作者：科学作家Aaron Sidder

2022年8月3日

为了研究中国三峡水库沿线的一处滑坡，研究人员在现场布设了光纤传感器，来监测地下温度、湿度和应变。

水库为本地社区提供储水调水、水力发电和观光游览等服务。然而，水库的建设会显著改变当地的地质条件，并带来不可预测的危害，尤其是滑坡灾害。掌握库岸滑坡的诱发因素，对于确保水库基础设施稳定运行和公共安全至关重要。

在最近一项研究中，44118太阳成城集团朱鸿鹄教授团队引入了一种新的光纤神经系统(FONS)，来监测和研究水库滑坡。作者们设计研发了这一系统，并在中国三峡库区一处古滑坡——藕塘滑坡进行了现场布设和示范应用。该滑坡的体积超过1.17亿立方码(即9000万方)，每年位移达4到20英寸(即100-500毫米)。该系统可获取厘米级的实时、高空间分辨率数据。

中国的三峡水库（如上图所示）坐落于长江干流，它在提供水力发电的同时，也带来了一系列地质灾害问题。位于库区斜坡上的藕塘古滑坡是一个全新的地下监测试验场，为研究库区滑坡成因及诱发因素提供了实时的数据。图片来源: Le Grand Portage/Wikimedia, CC BY 2.0

这一光纤神经系统为每个监测参量(包括地下温度、湿度和应变)配置单独的光缆。所有光缆绑扎为一束后，置于一个直径为4英寸(即110毫米)、深度为131英尺(即40米)的钻孔中。该系统安装完成后，将地下监测信息通过无线方式传输到地表的数据服务器，使得研究人员能够监测滑坡运动、水分迁移和泥沙淤积等过程。

作者们利用系统采集的数据，确认了坡体后缘的主滑面和次级滑面。作者们还断定，相对于同等雨量的均匀降雨，短时高强降雨对滑坡变形的影响更为显著。这一发现与关于降雨和滑坡变形关系的常规认识有所不同。

这一系统为滑坡的综合灾害监测开辟了新的可能性，为掌握水库滑坡的热-水-力成因、诱发因素和灾变机制提供了重要的见解。在未来的应用中，我们还可以结合卫星遥感、航空测量和地面监测来全面考察地质灾害。

以上内容英文原文发表于AGU Eos Research Highlights，中文翻译经论文作者审订。

原文链接：

https://eos.org/research-spotlights/fiber-optics-open-new-frontier-for-landslide-monitoring