车尔臣河大石门水利枢纽工程地基InSAR高边坡监测

重大水利工程是强化水旱灾害防治、优化水资源配置、改善水生态环境、促进流域区域协调发展的重要手段，在保障国家水安全中具有不可替代的基础性作用。由于重大水利工程常建于高山峡谷中，以致于受降雨、地壳活动或水位反复升降等因素影响，重大水利工程的高边坡极易产生垮塌，这将危及水利工程安全运行及厂房安全。因此，利用科技手段监测高边坡，对保证重大水利工程运行安全，减少人员伤亡和经济损失具有重要意义。

项目背景

位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境内的车尔臣河上的大石门水利枢纽工程是国家172项重大水利工程之一，承担着车尔臣河流域防洪、发电和灌溉等任务。大石门水利枢纽工程于2015年开建，2021年下闸蓄水，总库容1.27亿立方米，坝高128.8米。自水利大坝建成以来，下游左岸的陡峭悬崖经常有落石。一旦左岸的高边坡滑坡垮塌，将直接危及人员、大坝、下游发电厂房的安全。为此，大石门水利枢纽工程急需对左岸的高边坡进行监测，实时监测高边坡位移情况。

痛点分析

由于左岸高边坡为高差约80米的垂直立面，常规的全站仪、水准仪、GNSS等监测手段无法在垂直立面动土施工。而拥有非接触式、高精度、高效率、大范围等优势的地基InSAR技术能够对边坡进行实时监测。

实施方案

凭借出色的产品性能和技术服务，中海达成为大石门水利枢纽工程左岸高边坡监测预警项目的合作伙伴。项目采用的中海达地基边坡雷达HD-SAR300（下称HD-SAR300）基于合成孔径雷达和干涉雷达的原理，可对监测区域进行全天时、全天候、非接触、高精度、大范围的实时自动化监测，监测精度可达0.1毫米，且监测结果以三维模型方式在用户端进行显示，并根据用户需求自动生成报告，配合声光报警、短信报警、平台端报警等方式，实时监测被测区域的安全状况。

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▲中海达地基边坡雷达HD-SAR300

作业过程

确定安装位置

通过现场勘察，雷达监测点的位置选择在被测区域对面一处地质构造稳定、视线开阔、满足不小于4km雷达成像要求的区域。

安装雷达主机

在搭建的观测房内安装雷达主机。由于雷达主机采用一体化设计，可以快速完成设备安装。

▲观测房

▲雷达主机安装

建立三维模型

通过无人机对监测面进行航拍，以建立三维模型。通过把三维模型与雷达形变图相匹配，大石门水利枢纽工程有关部门可以直接查看监测面的位移变化情况，便于其识别安全隐患，从而及时做出预防措施。

▲无人机航拍

设置软件参数

设置HD-SAR300软件平台各项参数，确保HD-SAR300根据用户需求进行监测，以生成监测区域三维模型报告。

成果展示

通过HD-SAR300生成的监测区域三维模型，大石门水利枢纽工程有关部门可以实时、直观了解左岸高边坡的微小变形情况。一旦监测结果达到报警阈值时，声光报警、短信报警、平台端报警会被及时触发，提醒左岸高边坡下方的作业人员立即撤离。同时，HD-SAR300还能生成形变、速度、加速度曲线报告，帮助大石门水利枢纽工程有关部门准确预测边坡位移的未来走势，实现边坡垮塌早发现早防治。

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▲HD-SAR300对左岸高边坡进行监测

▲展示监测区域三维模型、形变曲线、速度曲线、加速度曲线的软件界面

项目总结

与全站仪、水准仪、GNSS等监测手段相比，HD-SAR300拥有以下优势：

1.监测精度高

HD-SAR300通过电子扫描最快每60秒获取180°形变图像，且每幅形变图像可获取百万量级监测点数据，监测精度可达0.1毫米，能够高效精准地提取微小形变位移信息。

2.非接触监测

HD-SAR300采用非接触式监测，在被测区域的对面架设雷达主机进行大范围远程扫描，无需在风险区域施工，最大程度保障了人员安全。

3.全天候监测
HD-SAR300采用的雷达技术不受白天黑夜及天气影响，能保证其在各类气候条件下实现24小时连续监测。

4.一体化集成
HD-SAR300采用一体化集成设计，不仅集成了GNSS功能，而且集成了用于场景监测的摄像头，使得设备可通过雷达系统控制界面就能抓拍场景图像。

当前，安全第一是最广泛的社会共识。性能突出的HD-SAR300还应用于内蒙古隆昌煤矿和广汇煤炭，以及紫金矿业-俄罗斯紫金龙兴项目等矿山边坡监测项目中，为矿山安全生产保驾护航。未来，中海达还将深入探索行业需求，把地基InSAR技术推广到更多的领域，为筑牢行业安全屏障贡献科技力量。

审核编辑 黄宇