引 言

江門市地處廣東省中南部，西江下游，地形地質(zhì)環(huán)境較為復雜，局部斷裂構(gòu)造較發(fā)育，雨水充沛，受降雨時空分布不均勻等自然環(huán)境條件影響，在強降雨等因素的直接作用下所引發(fā)的滑坡、崩塌、泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災害頻繁發(fā)生，嚴重影響人民的生命財產(chǎn)安全

國內(nèi)在地質(zhì)災害監(jiān)測預警方面有較多經(jīng)驗及認識，劉傳正等把地質(zhì)災害區(qū)域預警原理初步劃分為隱式統(tǒng)計預警、顯式統(tǒng)計預警和動力預警三種[1,2]，提出了地質(zhì)災害區(qū)域預警預報的工作程序及其基本要求。目前全國各省市也按照這一要求建立了基于氣象預報的地質(zhì)災害預警系統(tǒng)。同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)及 GIS技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)災害監(jiān)測預警的及時性與有效性也得到了提升 [3]，體系建設(shè)逐漸成熟。本文主要介紹在江門市開展地質(zhì)災害群監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于地質(zhì)條件及實時降雨數(shù)據(jù)的區(qū)域預警模型，并以監(jiān)測預警系統(tǒng)為平臺構(gòu)建了江門市地質(zhì)災害監(jiān)測預警體系，提升了江門市地質(zhì)災害防治管理及應急指揮能力

1 地質(zhì)災害發(fā)育特征

江門市地質(zhì)災害以崩塌、滑坡、地面塌陷等突發(fā)性地質(zhì)災害為主，具有點多、面廣、規(guī)模小、危害大、發(fā)生頻繁、穩(wěn)定性差等特點 [4]。目前，江門市威脅較嚴重的地質(zhì)災害點共40 余處，其中中型 1 處，小型 39 處，分布于全市的 3 區(qū) 4 市涉及 20余鎮(zhèn)。地質(zhì)災害已造成大量房屋倒塌、農(nóng)田毀壞、交通中斷、水利設(shè)施被破壞等，直接經(jīng)濟損失約 1454.8萬元據(jù)統(tǒng)計，37處地質(zhì)災害隱患點處于穩(wěn)定性差或較差狀態(tài)，涉及城鎮(zhèn)居民、鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落、廠礦企業(yè)、道路交通和水利工程設(shè)施等方面，威脅人數(shù)達 1166人，潛在財產(chǎn)損失在 8014萬元以上，嚴重威脅著廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全。江門市地質(zhì)災害具有如下特點

(1) 空間分布呈“東部、西南部多，北部、中部少”及“丘陵臺地多、低山區(qū)少”的特點

(2) 在城鎮(zhèn)、開發(fā)區(qū)及人口密集區(qū)，人類工程活動增強地質(zhì)災害相對集中

(3) 災害集中發(fā)生在每年4～9月，隨降雨同步或滯后發(fā)生

(4) 災害主要發(fā)育于淤泥類土、粘性土、紅層碎屑巖巖組層狀碎屑巖巖組和塊狀侵入巖巖組分布的地區(qū)

2 地質(zhì)災害群專結(jié)合監(jiān)測網(wǎng)

2.1 群測群防監(jiān)測

群測群防監(jiān)測主要針對規(guī)模較小的災害點，利用簡易監(jiān)測設(shè)備，實現(xiàn)快速預警預報。但這種方式不具備數(shù)據(jù)采集功能常用設(shè)備包括裂縫報警器、滑坡伸縮儀、無線報警儀、簡易雨量筒等，具有操作簡單、功耗低、報警直觀易懂等特點

針對江門市地質(zhì)災害的特點，適合開展群測群防監(jiān)測通過對江門市所有在冊災害點補充調(diào)查及宣傳培訓，針對有變形跡象的地質(zhì)災害點安裝了群測群防監(jiān)測設(shè)備，設(shè)定預警閾值，建立群測群防監(jiān)測網(wǎng)

2.3 專業(yè)監(jiān)測

專業(yè)監(jiān)測指依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過安裝在野外的監(jiān)測傳感器采集數(shù)據(jù)，利用北斗或 GPRS 通訊技術(shù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺根據(jù)地質(zhì)災害情況及發(fā)育特征，江門市開展了木朗村滑坡等10 處地質(zhì)災害點的專業(yè)監(jiān)測，監(jiān)測參數(shù)包括降水量、位移泥水位等

專業(yè) 監(jiān) 測 數(shù) 據(jù) 采 集 主 機 采 用 32 位 超低 功 耗PIC32MX150F128D 作為主控制器，控制監(jiān)測參數(shù)的采集、存儲、遠程發(fā)送和太陽能供電。利用 24 位Δ-ΣADC 實現(xiàn)前端傳感器模擬信號的高精度采樣，可實現(xiàn)對電壓、電流信號的接入，開關(guān)量通道主要用于雨量數(shù)據(jù)的采集，準確計數(shù)

針對不同災害類型采用不同的監(jiān)測手段，如滑坡監(jiān)測采用雨量 + 地表位移模式，泥石流監(jiān)測采用雨量 + 泥水位模式崩塌監(jiān)測采用雨量 + 激光位移模式，實現(xiàn)了不同地質(zhì)災害的前端參數(shù)采集，后臺數(shù)據(jù)運算以及現(xiàn)場預警的聯(lián)動，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化全天候無人值守的功能

同時，為確保臺風暴雨條件下數(shù)據(jù)能夠正常傳輸，專業(yè)監(jiān)測傳輸模塊采用 GPRS 和北斗雙模方式，實現(xiàn)兩種通信方式的無縫轉(zhuǎn)換連接，保證野外監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性

3 地質(zhì)災害區(qū)域預警模型

3.1 預警指標選擇

通過對 1993-2003 年廣東省氣象站點降雨量的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)不同的降雨強度、日降雨量和累計降雨量誘發(fā)地質(zhì)災害的可能性也不同 [5-8]。根據(jù)降雨強度和以往地質(zhì)災害暴發(fā)的次數(shù)分析計算出1 h，12 h，24 h，72 h，120 h 累計降雨量共 5 個時間尺度降雨危險指數(shù)的臨界值，依據(jù)這些范圍劃定了降雨危險等級，見表 1 所列

3.2 區(qū)域預警模型

基于江門市地質(zhì)災害易發(fā)程度分區(qū)特征和實時雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用矩陣數(shù)據(jù)分析法建立地質(zhì)災害預警評價表，具體見表 2 所列。利用 ArcGIS 地圖代數(shù)工具模塊，將江門市易發(fā)區(qū)等級圖與降雨等級圖進行疊加分析，采用地質(zhì)氣象耦合方法進行江門市地質(zhì)災害預警評價。結(jié)合江門市地質(zhì)災害氣象風險等級劃分規(guī)定，形成紅橙黃藍四級預警區(qū)劃

將預警區(qū)劃圖與江門市行政區(qū)劃圖（精確到鎮(zhèn)級）進行疊加，確認不同預警級別所在鎮(zhèn)域，形成不同時間尺度的江門市地質(zhì)災害預警分布圖。

4 地質(zhì)災害監(jiān)測預警系統(tǒng)

系統(tǒng)架構(gòu)由智能感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)資源層、預警模型庫、應用層組成。自下而上經(jīng)過采集到傳輸、保存、處理、分析、應用等環(huán)節(jié)，形成信息的“采、傳、知、用”完整流程。系統(tǒng)一級菜單欄包括地災詳情、監(jiān)測設(shè)備管理、數(shù)據(jù)分析、后臺管理等功能，如圖 1 所示。左側(cè)二級菜單欄為災害點及監(jiān)測點節(jié)點，地圖定位到節(jié)點所在位置時，彈出信息氣泡面板，點擊分別顯示地災概況、預警信息及數(shù)據(jù)曲線。

系統(tǒng)可實現(xiàn)對監(jiān)測點的多種參數(shù)數(shù)據(jù)分析及各監(jiān)測參數(shù)的單獨數(shù)據(jù)分析，如圖 2 所示。還可查詢與分析不同時間序列的數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的監(jiān)測參數(shù)預設(shè)預警閾值，達到預警值時可自動發(fā)布預警信息，包括電話、短信、郵件等多種方式，可單獨或組合發(fā)送。

5 結(jié) 語

本文基于江門市地質(zhì)災害監(jiān)測預警體系構(gòu)建實現(xiàn)了以下目標 ：

（1）建成了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的江門市群專結(jié)合監(jiān)測網(wǎng)，豐富了地質(zhì)災害監(jiān)測手段。

（2）利用地質(zhì)氣象耦合方法及 GIS 技術(shù)建立了江門市不同降雨強度下的區(qū)域預警模型，實現(xiàn)了基于實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的地質(zhì)災害分級預警。

（3）地質(zhì)災害監(jiān)測預警系統(tǒng)集成了數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測預警等功能，提升了江門市地質(zhì)災害防治及應急管理水平。