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公路边坡韧性防控与数字化监测体系构建

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公路边坡灾害的预防、监测与处治

编者按:7月15日,在“2026高速公路边坡灾害防控提质增效”线上研讨会上,智路云交通科技有限公司董事长赵延东带来《公路边坡灾害的预防、监测与处治》主题分享。

当前极端降雨事件多发频发,边坡灾害隐蔽性强、预警误报率高、风险管控碎片化已成为公路运营管理的共性难题。赵延东系统梳理了边坡灾害的形成机理与防控逻辑,提出“韧性前置、多维感知、技防提效”的全周期防控思路。内容既直面行业现存的三类不确定性痛点,也明确了低成本、广覆盖的数字化转型路径,为各地推进边坡防控提质增效提供了务实参考。

公路边坡灾害点多线长、覆盖面广,具有发生频次高、类型多样、季节关联性强、隐患隐蔽性高、突发性强的特征,当前正值“七下八上”汛期,防控压力显著加大,是行业重大隐患排查整治的重点领域。

边坡防控应遵循四大原则:

(1)提升韧性:作为最高防控目标,从事后治理转向源头防控,通过韧性提升从根源减少边坡损毁风险;

(2)早预警:在灾害发生前捕捉异常迹象,前置风险研判,最大程度降低灾害损失;

(3)及时告警:灾害发生后第一时间传递险情,快速联动在途车辆与管控单元,减少人员财产损失;

(4)降损导向:所有防控手段均以减少道路用户与管理部门损失为核心目标。

常见边坡灾害主要分为四类:滑坡、崩塌、泥石流、路基坍塌与表层溜塌。其中崩塌前兆特征弱、感知难度最大;滑坡在普通公路、农村公路管控压力更为突出;泥石流对公路通行影响显著;路基坍塌与表层溜塌多由强降雨、台风等极端天气直接诱发,与工程建设、养护管理水平密切相关。

从形成机理看,边坡灾害由内在地质条件(地形地貌、岩土特性等)与外在诱因共同驱动。近年来极端降雨事件频次显著上升,叠加工程施工等人类活动的地质扰动,外在因素已成为边坡灾毁高发的直接推手。

结合行业普遍推行的空天地一体化监测思路,边坡防控需要建立三类核心监测对象的多维感知体系:

第一类为气象要素:降水是影响边坡稳定最核心的环境条件,气象监测数据是研判灾变风险的基础依据;

第二类是边坡环境要素:持续监测边坡水体压力、土体含水率等水文指标,掌握岩土饱和状态变化规律;

第三类是道路本体要素:持续采集边坡地表与深层位移、震动、水压力、土压力等核心指标,整合多维度监测数据搭建完整感知矩阵,为分级精准预警提供支撑。

下面从边坡韧性提升、监测预警体系建设、灾害处治三个维度展开具体思路:

在韧性提升层面,源头勘察设计是保障公路设施抗灾能力的根本基础。近期多起桥梁灾毁事故溯源后,核心诱因均为前期地质勘察工作存在短板,主要集中在勘察周期不足、勘察深度不达标准两方面。

勘察设计工作必须前置,完整探明沿线地形、地质、岩土特性,才能从源头筑牢边坡抗灾基底。针对已识别的滑坡、坍塌等高风险路段,需匹配适配的工程防护手段,依据地质条件选用挡土墙、锚杆锚固、抗滑桩等硬性工程措施,同步搭配生态防护方案,实现病害针对性治理,全方位提升边坡整体韧性。

在监测预警体系建设方面,多维感知矩阵包含多项监测内容:一是位移监测,布设地表裂缝计、深层位移传感设备,完整捕捉边坡形变全过程;二是水文环境监测,该指标不仅服务边坡管控,对桥梁安全研判同样关键。丹宁高速桥梁垮塌事故中,区域未出现大范围强降雨,但流域山洪导致水位暴涨,凸显水文监测的不可替代性。

同时,依托无人机遥感、机器视觉AI识别等新型技术拓宽感知渠道,通过图像智能识别自动捕捉边坡表层隐患。各类监测设备采集的海量数据需要统一智能平台承载,平台需具备数据实时运算、预案自动匹配、分级响应处置、预警信息统一发布的完整功能,打通监测数据到现场管控的业务链路。

在灾害处治环节,则需遵循两项原则:

一是因地制宜、成本可控。滑坡、崩塌、路基坍塌各类灾害的处治方案存在显著差异,多地灾后处治出现投入成本过高、治理性价比偏低的问题,治理方案需兼顾治理实效与财政承受能力。

二是兼顾短期应急与长期隐患根治。应急阶段快速清除灾损、恢复通行,长期层面配套常态化稳定监测,形成长效灾害防治体系。

然而,当前行业边坡防控工作仍存在三项突出难点,也是本次分享的核心内容:

(1)预警精准度不足、误报率偏高。

相关调研数据显示,部分高速路段监测系统整体误报率达80%,某省份普通公路平均十余分钟便产生一条预警信息。若系统整体误报率超过20%,一线管理人员将难以完成每条预警的现场核查,极易造成管理失效。相比假阳性误报,假阴性漏报的危害更为严重,一旦边坡失稳却未触发预警,将直接引发重大安全事故。

解决该问题不能仅依靠单一监测指标与固定阈值,必须搭建多维度感知矩阵,通过多类监测数据交叉印证,降低错报、漏报概率。

(2)各业务系统数据碎片化。

当前道路、桥梁、隧道、边坡、泥石流均配套独立监测平台,各系统感知数据相互割裂,而各类地质灾害存在联动影响关系,例如泥石流暴发会直接冲击沿线桥梁,单一平台无法完整研判连锁风险,搭建统一监测平台、打通跨场景数据融合通道是行业亟待推进的重点工作。

(3)灾害预警存在极强时间不确定性。

曾有案例实现提前48小时发布地质灾害预警,但预警仅能判定区域存在失稳风险,无法精准预判灾害具体发生时段。这种模糊性给现场工程管控、公众信息推送带来巨大阻碍,难以制定精准、高效的分级管控措施,是当前预警体系亟待突破的短板。

边坡灾害防控存在空间层面的不确定性,不能简单认定已标注风险点位才具备安全隐患,无监测覆盖区域即为安全。在去年一次行业交流中,业内人士透露,某省份上半年发生两起边坡灾毁事故,两处事发点位均未纳入前期排查形成的风险清单。

除空间、时间两类不确定性外,灾害破坏程度同样存在明显波动。以崩塌灾害为例,既有大范围岩体整体垮塌、严重阻断交通的重大险情,也仅有零星碎石滚落的轻微险情。灾害规模直接决定管控处置方式,若无法预判破坏程度,管理人员难以判断是否需要全线封闭道路、开启全域警示信号灯。

上述三类不确定性共同构成了当前边坡预警体系落地的核心阻碍。

(4)预警信息触达效能不足。

现阶段路侧预警设施种类繁多,包含拦道栏杆、水幕投影、地面光影警示、道路警示灯等,部分高速路段布设大量声光警示设备,易形成信息过载,繁杂警示信号难以让驾驶员快速识别风险并采取规范避险操作。

相较硬件警示设施,导航APP、手机应用推送是成本更低、覆盖范围更广、传递逻辑更清晰的预警触达渠道,具备更大推广价值。

(5)成本约束是制约监测体系全域铺开的关键现实因素。

科研阶段可不计投入搭建完善监测方案,但工程落地阶段必须充分测算固定资产投入规模,多数省份难以全域铺设视频、雷达等高价感知设备。西部地区同样存在边坡监测刚需,行业应当优先研发、推广轻量化、低成本监测方案,兼顾管控需求与财政承受能力。

结合“十五五”数字交通基础设施数字化改造相关任务,数字化、智能化升级需落实三项基础建设方向:

第一是路网全域可视化与数字底座搭建,打通各类边坡感知设备的数据接入通道,形成统一数据中台,这是所有智能研判工作的底层基础。

第二是深化人工智能技术全域赋能,我这次赴世界人工智能大会的主要目的,便是调研AI在交通养护、边坡风险管控场景的落地路径。AI应用不局限于图像识别,还可实现多源监测数据运算、多指标交叉印证,从源头降低预警误报、漏报概率。

第三是物联网体系搭建,依托低功耗、低成本物联网终端实现边坡设备广域组网,构建全时段、全覆盖立体感知网络。

最后简单梳理下边坡灾害防控的整体发展思路:

边坡灾害成因复杂、管控链条冗长,行业长期发展方向是由单点、静态、定性研判,转向多系统协同、动态、定量精准管控。

当前汛期灾害防控仍以人工巡查等人防手段为主,各类常态化巡查制度是现阶段不可或缺的基础保障,但技术防控是长期转型核心方向。

依托数字化、智能化技术提升预警精准度与处置效率,同步减轻一线人员工作负荷,全面履行道路安全管理职责,为公众打造安全、通畅的公路通行环境。

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赵延东

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