湖南突破长江崩岸预警技术瓶颈 构建"空天地水"立体监测体系

长江岸线绵延数千公里,一旦发生岸坡崩滑,往往突发性强、影响范围广、处置窗口短,不仅威胁堤防和沿岸设施,还会对航道、取水口和沿江居民生产生活造成连锁影响。 长期以来,崩岸监测面临一个现实难题:岸坡失稳往往源自水下冲刷、土体结构变化等隐蔽过程,传统手段难以连续获取高精度水下地形数据,导致风险研判滞后、预警难以前置。 湖南理工学院张国云教授团队针对这个问题开展攻关,瞄准崩岸预警中"看不见、测不准、判不快"的关键难点。他们依托"三维重建与智能应用技术"湖南省工程研究中心,与地方共建"智慧水安全"研究团队,形成了从观测、建模到决策支持的系统化解决方案。 崩岸风险难以及时捕捉的核心原因于数据链条不完整、时空尺度不匹配。岸坡稳定性受来水来沙、河床冲淤、船行波浪、岸坡岩土结构、工程活动等多因素影响,且变化特点是渐进与突变交织。缺少水上水下一体、连续更新的高精度三维底座,就难以准确识别"由量变到质变"的临界信号。 针对这一问题,团队提出"空天地水"一体化立体监测体系,融合无人机激光雷达、多波束水下声呐、卫星遥感等多源数据,打通从空中、地面到水下的观测链路,实现对长江岸坡的全维度三维形变感知。特别是在水下地形获取上,团队引入多波束探测技术并进行创新适配,解决了内河复杂水文条件下高密度点云数据获取与处理的难题。经过现场反复试验,团队攻克了大尺度点云拼接、质量控制与三维重建等关键环节,绘制出长江湖南段163公里岸线的水下三维"全景图",为风险识别提供了可持续更新的数字底座。 数据"看得全"之后,预警"判得快"成为下一个关键。科研团队开发了自学习预警模型,使系统能够对岸坡形变数据进行连续分析,捕捉失稳前兆信号。当风险特征达到阈值或呈现异常演化趋势时,系统自动触发预警,并联动数据库与分析模型形成处置建议,生成包含工程物料清单等要素的应急方案,推动防灾治理从"被动抢险"向"主动预警、精准防治"转变。 这项技术的意义不仅体现在单点工程上,更为大江大河岸线风险管控提供了可复制的技术范式。该技术已入选水利部《2025年度水利先进实用技术重点推广指导目录》,并在长江湖南段投入示范应用。2024年汛期期间,系统多次对潜在崩岸风险发出提示,为有关部门提前采取防护措施提供了重要支撑。对沿江地区而言,预警时间的提前意味着治理成本的降低和社会风险的可控,有助于提升防汛减灾的科学化、精细化水平。 业内普遍认为,河道岸线治理正从单一工程加固向"监测—评估—预警—处置—复盘"闭环管理演进。下一步,对应的技术仍需在多源数据标准化、模型泛化能力、极端水文情景下的稳定运行以及与现有水利信息平台的协同联动等持续完善。同时应结合河势演变规律与工程治理经验,推动预警指标体系与处置预案更贴近一线需求,形成"风险识别更早、措施匹配更准、资源调度更快"的综合能力。

长江崩岸预警技术的突破充分说明了科技创新在防灾减灾中的重要作用;湖南理工学院团队将多学科、多技术融合应用,将传统水利工程与现代信息技术相结合,不仅解决了实际问题,更为同类灾害防治提供了可借鉴的思路。随着该技术的推广应用,必将更提升我国大江大河的防灾减灾能力,为人民生命财产安全提供更加坚实的科技保障。