传感器技术被用于日本堰塞湖监测过程中

Windcube Insights
Oct 20, 2020
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 为减少堰塞湖所带来的二次灾害,日本国土交通省组织土木研究所等科研机构提出了《堰塞湖监测技术手册》等指导性文件,建立了堰塞湖初步调查和详细监测的两阶段应急监测流程,提出了堰塞湖各部位的监测科目和技术要求。
  在日本,为掌握堰塞湖整体情况,如果堰塞体规模较大,指挥中心无法通过设备看到整体,就通过现地调查和直升机实施调查,以实现对堰塞湖的整体监测。采用视频监测设备时,会尽可能选用高清摄像机。视频图像采用卫星便携站(Ku-SAT)实现远距离实时传送,也使用手机、卫星电话等通信手段传送静态照片。
  为确定由于堰塞体堵江导致上游淹没情况,预测堰塞体顶部溢流的时间,需要监测堰塞湖湖区水位。日本监测人员一般采取24小时连续监测水位的方式,监测间隔为1小时。有的堰塞湖存在时间很短,无法在较短时间布设水位传感器和Ku-SAT,也会采用水尺,通过目视对水位进行定期观测。难以安装水尺时,工作人员会使用下沉式水位标。在交通、公网通信中断情况下,会使用直升机投送由日本土木研究所研发的投入式水位计进行水位监测。
  进行入湖流量监测,一方面用于预测因堰塞体溢流而发生溃决造成洪水灾害的时间,确定抢险施工的工期;另一方面,确定使用排水泵时的排水量以及预测溃决时的洪峰流量。堰塞湖上游河道有护岸等建筑物,日本监测人员会设置压力式水位计和流速计推求流量。有桥梁等横向构造物时,安装非接触式超声波水位计或雷达水位计、流速计来测量。
  此外,如果堰塞湖区已经设置了流量观测器如水位计、流速计,则可直接利用这些数据。当难以设置固定式传感器但确需连续观测时,可使用走航式流速计(ADCP)测量洪水流速,同时利用浮标、摄像机等目视判读水深及河流宽度,综合推求入湖流量。
  为掌握堰塞体变化情况,防止堰塞体溃决时发生泥石流,监测人员首先通过目视、地上测量、视频站及传感器等进行监测。当溢流侵蚀引发溃决时,通过视频站定性监测坝体变化,或使用地面三维激光扫描等设备进行定量监测。当无法设置视频站或紧急情况下,则使用简易设备,如电子罗盘、激光测距仪等进行监测。
  针对堰塞体溃决诱发的泥石流监测,检测人员会采用水位计、振动传感器、视频监测站、断线报警器、雨量计等设备。为确保现场抢险施工人员安全,避免因滑坡、泥石流造成的人员伤害,在监测滑坡区、周边山体布设传感器,设置预警指标。同时,在现场指挥部安装回转灯、大喇叭等报警设备,一旦发现监测指标超过预警指标,则立即中止施工同时撤离人员。