查，首期啟動的18個地質災害專業(yè)監(jiān)測點為具有代表性的災害點；

⑵ 技防人防結合：監(jiān)測設備發(fā)出報警后，如果沒有負責的監(jiān)測員、村干部的勸導工作，有些村民會不愿離開，必將發(fā)生人身傷亡和較大的財產損失。

⑶ 真正實時的監(jiān)測預警系統(tǒng)：由于五桐村一匹山崩塌遠離城區(qū)，當?shù)氐臒o線網絡信號也不好，雖然我們增加了一個天線放大器，仍然沒能完全解決GPRS網絡實時在線的問題。從本次監(jiān)測記錄可以看出，有多次的測量數(shù)據不能通過GPRS網絡實時傳回后臺服務器，報警短信也有延遲的現(xiàn)象?？梢哉f沒有真正實時的監(jiān)測預警系統(tǒng)，就不可能提前2~7小時成功預報一匹山崩塌災害。

⑷ 變化速率預警功能：五桐村一匹山崩塌監(jiān)測的幾次報警，多數(shù)是因為變化速率超過閾值而報警，也都是因為崩塌體裂縫的突然加大的結果；現(xiàn)場監(jiān)測終端的每秒實時采樣、轉換、分析、判斷、報警（喇叭、短信、電話）功能，為提前預警贏得了時間，也是不漏報任何險情的基礎。

⑸ 科學合理的監(jiān)測方案：通過對災害隱患點作較詳細的勘查，并根據災害類型、威脅對象、作出最經濟合理的監(jiān)測設計，是保證成功預警的基礎。

2017年9月4日