收藏本页
手机版
二维码
当前，全国多地进入主汛期。按照常年规律，自6月份开始，我国进入防汛抗洪工作最紧张的阶段。
堤坝作为“最后一道防线”，在防汛抗洪中起着至关重要的作用：洪水在堤防限制范围内行进，可保障附近居民安全和工农业的正常生产。否则，一旦溃堤，将造成巨大的人员伤亡和财产损失。
回顾历史，中国发生的水灾之惨烈，史不绝书。1975年8月的驻马店水库溃坝事件，波及我国4个省，1100万人受灾，直接经济损失近百亿元，时至今日还在给我们敲响警钟：不能片面重视蓄水，忽视堤坝防护。
堤坝防护的风险与难点
堤坝防护，最忌讳“重建轻管”，无论是日常还是汛期，都要注意排查其风险及危害。
堤坝的风险及危害主要来自地貌、天气、白蚁、水土流失和工程破坏几个方面：
①如果堤坝选址处于山区类地貌，流速快、冲击力大的汇流容易诱发泥石流等地质灾害；
②连续性的强降雨天气，特别是年内降雨量分布极度不均，会影响大坝的防洪能力；
③白蚁筑巢破坏堤坝植被，以及长年累月的水土流失和泥沙淤积，直接影响堤坝的质量安全，最终形成不稳定土体，进一步引发渗漏、管涌、滑坡和垮塌等问题；
④部分拦河大坝集中修建梯级电站项目，如果工程建设过程中对土体及大坝造成影响，也会留下安全隐患。
“经常巡视”“勤查勤补”是传统堤坝日常防护工作的重点。但是传统堤坝防护的方法高度依赖人力投入，尤其在汛期还要进行24小时不间断的巡视，才能在第一时间发现险情并加以处置。但即便如此，传统堤坝防护还是面临诸多难点，例如：人工测量范围受限，水下作业危险，抢险效率不高等。
以堤防中典型的两种渗流破坏：漏水洞和管涌为例。在合适条件下，可试着派潜水员堵住漏水洞，快速消除险情，但潜水员有被漏水洞吸入的风险。比漏水洞更可怕的管涌，往往成群出现，行踪不定，抢险难度更大。管涌的出现位置受地下砂层的分布规律控制，虽然常以堤脚50米以内的区域为主，但并不局限于堤身和堤坡底部，也可以出现在数百米以外的位置，比如农田、沟渠和水塘等浅滩，或者更复杂多变的水域，存在测量作业难、效率不高的问题。
所以，我们急需一种更安全、实用且高效的测量技术方法，提高“堤坝体检”的效率。
无人船让堤坝“体检”变高效
无人船又名水上智能机器人，是一种可远程操作自主航行、能自动完成一项或多项任务的水面机器人，是融合船舶、通信、控制、材料、能源等多学科技术的智能装备。无人船可替代人力，应用于各种复杂环境的水域，如汛期河流、堰塞湖等，提高抢险护坝效率的同时，最大程度保障人员安全。
那么，无人船是如何开展堤坝“体检”、排查隐患的呢？
无人船可根据巡堤查险的作业需求，搭载多波束测深仪、单波束测深仪、侧扫声呐和多普勒流量仪等仪器，对水下堤坝变化情况、垮塌面积和水流速度等进行测量分析，高效检测人工巡堤难以发现的水下风险点。操作人员只需在软件界面上规划作业区域和测量线路，无人船即可根据设定任务自动执行测量工作。
▲云洲无人船平台+多波束测深仪系统对防洪堤坝进行“体检”
使用无人船可以高密度地进行堤坝隐患排查，将人从恶劣的工作环境中解放出来，降低劳动强度；无人船的智能系统自动化程度高，可自主航行、自动避障、自觉探测，各种功能强大，操作简单；应急情况下水域环境复杂，无人船响应速度快，数据图像实时回传，可帮助提前预判险情，降低事件人员和抢险人员的伤亡率；无人船平台稳定性好，风浪环境下能保障测量结果的准确性，无漏测，无盲区；无人船维护简单方便、成本低，相比传统有人船占用人员少，节约开支费用。
无人船在防汛中的有效应用
对防洪堤坝健康状态进行“体检”，可提前预知垮塌、崩堤等风险点，为防汛抢险提供科学依据。
近年来，管理人员已经开始广泛应用无人船及相关仪器设备对大坝以及基岩形态进行风险排查和集中管控，结合数据和材料进行具体分析，在评估堤坝安全程度的同时，还会及时采取相应措施保障堤坝的安全运行。
2020年，云洲智能的无人船已在江西省的九江、信江和上饶等堤坝成功应用，效果良好。
7月21日，鄱阳湖水系五大河流之一江西信江信瑞联圩由于受连日暴雨影响，水位不断上涨，长时间高水位的浸泡，令信江信瑞联圩六零腾溪段岸堤可能出现管涌，有溃堤风险。在堤坝底图缺失、江面环境复杂、现场保障条件不足的情况下，云洲智能使用中型水利无人船搭载多波束测深系统，仅2小时就完成了共计14km岸堤的管涌风险点排查，并现场快速制作出测量岸堤的水下三维形貌图，排查出五处疑似风险点，得到了江西抗洪部队指挥部的充分肯定。
▲无人船搭载多波束测深系统进行堤岸风险点排查
▲左图：本次测量起止路线 右图：无人船实际勘测成果图
▲部分测量数据结果演示
▲现场工作人员讨论研判测量数据结果
7月22-23日，位于信江西边的江西九江永修县爆发洪涝灾害，云洲智能使用小型水利无人船分别搭载单波束测深仪和侧扫声呐对当地堤坝进行地形测绘、堤岸检测作业。在紧张且有限的时间内，云洲无人船依靠高效、精准、便携的特性，快速完成了七个堤岸的勘察，采集了现场大量的水深数据和声呐图像，排查出了管涌风险点和堤岸隐患，为前线指挥人员的快速部署计划提供决策依据以及处置建议，防止溃堤，保障了地方人民生命及财产安全。
▲无人船作业的7个岸段
▲现场勘察作业
整体而言，无人船艇在堤坝防护上有重要意义，特别是在天气恶劣、水域情况不明的条件下，接收指令快速执行任务，实时回传现场数据，提前预知管涌、垮塌、溃堤等风险点，弥补传统人工巡查方式动员速度慢、缺乏有效数据和存在人员安全风险等不足，有效降低了人工劳动强度和伤亡风险。其立竿见影的工作成效，以及高效、高精度的测量技术和成果，为抗洪前线工作贡献科技力量，让抗洪抢险、防汛更科学、更安全、更快速。
