水电工程地质灾害实时监测预警系统设计及应用

为提升地质灾害智能化防治水平，在全面调查、评价工程地质灾害危害性及风险的基础上，开发设计了地质灾害监测预警系统。该系统集地表变形和降雨量监测内容为一体，具备实时监控、项目管理、设备信息、报警信息等功能，支持远程数据采集、基础信息查询、预警信息发布、应急响应管理和移动应用，能实时监测重大地质灾害的地表位移、降雨量、裂缝位移和土壤墒情等因子。将该系统应用于大渡河金川水电站工程地质灾害监测与预警管理，结果表明：该系统设计可靠，数据传输便捷稳定，实现了高效分析处理滑坡灾害监测数据并及时发布预警信息，远程实时监测滑坡稳定状态。研究成果解决了以往监测碎片化和信息化不足的问题，提高了监测预警的针对性和时效性，提升了地质灾害智能化管控水平。     

InSAR应用于地质灾害早期识别的研究现状及趋势

中国西部山区的气象条件复杂多变,构造运动频繁,广泛发育滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。中国西部高陡山区地质灾害的早期识别与监测一直是一个重大难题。减少山体滑坡等灾害所造成损失的最有效方法是尽早发现、识别地质灾害隐患点,为进一步开展监测、预警和综合治理提供决策信息支持。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)能全天工作,具有高穿透性、高覆盖率、高分辨率等特点,更适用于西部高陡山区的地质灾害识别与监测。在介绍InSAR变形监测基本原理和星载SAR的发展的基础上,分析了各种处理方法的技术特点和应用范围;分析了InSAR技术在地质灾害领域的研究现状和不足;较系统地总结了InSAR在斜坡地质灾害识别与监测预警方面的应用前景与存在的问题。     

清江隔河岩库区偏山滑坡实时监测系统应用

滑坡监测是全面掌握滑坡体变形阶段特征、破坏过程及灾害预测预报必不可少的技术手段,能有效地预测预报滑坡灾害的发生,从而降低滑坡灾害造成的损失。但目前滑坡监测多以传统的人工定期监测为主,不能捕捉滑坡实时动态变化,无法满足滑坡灾害及时预测预报。以清江隔河岩库区偏山滑坡为例,建立了一套实时监测系统,通过数据的无线传输和Internet的无线接入,实现了滑坡灾害监测数据的无线传输、互联网共享和预警,同时将实时监测结果与人工定期监测结果、滑坡勘察结果进行比较分析,其结果完全一致,充分检验了滑坡实时监测系统在滑坡监测中的有效性,可供地质灾害监测人员参考。     

智能监测预警系统在滑坡地质灾害管理中的应用

以不同类型的大型滑坡体为研究对象,从工程实际应用的角度出发,在高精度全站仪监测的基础上,首次在该工程区建立以全球导航卫星系统、三维激光扫描和微芯桩监测为最优组合的智能监测预警系统。结果表明,滑坡不同变形阶段可采取不同类型的监测手段实现监测方案的最佳组合和优势互补,监测系统的针对性和实用性得到了强化,智能监测预警系统与传统监测方法相比可靠性有保障,预测预警信息发送及时,为实时掌握滑坡变形规律以及指导地质灾害应急管理和防灾减灾科学决策提供了技术支撑,可为类似水电工程地质灾害信息化管理提供经验借鉴。     

广东地区滑坡灾害分布特征与预警措施分析

随着经济发展和城市建设,滑坡灾害对人们的影响愈发显著,滑坡监测预警工作随之愈发重要。从2004年7月开始广东省开展了地质灾害气象预报预警的相关工作,广东省气候中心、国土资源部逐步建立了广东省地质灾害监测预警系统,有效降低了地质灾害对人民生命和财产的破坏。对广东省的滑坡灾害地理与时间分布情况进行了分析,归纳总结了目前广东省的滑坡预警措施和滑坡预警的研究现状。分析表明:滑坡灾害受降雨及人类活动的影响较大,滑坡预警是有效减低灾害损失的重要措施。研究结果可为未来广东省滑坡灾害预警工作提供依据。     

山西省重大地质灾害专业监测预警研究

山西省地质灾害频发,需要运用较经济的监测技术对地质灾害进行实时监测预警。该文基于山西省重大地质灾害发育特征、变形破坏模式和主要诱发因素,通过数据传输、大数据集成及云计算等技术解决监测数据采集、实时传输,以及关键信息快速挖掘的思路和方法,研发了山西省地质灾害实时监测预警系统,系统具备一定的可靠性,能为山西省的减灾防灾提供决策参考。     

兰州市滑坡灾害预警模型研究

滑坡是兰州市区最严重的地质灾害类型之一,建立适当的滑坡灾害气象预警分析模型对预警的精度至关重要。滑坡灾害是一个开放的、复杂的灾害系统,需要对地质环境因素和降雨因素综合考虑。通过对多种预警模型的介绍,并根据各个模型的特点及兰州市的地质环境条件,共采用了两种预警模型(方法)。在GIS技术的支持下,将降雨量模型概率值和滑坡灾害危险性概率值进行耦合,实现了滑坡灾害的实时预警。为满足业务的需求及实现不同地质灾害气象预报等级的分级,两个预警模型都提供了3类、4类和5类界限阈值,供最终成图选用。     

基于三维激光扫描技术的滑坡监测预警研究

地面三维激光扫描技术突破了传统监测方法的限制,可以高精度、高密度、高效率、远距离、无接触地获取地表对象的三维空间信息数据,在工程领域得到广泛应用。目前,水电工程地质灾害监测预警仍多采用传统监测手段,自动化程度不高,特别是分布有大量危岩体或孤石群的高陡岩质滑坡体,传统监测手段存在一定局限性。基于此,笔者分析了三维激光扫描技术的研究现状与工程应用实践,介绍了三维激光扫描系统的基本原理,以某水电工程大型滑坡体为例,探索了三维激光扫描技术在地质灾害监测预警方面的有效性。结果表明,三维激光扫描监测新手段在滑坡地质灾害监测预警方面达到了预期效果,其监测预警的成功经验有在水电工程中推广和借鉴的价值。     

山洪地质灾害监测预警信息管理及决策支持平台

正山洪地质灾害具有突发性强、破坏力大等特点,其形成的泥石流、滑坡等灾害,常造成人员伤亡,房屋、田地、道路和桥梁等毁坏,对国民经济和人民生命财产造成极大的危害。长江科学院多年来积累了丰富的基础空间信息以及社会经济信息等数据,并以此为基础开展了大量的分析应用研究,其中重要方向之一就是地质灾害监测预警。在"十二五"国家科技支撑计划项目"地质灾害监测预警与风险评估技术方法研究"中,长江科学院利用先进的物联网技术、大数据技术、3S技术等     

岩溶山区滑坡监测预警云平台设计与实现

针对西南岩溶山区滑坡监测数据量大、类型多、来源杂、集成与分析难等问题,基于Hadoop进行数据的存储与计算,并应用WebGIS等关键核心技术,设计并初步实现了适用于岩溶山区滑坡监测预警的云平台原型系统。首先,设计了多元监测数据集成管理的普适性云平台系统架构;其次,依托校园大数据平台、采用网络开发技术,搭建了应用型云平台;最后,基于原型平台实现并验证了岩溶山区滑坡监测预警云平台的基本功能模块。平台原型及其试验结果表明:岩溶滑坡监测预警云平台的构建设想与技术路线合理、可行,是探索岩溶山区滑坡信息化并进行岩溶滑坡地质灾害监测预警的有效手段和平台支撑。     

基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性初探

混凝土坝在服役期间很容易出现各种损伤，其中裂缝是最常见的一种损伤形式。裂缝开始的时候一般出现在坝的局部，如果在出现损伤的范围内没设观测点，现有的观测手段很难监测到损伤。而基于振动的方法则有可能克服这一困难。为了研究这种方法，在大坝的不同位置模拟了不同条数和张开程度的裂缝，并给出了相应的振动频率和振型，在考虑了测试噪声的情况下，用统计神经网络进行了损伤识别。这种基于振动的混凝土坝损伤检测方法还会受到水位、温度变化的干扰以及环境噪声、仪器精度等的限制，还需作进一步的研究。     

大坝对鱼类栖息地的影响及评价方法述评

本文总结了大坝建设造成水流状态、水温、水质、底质和地形等因素的变化对鱼类栖息地造成的影响，并归纳了目前国内外对栖息地预测评价的主要方法，对每一种评价方法的特点进行了分析，最后对可采取的生态补偿措施进行了介绍。本文得到的结论为，大坝建设对鱼类的影响很大，但可以通过补偿措施加以恢复。     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

基于降雨情景模拟的城市社区尺度暴雨内涝研究

全球变暖背景下城市暴雨内涝灾害频发,对我国东部沿海城市影响显著。根据暴雨内涝的致灾因子进行分类,基于SWMM（Storm Water Management Model）对宁波地区分别构建了台风和非台风暴雨情景内涝响应模拟模型,并对比分析了台风暴雨内涝和非台风暴雨内涝的特征及其差异。结果表明:（1）台风和非台风暴雨在变化趋势、分布特征和时程分布上差异显著。（2）台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受潮位影响,在高潮位时发生倒灌。在非台风暴雨情景下,河道水位和流量主要受降雨影响,并随着重现期的增大而增大。（3）台风和非台风暴雨情景下,研究区发生内涝的子汇水区数量和等级随着重现期的增大而增加,积水区域逐渐连片分布,最多有17个子汇流区发生内涝,占总内涝区域的80%。而在相同重现期的台风暴雨情景下,排水管网负荷率更高、节点洪流更大、内涝更重、积水历时更长、积水深度更深,积水历时超过10.7 h,积水深度超过67 cm。本研究丰富了研究暴雨洪涝的方法,可为社区尺度的内涝研究提供参考。     

透视地球工程对全球陆地不同重现期极端降雨强度的潜在影响

全球气候持续增暖背景下地球工程逐渐成为国际气候谈判中的焦点话题。基于2020—2099年BNU-ESM模式地球工程和RCP 4.5情景下的非地球工程日值降水数据,采用超阈值取样和韦伯分布计算极端降雨强度,并对比两种情景下的极端降雨强度差异特征;最后对比地球工程实施的2020—2069年和结束后的2070—2099年的极端降雨量差异特征。结果表明:(1)2020—2099年两种情景下的极端降雨(包括强降雨和极端强降雨)强度的空间格局并未出现根本差别,反而具有较好的一致性,表明地球工程实施未对极端降雨强度的空间高低分异格局产生颠覆性影响。(2)地球工程对低强度极端降雨影响较小,对高强度极端降雨影响较大,并呈现出区域差异性,且随着重现期增加,差异特征逐渐增大。(3)地球工程使得强降雨强度在干旱地区减弱,而在湿润地区增强,且对北半球陆地的影响明显高于南半球陆地。(4)2020—2069(2070—2099)年地球工程实施期间南半球陆地极端降雨量趋于增多(减少),北半球陆地趋于减少(增多);整体而言地球工程实施的2020—2069年抑制了极端降雨量增多,而2070—2099年则促进了极端降雨量增多。研究成果对于认识地球工程对极端天气气候的影响具有一定的参考价值。     

关于流域综合管理的思考

文章系统回顾了流域管理的发展历程和成功经验,着重分析流域管理发展的现状与问题,指出应以流域管理法规为依据,以流域管理机构为依托,以水资源管理、河道管理、河砂管理为主要内容对流域进行综合管理。     

对推行以设计为主体的工程总承包(EPC)的认识与思考

EPC(设计—采购—施工)工程项目管理模式是20世纪80年代国际上逐步发展起来的一种工程承包和管理模式。介绍了EPC工程管理模式的背景和国内外开展EPC总承包管理模式发展现状,总结了EPC总承包管理模式的特点。从水利工程角度出发,阐述了水利行业推行EPC总承包管理模式的必要性和可行性,并提出了建议。     

大坝安全信息权研究

大坝原型观测数据本身包含了丰富的信息，内在反映了监测项目之间的某种客观关系，基于此，应用PCA法及PPA法建立了确定大坝安全评价信息权重的正分析模型，一方面能够对数据进行降维处理，另一方面能挖掘数据内在信息，提取指标的相对重要性；并基于最优化准则，建立了信息赋权整合模型，解决了多种数学方法计算结果不一致性问题，最大限度地保持原始信息的完整性。     

基于KPCA-PSO-SVM的径流预测研究

为提高径流预测模型的准确性与稳定性,对KPCA-PSO-SVM的径流预测方法进行了研究。在分析径流影响因素的基础上,利用核主成分分析(KPCA)法对径流影响因子进行非线性特征提取,获得主成分作为支持向量机(SVM)的输入变量,建立了径流预测SVM模型,其中模型参数通过粒子群算法(PSO)进行优化。模型建立后,以新疆伊犁河雅马渡站中长期径流预测为例进行分析。预测分析结果表明,在拟合和检验阶段模型的平均相对误差分别为0.77%和7.64%,与其他预测模型比较,基于KPCA-PSO-SVM方法建立的径流预测模型有较好的预测和泛化能力,是一种行之有效的中长期径流预测方法。     

基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价研究

针对地质灾害影响因素的不确定性、随机性和模糊性的特点,建立了基于可变模糊集理论的地质灾害危险性评价模型。通过确定评价单元指标对各级指标标准区间的相对差异函数和相对隶属度,得到各评价单元的地质灾害危险性等级。最后,通过工程实例验证该评价方法的可行性。