江门市地质灾害监测预警体系构建

引 言

江门市地处广东省中南部，西江下游，地形地质环境较为复杂，局部断裂构造较发育，雨水充沛，受降雨时空分布不均匀等自然环境条件影响，在强降雨等因素的直接作用下所引发的滑坡、崩塌、泥石流等突发性地质灾害频繁发生，严重影响人民的生命财产安全

国内在地质灾害监测预警方面有较多经验及认识，刘传正等把地质灾害区域预警原理初步划分为隐式统计预警、显式统计预警和动力预警三种[1,2]，提出了地质灾害区域预警预报的工作程序及其基本要求。目前全国各省市也按照这一要求建立了基于气象预报的地质灾害预警系统。同时，随着物联网及 GIS技术的发展，地质灾害监测预警的及时性与有效性也得到了提升 [3]，体系建设逐渐成熟。本文主要介绍在江门市开展地质灾害群监测网建设的基础上，开发了基于地质条件及实时降雨数据的区域预警模型，并以监测预警系统为平台构建了江门市地质灾害监测预警体系，提升了江门市地质灾害防治管理及应急指挥能力

1 地质灾害发育特征

江门市地质灾害以崩塌、滑坡、地面塌陷等突发性地质灾害为主，具有点多、面广、规模小、危害大、发生频繁、稳定性差等特点 [4]。目前，江门市威胁较严重的地质灾害点共40 余处，其中中型 1 处，小型 39 处，分布于全市的 3 区 4 市涉及 20余镇。地质灾害已造成大量房屋倒塌、农田毁坏、交通中断、水利设施被破坏等，直接经济损失约 1454.8万元据统计，37处地质灾害隐患点处于稳定性差或较差状态，涉及城镇居民、乡镇村落、厂矿企业、道路交通和水利工程设施等方面，威胁人数达 1166人，潜在财产损失在 8014万元以上，严重威胁着广大人民群众的生命财产安全。江门市地质灾害具有如下特点

(1) 空间分布呈“东部、西南部多，北部、中部少”及“丘陵台地多、低山区少”的特点

(2) 在城镇、开发区及人口密集区，人类工程活动增强地质灾害相对集中

(3) 灾害集中发生在每年4～9月，随降雨同步或滞后发生

(4) 灾害主要发育于淤泥类土、粘性土、红层碎屑岩岩组层状碎屑岩岩组和块状侵入岩岩组分布的地区

2 地质灾害群专结合监测网

2.1 群测群防监测

群测群防监测主要针对规模较小的灾害点，利用简易监测设备，实现快速预警预报。但这种方式不具备数据采集功能常用设备包括裂缝报警器、滑坡伸缩仪、无线报警仪、简易雨量筒等，具有操作简单、功耗低、报警直观易懂等特点

针对江门市地质灾害的特点，适合开展群测群防监测通过对江门市所有在册灾害点补充调查及宣传培训，针对有变形迹象的地质灾害点安装了群测群防监测设备，设定预警阈值，建立群测群防监测网

2.3 专业监测

专业监测指依托物联网技术，通过安装在野外的监测传感器采集数据，利用北斗或 GPRS 通讯技术传输到数据平台根据地质灾害情况及发育特征，江门市开展了木朗村滑坡等10 处地质灾害点的专业监测，监测参数包括降水量、位移泥水位等

专业 监 测 数 据 采 集 主 机 采 用 32 位 超低 功 耗PIC32MX150F128D 作为主控制器，控制监测参数的采集、存储、远程发送和太阳能供电。利用 24 位Δ-ΣADC 实现前端传感器模拟信号的高精度采样，可实现对电压、电流信号的接入，开关量通道主要用于雨量数据的采集，准确计数

针对不同灾害类型采用不同的监测手段，如滑坡监测采用雨量 + 地表位移模式，泥石流监测采用雨量 + 泥水位模式崩塌监测采用雨量 + 激光位移模式，实现了不同地质灾害的前端参数采集，后台数据运算以及现场预警的联动，整个系统实现了自动化全天候无人值守的功能

同时，为确保台风暴雨条件下数据能够正常传输，专业监测传输模块采用 GPRS 和北斗双模方式，实现两种通信方式的无缝转换连接，保证野外监测数据的准确性和可靠性

3 地质灾害区域预警模型

3.1 预警指标选择

通过对 1993-2003 年广东省气象站点降雨量的统计分析发现不同的降雨强度、日降雨量和累计降雨量诱发地质灾害的可能性也不同 [5-8]。根据降雨强度和以往地质灾害暴发的次数分析计算出1 h，12 h，24 h，72 h，120 h 累计降雨量共 5 个时间尺度降雨危险指数的临界值，依据这些范围划定了降雨危险等级，见表 1 所列

3.2 区域预警模型

基于江门市地质灾害易发程度分区特征和实时雨量监测数据，采用矩阵数据分析法建立地质灾害预警评价表，具体见表 2 所列。利用 ArcGIS 地图代数工具模块，将江门市易发区等级图与降雨等级图进行叠加分析，采用地质气象耦合方法进行江门市地质灾害预警评价。结合江门市地质灾害气象风险等级划分规定，形成红橙黄蓝四级预警区划

将预警区划图与江门市行政区划图（精确到镇级）进行叠加，确认不同预警级别所在镇域，形成不同时间尺度的江门市地质灾害预警分布图。

4 地质灾害监测预警系统

系统架构由智能感知层、数据传输层、数据资源层、预警模型库、应用层组成。自下而上经过采集到传输、保存、处理、分析、应用等环节，形成信息的“采、传、知、用”完整流程。系统一级菜单栏包括地灾详情、监测设备管理、数据分析、后台管理等功能，如图 1 所示。左侧二级菜单栏为灾害点及监测点节点，地图定位到节点所在位置时，弹出信息气泡面板，点击分别显示地灾概况、预警信息及数据曲线。

系统可实现对监测点的多种参数数据分析及各监测参数的单独数据分析，如图 2 所示。还可查询与分析不同时间序列的数据。根据不同的监测参数预设预警阈值，达到预警值时可自动发布预警信息，包括电话、短信、邮件等多种方式，可单独或组合发送。

5 结 语

本文基于江门市地质灾害监测预警体系构建实现了以下目标 ：

（1）建成了基于物联网技术的江门市群专结合监测网，丰富了地质灾害监测手段。

（2）利用地质气象耦合方法及 GIS 技术建立了江门市不同降雨强度下的区域预警模型，实现了基于实时监测数据的地质灾害分级预警。

（3）地质灾害监测预警系统集成了数据管理、监测预警等功能，提升了江门市地质灾害防治及应急管理水平。