随着全球气候变化和强降雨频发,山洪灾害已成为我国的突出地质灾害之一。为有效防范山洪灾害,建立科学合理的山洪监测预警系统势在必行。本文基于RTU200遥测终端、水位计、雨量计、流量计等设备,设计了一套面向山洪灾害的监测预警解决方案。

一、系统总体构架

本系统采用单站式结构,以RTU200遥测终端为核心,集成雨量计、流量计、水位计等传感设备,通过4G/5G无线网络将监测数据实时传输至预警指挥中心,实现信息的自动采集、传输和处理,对山洪灾害进行监测预警。

预警指挥中心通过大屏显控系统展示监测及预警信息,并通过邮件、短信、微信等方式向相关单位和人员推送预警信息。同时,系统还开发了PC端软件和移动App,实现快速查询和浏览实时监测数据。总体构架如图1所示。

二、监测站点布设

考虑地形地貌条件,本系统在山洪形成区域和可能受灾区域,选取多个典型断面布设监测站点。监测站点配备传感设备,监测雨量、水位和流量等参数。关键部位还布设了裂缝位移计、倾斜仪等设备,监测山体位移。监测站点分为自动站和手动站两类,自动站采用自带供电的RTU200遥测终端,可实时自动采集监测数据;手动站采用简易的测量装置,由巡视人员定时采集监测记录。

三、监测内容与设备

1. 雨量监测

系统布设TBR雨量计,实时监测降雨强度,是预警的重要参数之一。

2. 水位监测

在山洪沟道和易积水地段布设液压式水位计,监测水位变化。

3. 流量监测

桥梁等断面设置流速计,计算山洪流量。

4. 山体位移监测

在易发生山体滑坡的断崖、陡坡等位置,设置电子全站等设备,监测山体表层裂缝、倾斜位移。

5. 地下水位监测

布设地下水位自动监测设备,实时监测地下水位变化。

四、预警模型

系统整合多源监测数据,采用物理和经验预警模型,分析山洪灾害发生的可能性。

1. 雨量预警

根据降雨强度、累计降雨量、降雨持续时间等参数,预测可能引发的山洪流量。

2. 水文模型

建立山洪沟流域的水文模型,根据实时雨量输入,模拟计算洪峰流量。

3. 山体滑坡模型

依托山体位移监测数据,建立山体稳定性分析模型,预测滑坡发生危险性。

4. 经验模型

根据历史统计分析,确定不同降雨条件下山洪发生的经验阈值。

五、预警发布

系统综合各类监测信息和预警模型结果,采用预设的级别预警机制,按照不同级别发布山洪预警。

1. 蓝色预警:可能发生山洪,提醒关注;

2. 黄色预警:部分区域有发生山洪的危险,准备应对;

3. 橙色预警:山洪灾害高可能发生,准备防御措施;

4. 红色预警:山洪灾害即将发生或已经发生,立即实施应急措施。

六、系统应用

该系统已在某易发山洪灾害的地质灾害点进行了示范应用,运行表明该系统能够实时监视区域降雨、水位和流量变化,预测山洪灾害发生危险性。通过发布分级预警信息,为防灾部门提供科学的预警支撑,提高了防灾减灾能力。未来可进一步优化预警模型,丰富监测参数,提升预警的 correctness,使系统在更大范围发挥灾害预警效用。

该山洪监测预警系统充分利用现代传感器网络、通信技术和预警模型,实现对山洪灾害全过程的监控预警。该系统的应用将有效减少山洪灾害造成的生命财产损失,保障人民生命安全。