重大水利工程是強化水旱災害防治、優化水資源配置、改善水生態環境、促進流域區域協調發展的重要手段，在保障國家水安全中具有不可替代的基礎性作用。由于重大水利工程常建于高山峽谷中，以致于受降雨、地殼活動或水位反復升降等因素影響，重大水利工程的高邊坡極易產生垮塌，這將危及水利工程安全運行及廠房安全。因此，利用科技手段監測高邊坡，對保證重大水利工程運行安全，減少人員傷亡和經濟損失具有重要意義。

項目背景

位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境內的車爾臣河上的大石門水利樞紐工程是國家172項重大水利工程之一，承擔著車爾臣河流域防洪、發電和灌溉等任務。大石門水利樞紐工程于2015年開建，2021年下閘蓄水，總庫容1.27億立方米，壩高128.8米。自水利大壩建成以來，下游左岸的陡峭懸崖經常有落石。一旦左岸的高邊坡滑坡垮塌，將直接危及人員、大壩、下游發電廠房的安全。為此，大石門水利樞紐工程急需對左岸的高邊坡進行監測，實時監測高邊坡位移情況。

痛點分析

由于左岸高邊坡為高差約80米的垂直立面，常規的全站儀、水準儀、GNSS等監測手段無法在垂直立面動土施工。而擁有非接觸式、高精度、高效率、大范圍等優勢的地基InSAR技術能夠對邊坡進行實時監測。

實施方案

憑借出色的產品性能和技術服務，中海達成為大石門水利樞紐工程左岸高邊坡監測預警項目的合作伙伴。項目采用的中海達地基邊坡雷達HD-SAR300（下稱HD-SAR300）基于合成孔徑雷達和干涉雷達的原理，可對監測區域進行全天時、全天候、非接觸、高精度、大范圍的實時自動化監測，監測精度可達0.1毫米，且監測結果以三維模型方式在用戶端進行顯示，并根據用戶需求自動生成報告，配合聲光報警、短信報警、平臺端報警等方式，實時監測被測區域的安全狀況。

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▲中海達地基邊坡雷達HD-SAR300

作業過程

確定安裝位置

通過現場勘察，雷達監測點的位置選擇在被測區域對面一處地質構造穩定、視線開闊、滿足不小于4km雷達成像要求的區域。

安裝雷達主機

在搭建的觀測房內安裝雷達主機。由于雷達主機采用一體化設計，可以快速完成設備安裝。

▲觀測房

▲雷達主機安裝

建立三維模型

通過無人機對監測面進行航拍，以建立三維模型。通過把三維模型與雷達形變圖相匹配，大石門水利樞紐工程有關部門可以直接查看監測面的位移變化情況，便于其識別安全隱患，從而及時做出預防措施。

▲無人機航拍

設置軟件參數

設置HD-SAR300軟件平臺各項參數，確保HD-SAR300根據用戶需求進行監測，以生成監測區域三維模型報告。

成果展示

通過HD-SAR300生成的監測區域三維模型，大石門水利樞紐工程有關部門可以實時、直觀了解左岸高邊坡的微小變形情況。一旦監測結果達到報警閾值時，聲光報警、短信報警、平臺端報警會被及時觸發，提醒左岸高邊坡下方的作業人員立即撤離。同時，HD-SAR300還能生成形變、速度、加速度曲線報告，幫助大石門水利樞紐工程有關部門準確預測邊坡位移的未來走勢，實現邊坡垮塌早發現早防治。

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▲HD-SAR300對左岸高邊坡進行監測

▲展示監測區域三維模型、形變曲線、速度曲線、加速度曲線的軟件界面

項目總結

與全站儀、水準儀、GNSS等監測手段相比，HD-SAR300擁有以下優勢：

1.監測精度高

HD-SAR300通過電子掃描最快每60秒獲取180°形變圖像，且每幅形變圖像可獲取百萬量級監測點數據，監測精度可達0.1毫米，能夠高效精準地提取微小形變位移信息。

2.非接觸監測

HD-SAR300采用非接觸式監測，在被測區域的對面架設雷達主機進行大范圍遠程掃描，無需在風險區域施工，最大程度保障了人員安全。

3.全天候監測
HD-SAR300采用的雷達技術不受白天黑夜及天氣影響，能保證其在各類氣候條件下實現24小時連續監測。

4.一體化集成
HD-SAR300采用一體化集成設計，不僅集成了GNSS功能，而且集成了用于場景監測的攝像頭，使得設備可通過雷達系統控制界面就能抓拍場景圖像。

當前，安全第一是最廣泛的社會共識。性能突出的HD-SAR300還應用于內蒙古隆昌煤礦和廣匯煤炭，以及紫金礦業-俄羅斯紫金龍興項目等礦山邊坡監測項目中，為礦山安全生產保駕護航。未來，中海達還將深入探索行業需求，把地基InSAR技術推廣到更多的領域，為筑牢行業安全屏障貢獻科技力量。

審核編輯 黃宇