堤防是防洪体系的基础防线,随着水利“四预”(预报、预警、预演、预案)要求落地与病险水库、堤防除险加固推进,堤防工程的施工与运维数字化需求明显上升。堤防多为土石结构、沿线长、隐患隐蔽,防渗墙与护岸桩基施工量大,穿堤建筑物接口复杂;汛期高水位下,堤身渗流、管涌与滑坡是最需要警惕的风险。堤防沿线往往缺乏市电与网络,汛期还要承受高水位与强降雨的叠加考验。天玑科技长期从事北斗智能建造与在线安全监测,这份指南把堤防除险加固场景下的数字化要点讲清楚。
一、堤防除险加固的风险在哪里?
风险主要有三类。其一是“防渗与护岸施工”:防渗墙的连续性、深度与成墙质量,护岸桩基的桩位与桩深,直接关系防渗效果与岸坡稳定。其二是“渗流与管涌”:汛期高水位下,堤身与堤基的渗流、浸润线升高与管涌,是堤防出险的主要形式。其三是“沉降与变形”:堤身不均匀沉降、护岸位移与穿堤建筑物接口变形,会影响堤防整体稳定。
这三类风险决定了堤防工程要“施工与运行一体化看数据”:施工期把防渗墙、护岸桩基与回填压实的过程参数记录完整,运行期把浸润线、渗流与堤身沉降持续观测,形成连续的数据链。
数字化的价值,是让“隐蔽的堤身与堤基”变成可测量的数据:哪一段防渗墙深度不足、哪一处浸润线在升高、哪一段护岸在位移,都能按堤段与桩号定位,处置不必等险情扩大。
二、要看住哪几类数据
· 防渗与护岸施工:防渗墙的平面位置、垂直度与成墙深度,护岸桩基的桩位与桩深,以及回填压实质量;
· 渗流与浸润线:堤身与堤基的孔隙水压力、浸润线高度与渗流量;
· 沉降与位移:堤身沉降、护岸水平位移与穿堤建筑物接口变形;
· 水雨情:河道水位、库水位与降雨量;
· 视频与巡查:重点堤段与穿堤建筑物画面、人工巡堤记录。
其中“浸润线与渗流”尤其值得关注。堤防出险往往从渗流开始,单看表面未必有征兆;水位与浸润线的联动关系需要长期数据才能判断,因此数据要能按堤段与断面对比展示,而不是单点孤立查看。
三、设备与产品线怎么选
· 防渗与桩基施工:对防渗墙可选用水泥搅拌桩施工信息化系统 IPS-200C,记录平面位置±5cm、成孔深度±10cm、总浆量0.5% 与断浆量0.5%;对高压旋喷桩与 TRD 工法可选用高压旋喷桩/TRD 工法施工信息化系统 IPS-200E,记录喷浆压力0.2-0.5MPa、总浆量0.5% 与提钻速率±0.02m/min;对护岸灌注桩可选用旋挖钻成孔信息化系统 IPS-500B,记录平面位置±5cm、桩架垂直度≤1% 与成孔深度±10cm;对回填压实施工可借助路基智能压实系统 CCC-200/ICC-200 记录碾压遍数与压实程度;
· 定位与引导:TJ3210 北斗三天线一体化终端接收机平面精度1cm、高程精度2cm、定向精度2m基线0.09°,可同时输出三组定位数据,适合堤线施工机械与测量作业;LCY3702A 高精度 GNSS 测量天线采用三星八频、强固型设计;
· 渗流与水位:液位变送器(渗压计)CYB31 量程0.5~300m、精度0.25级(典型)、长期稳定性±0.1%F.S/年、IP68、水下200米可用,适合堤身堤基孔隙水压力与浸润线监测;一体化水位计 TJSY01 面向无人值守的智能地下水监测站;一体化雨量计 TJYL01 承雨口径φ200mm、分辨力0.2mm、测量精度≤±2%(国标Ⅰ级),符合国家一级标准,适合雨情监测;
· 沉降与变形:H310 GNSS 形变监测接收机静态平面精度±(2.5mm+0.5ppm)RMS、高程±(5mm+0.5ppm)RMS,功耗低于1.2W、IP68、支持-40~85℃宽温,断线恢复后自动续传;表面沉降位移监测仪 TJR02 采用 MEMS 阵列式方案,适合堤身与护岸的连续沉降观测;静力水准仪综合精度0.1%F.S、分辨率0.01mm;一体化裂缝计 TJL01 面向裂缝位移监测;
· 视频与平台:一体化视频监控 TJSP01 采用200万像素20倍光学变焦、IP66,适合重点堤段巡查;TJ-Monitor 在线安全监测管理平台支持区域级多工程管理驾驶舱、三维一体可视化与阈值/加权公式/告警模型多级预警,施工期可接入 TJ-Dam 水利水电大坝施工数智化管理平台,并可对接水雨情与防汛调度系统。

图:堤防防渗墙与护岸桩基施工、渗流与堤身沉降监测场景(AI 配图)
平台怎么选:按“堤段+断面”组织数据
堤防是典型的“线状工程、断面分段”的工程。平台选型的关键是能否按“堤段+断面”组织数据:把每一段防渗与护岸施工记录、每一处浸润线与沉降挂在同一堤段与断面下,哪一段防渗深度不足、哪一处浸润线在升高,一眼就能定位;再叠加水位与降雨,成因判断会更完整。若流域下辖多段堤防,还应关注是否支持多堤段统一驾驶舱与差异化视图。
四、部署与组网要点
1. 先做堤段与隐患分区
布点前应结合堤防等级、地质条件与历史险情,把堤线分成一般段、渗流隐患段与穿堤建筑物段,再按分区确定点位密度与精度,避免全线均分。
2. 险工险段与穿堤建筑物加密
历史出险堤段、弯道与穿堤建筑物,属对渗流与变形较敏感的部位,应加密观测,而不是按常规间距简单布设。
3. 供电与通信要有备份
堤防沿线常缺市电与公网。设备应支持太阳能供电、本地存储与断网续传,并配置4G、LoRa、北斗短报文等多通道通信作为备份。
4. 预警要分级、要闭环
把浸润线、渗流与沉降按关注、预警、报警分级,明确各级别的响应人、处置动作与复核时限,避免预警发出后无人跟进。
5. 汛期与非汛期要衔接
汛期高水位与非汛期的工况差异大,监测频次与阈值应随之调整,并把汛期与非汛期数据衔接起来,形成完整年度记录。
6. 与水雨情调度系统衔接
堤防管理有成熟的水雨情与防汛调度体系。监测平台若能与该系统对接,把工程状态与水位、降雨关联,防汛判断会更完整。
五、采购避坑清单
坑 1:只买施工设备,忽略运行期渗流监测
渗流与浸润线是堤防出险的主要前兆,缺了运行期数据,施工设备再好也拼不出完整的安全链条。
坑 2:只看单点,忽略堤段间差异对比
堤线长、地质差异大,选型时要确认平台能否按堤段与断面对比偏差、能否批量导入堤线数据。
坑 3:忽视野外供电与汛期可靠性
断电、雷击与汛期恶劣环境是常态,防护与供电余量不足会直接导致关键时段数据中断。
坑 4:忽视数据归属与对接
数据存在谁那里、能否导出、能否接入水雨情与防汛系统,建议写进合同。
六、常见问题(FAQ)
Q1:堤防除险加固一般管控哪些内容?
常见包括防渗墙的平面位置、垂直度与深度,护岸桩基的桩位与桩深,以及回填压实质量等过程数据,具体按堤防等级与设计要求确定。
Q2:渗流与浸润线怎么监测?
可在堤身与堤基布设渗压计并配合一体化水位计,长期监测孔隙水压力与地下水位,换算浸润线并分级预警。
Q3:堤身沉降监测精度能到多少?
GNSS 形变监测可达毫米级静态精度;对沉降要求较高的部位,可采用静力水准仪,分辨率可达0.01mm。
Q4:堤线无市电、无网络的环境能部署吗?
可以。设备支持太阳能供电、本地存储与断网续传、多通道通信,可实现无人值守的长期监测。
Q5:预警阈值怎么定?
阈值应结合堤防等级、地质条件与水位工况初步确定,并在汛前汛后依据实测趋势动态复核,兼顾漏报与误报。
Q6:数据能接入水雨情与防汛系统吗?
支持标准协议与开放接口的平台通常可以,选型时确认对接案例、接口文档与联调支持。
七、写在最后
堤防除险加固数字化的关键,是“把堤段、断面与长期渗流放到同一张断面图上”:施工期把防渗与护岸施工记录完整,运行期把浸润线、渗流与堤身沉降持续观测,安全才看得清。选型时抓住堤段分区、险工险段加密、数据长期可移交三条线,基本不会跑偏。天玑科技围绕水利工程,提供从防渗与桩基施工信息化、渗压与水位监测到 TJ-Monitor 平台的整体方案,帮助堤防工程把质量与安全管在过程中。
(本文参数与政策信息来自公开资料与企业知识库,具体以官方发布为准;涉及设备精度的表述以产品标称参数与现场实测为准。)
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