高坝水库区大型滑坡体管治与评价平台研究

姚翠霞

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650000）

1 引言

针对高坝水库库区大型滑坡体的研究，主要侧重于从滑坡体本身考虑，较少地从水库库区系统性管理的角度出发，将滑坡体研究内容和要素纳入高坝水库库区工程全过程管理中。本文讨论如何应用系统思维方式对多个专业、多种技术方法、多类数据源进行融合，创建高坝水库库区大型滑坡体全生命周期管治与影响评价平台（以下简称GE-BIM）。

2 主要技术和方法研究

2.1 边坡稳定性分析法

经过一百多年的努力，工程地质学家们使用了多样的手段和方法，从不同的角度，包括力学角度、数学角度、人工智能、遗传学角度等单方面或者组合方面，对边坡稳定性问题进行了深入研究。到目前为止，边坡的稳定性分析方法有很多，概括起来主要分为3 类：定性分析法、定量分析法和不确定分析法。

通过当前国内相关文献可知，现阶段关于滑坡稳定性的研究，依然存在一些不足之处。其中最为突出的问题是：

1）对滑坡的研究缺乏基于动态变动的环境、岩层特性改变等动态数据；

2）少见有适应于动态因素的稳定性评价系统，以满足大坝水库库区管理者的库区全生命周期安全、环境保护和建设的需求。

2.2 库区地质灾害危险性和敏感性评价法

自然资源部新构造运动与地质灾害重点实验室依托于中国地质科学院地质力学研究所，重点研究新构造、地应力、活动构造工程地质效应及内外动力耦合作用下重大地质灾害形成演化过程与成灾模式，探索重大地质灾害预测评价、区域地壳稳定性评价、地应力测量监测理论与技术方法，为重要经济区、重大工程、减灾防灾等国家战略提供决策依据和技术理论指导，从而进一步增强对国土空间规划和环境承载力评价的支撑能力。

2.3 BIM 技术研究

建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）是源于国外的技术，它可以使模型的信息具有真实性，且使建筑信息模型具有可视化等一系列的优势。利用BIM 软件能将地质体或工程对象三维可视化，实现多专业、多工种的协同合作，提高工作效率。近年来，BIM 技术得到快建发展，逐渐被应用于建设工程设计阶段和施工前期的模拟建设环节，针对BIM模型拓展应用衍生出的项目管理平台及软件产品更是处于百花齐放的局面，但目前无一BIM 软件或平台的核心功能具体落实到地质灾害的勘察、监测和治理等全过程领域。

国家住房和城乡建设部在2016—2020 年针对岩土勘察行业的发展纲要中提出：重视BIM 技术在岩土工程勘察领域的应用和推广。在项目的规划、设计和管理中，推进BIM 技术与其他专业技术的结合，如地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、物联网等技术，提高项目整体的可视化表达和多专业协同工作的管理能力。

BIM 与GIS 数据融合可以解决BIM 模型建筑单体化表达和三维GIS 模型室内信息贫乏的问题，证明了BIM 与GIS的融合在多领域的协同应用中有着广阔的应用前景[1]。

3 项目背景

黄登水电站水库库长88 km，位于云南省怒江州的兰坪县、迪庆州的维西县境内，地处云南省西北部，横断山脉区域。水库区为高山峡谷地貌，地势总体北高南低，地形切割强烈，山势雄伟，沟壑纵横，工程地质条件复杂。

2019 年6 月上旬，黄登水库在正常运行过程中，由于车邑坪滑坡体所在库段的地质条件极为复杂，受库水作用的影响，该段岸坡沿江公路1 805 m 以下岸坡多处出现地面开裂变形，部分居民点房屋出现拉裂变形现象。种种迹象表明，车邑坪滑坡体目前处于变形状态，其稳定性直接影响到滑坡体内村庄和沿江公路的安全。

基于对车邑坪前期已经完成的工作，提出车邑坪全生命周期管治与影响评价平台研究。希望以车邑坪滑坡体为代表模式，逐步完善国内高坝大库类似滑坡体的全生命周期管治与影响评价分析机制、探索研究预警机制，由此推广到整个黄登水库及澜沧江流域，为国内此项的研究填补相应的空白。

4 关键技术和思路

BIM 与GIS 数据融合的重要优势是可以解决BIM 模型单体化表达和三维GIS 模型室内信息贫乏的问题，本文将BIM 与GIS 融合在滑坡体勘察、变形监测、治理设计和运维管理等多专业、多层级的协同应用，创建高坝水库库区大型滑坡体全生命周期管治与影响评价平台（GE-BIM），其关键技术和思路具体有4 个方面。

1）应用“鹰眼视角”观察和分析法。为了弄清具体某个大型滑坡体的演变规律及变量特征，研究大型滑坡体对工程、生态环境、社会环境等的影响，首先需采用“鹰眼视角”这个方法来观察和分析大型滑坡体及其综合变量，以及造成的影响分析。

“鹰眼视角”观察和分析法是既要看到远处的群山，又看到草丛中的兔子的毛。应用到高坝库区场景，随视角镜头向远望，库长近百千米的视野都尽收眼底，拉近盯住看，滑坡体上毫米级的裂缝也能辨认清楚，既让你看到滑坡体生动的细节，又让你看到宏大的全局。

2）建立地质环境的多源异构大数据的合理架构布设和管理体系，并在此基础上，实现3S（遥感、地理信息、全球定位）数据与BIM 模型数据的融合，并制定面向不同客户的应用层模块，也就是说，需要形成地质环境的多源异构大数据的采集准备工作、分析和管理工作到应用层工作，形成的持续发展闭合环。

3）通过空天地一体化多时相遥感数据的获取和解译分析，获得滑坡体变形滑移的关键控制因素及相互关联性，重点研制大型滑坡体全生命周期管控系统，全流程整合分析大型滑坡体的形成、态势演变、风险评估及工程治理措施。

4）开展BIM 和GIS 深度融合、大数据云技术和5G 通信技术以及互联网技术深度融合研究，进行车邑坪滑坡体实时动态监测：实时传输和接收滑坡体多个滑面变形量、位移、方向等关键变量信息，同时动态研究滑坡体内的水位分布情况、分析地下水水位同降雨及库水位变化的关系，从表部到深部、从降水到库水位变化动态分析和研究滑坡体的变形模式和对水的敏感性；通过滑坡体力学模型分析研究，从工程力学角度分析滑坡体的变形，为滑坡体的稳定性计算和预警研究提供相应的力学依据。

5 结语

根据上述分析与研究，得到的创新及展望主要包括以下3 点：

1）针对目前水电水利、电力工程、城市交通等工程区地质环境的全流程、智能化管理和应用集成的极大市场需求和巨大经济效益，GE-BIM 系统平台采用多源异构数据与BIM 融合技术、云计算和大数据技术，打通数据和模型之间的联动、匹配性，深度挖掘工程经验和技术工作人员的软实力，打造“面向多种用户的应用层功能”。

2）通过此项目的研究，可以推广至所有大中型水电水利乃至各行业建设工程项目的地质灾害全过程管理、地质环境长期动态实时管理中。既可以对已经蓄水运行的大型水利水电工程地质灾害的准确评价、防治发挥重要作用，还可以进一步引申至生态环境、新基建规划设计和管理等新领域业务中。

3）基于GE-BIM 平台的数据和模型分析功能可实现库区大型滑坡体危险性、危害性评估、室内与现场勘察实时联动、三维可视化设计、施工进度安排和实时动态研究，成为滑坡体专项研究与工程项目全过程管理融合的重要平台。库区地质灾害中危害最大的往往不是已基本查明的变形堆积体等，而是分布广泛，难以全面摸清的潜在不稳定斜坡，尤其是岩质岸坡，其变形速度较快，往往具有突发性、方量大的特点，甚至产生涌浪等地质灾害，对大坝和周边人民生命财产安全造成巨大威胁，将车邑坪滑坡体的危险性及危害性分级评价，为监测及防治措施的布置提供重要的数据和管理平台，切实解决了业主的需求。