灌渠高边坡安全监控

孙宇 1 朱元彩 2 祁艳 3

摘要：高边坡安全对项目施工和后期使用极为重要。本文对灌区高边坡安全监控进行研究，阐述监控内容和安全监控相关设备的施工。通过进行高边坡安全监测，可以评价边坡的稳定程度，及时对边坡的稳定性和安全度做出评价，掌握边坡变形规律、特征及发展趋势，为工程设计及维护提供经验。

关键字：灌渠，高边坡，安全监控

1. 引言

高边坡在工程建设中广泛存在，如水利水电高边坡、矿山高边坡、灌区高边坡等，是工程建设的主要地质环境和工程承载体，治理难度大，如果发生滑坡将造成严重后果，很多高边坡由于地质条件的特殊性或者有严重病虫害等原因，在工程完工后仍需要进行持续的监控测量。由于影响高边坡稳定的因素比较复杂，难以用确定性分析进行模拟分析，建立在安全监测基础上的数据积累受到越来越多管理者的重视。通过进行高边坡安全监测，可以评价边坡的稳定程度，及时对边坡的稳定性和安全度做出评价，掌握边坡变形规律、特征及发展趋势，为工程设计及维护提供经验。

2. 高边坡概念及类型

高边坡是土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡，由于边坡高度因素而对边坡的稳定性产生影响，需要特别设计及计算边坡防护加固工程，对稳定性进行分析。

按成因可以将高边坡分为人工边坡和自然边；按地层岩性分为土质边坡和岩质边坡。按岩层结构分为层状结构边坡、块状结构边坡、网状结构边坡等；按岩层倾向与坡向的关系分为顺向边坡、反向边坡、直立边坡。按使用年限可分为永久性边坡和临时性边坡。高边坡常见病害类型有风化剥落、流石流泥、崩塌、倾倒、滑坡、塌滑、错落等，最严重的为塌滑和滑坡。

3. 灌区灌渠高边坡安全监控内容

3.1灌区水资源信息

灌区是由水库、渠道、田地、作物组成的一个综合体，灌区高边坡需要对所在地水文及环境因素信息进行监测，水文监测包括观测地下水位、孔隙水压、河水位、流量、取水量、用水量、排（退）水量、地下水开采量、水质等监测要素；环境因素信息包括降雨量、蒸发量、地温、地震监测等。

3.2灌区工程信息

灌区工程信息包括泵站、闸门、水电站等水利工程运行的闸位；闸门、泵站、工程机械启动停止信息；管道内压力、地表监测等信息，地表监测需要观测地表位移、变形发展趋势等，包括水平位移监测、垂直变形监测及裂缝监测等。如果有支挡构造物工程，还要观测支挡结构变形和应力情况。

3.3灌区远程监控信息

灌区远程监控需要对河流断面、水源地、渠道、涵闸和取排（退）水口等重要对象，实施远距离的视频监视信息；采用手工、半自动和自动等手段对重要闸门、水泵实施控制运行后的反馈信息。利用安全监测数据和各种安全信息对工程状态作出分析判断，按照监测要求对边坡安全监测资料进行整编分析，生成有关报表和图形，作好工程安全运行和管理工作。

4. 灌渠高边坡安全监控设备施工

4.1SNS施工

SNS柔性防护网是一种非常新颖的彻底改变传统的边坡防护观念的新技术产品。适用于任何复杂的地形，能够将工程对环境的影响降到最低点，在其防护区域内可以充分的保持土地、岩石的稳固，产品呈网状，视觉干扰小，便于人工绿化，利于环保，将工程与环境融合。边坡柔性防护系统主要产品可分为主动防护系统和被动防护系统两种：系统以钢丝绳作为主要构成部分并以覆盖（主动防护）和拦截（被动防护）两大基本类型来防治各类斜坡坡面地质灾害和雪崩、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害。

为了及时做出滑坡预警，建立了防护网张力监测系统，将拉式传感器连接到SNS柔性防护网上，该系统由拉力传感器、信号调理器、数据采集器、以太网/RS485转换器、张力采集软件、供电系统构成。在发生飞石、坠物时SNS柔性防护网受力产生变化，拉力传感器采集防护网张力，输出信号经信号调理器放大后进入数据采集器，数据采集器对采集参数进行标定后通过RS485接口按MODBUS协议经由以太网/RS485转换器、光纤环网与中心站的防护网张力采集软件通信。防护网张力采集软件将采集到的数据按照SCSW008-2011协议打包数据上传到遥测数据接收处理软件，由遥测数据接收处理软件写入数据库中的防护网张力监测实时数据表，在三维GIS平台上实现数据的展示、查询、报表、分析预警功能。当系统发现超出安全范围的情况时，如水平位移、垂直位移等超过监控允许值，将触发报警，系统自启手机短信报警功能，相关人员可及时采取应急预防措施。

4.2视频设备施工

视频设备一般安装在易发生滑坡的高边坡附近。智能视频监控以第三代数字式、网络化视频监控系统为基础，融合了图像处理、计算机视觉及人工智能的最新研究成果，利用数字计算实现对监控场景中异常和突发事件进行自动分析和自动报警。

视频设备安装时可以在边坡监测断面周围稳定位置浇筑一个混凝土平台，将视频设备固定在平台上，定期巡查视频设备是否稳固，一旦破坏要及时更换维修，确保监测工作的连续进行。

4.3传输设备施工

系统供电综合设计，可根据现场情况及施工难度选用市电方式、UPS、太阳能供电方式中的一种或多种综合利用。

系统数据传输可以使用有线通信或无线通信。有线通信需要架设电缆或电缆沟，受地理条件限制较多，通信容量有限，一般使用无线通信更安全和便捷。

近距离无线通信，可以使用专用无线收发设备建立无线局域网，以微波作为无线传输媒体，根据实际情况选择扩展频谱方式或窄带调制方式，前者具有较强的安全性和抗干扰能力，对其他电子设备产生较少的干扰影响，后者不需要占用较多频带，一般可以选择专用频段，目前常用的NB-Lot或Zigbee技术就属于窄带应用类型。无线收发设备有modem或无线网桥等。

远距离无线通信方式，利用已有的通信网络如GSM/GPRS，CDMA移动网和无线收发模块，使用RS232作为对外通信接口，组建无线远程监控系统，这样监测站和控制中心位置可以不受距离限制。

5. 总结

高边坡安全对项目施工和后期使用极为重要。本文对灌区高边坡安全监控进行研究，阐述了监控内容和安全监控相关设备的施工。高边坡监测要做好边监测成果的整理、反馈工作，以指导施工和维护工作。对边坡观测数据的处理分析是边坡监测数据管理系统中的重要内容，用于对边坡未来的状况进行预报、预警，并对边坡的稳定现状进行科学评价，预测可能出现的边坡破坏，保障工程安全。

参考文献

[1]于远亮，靳静，公路高边坡稳定性远程监控技术研究[J]，河北工业科技，2014,31（03）.

[2]张平安，露天矿运输站场边坡稳态远程监控及工程对策[J]，中国新通信，2016,（21）.

作者信息：

第一作者：孙宇，男，1979.9，内蒙古赤峰，本科，计算机控制，高级工程师