近日，雄安绿色水网和生命健康研究院贾沼霖教授在2025科普中国说·河北场带来演讲《水利工程的“健康管家”——边坡安全智能监测系统》。

以下是贾沼霖的演讲节选：

我们每天刷牙、洗脸、做饭、用电，其实都离不开水利工程的守护。它们就像城市的血管和心脏，让水流稳定、安全地送进千家万户。我今天要介绍的边坡预警系统，就是这些工程的安全卫士——给山坡装上“千里眼”和“顺风耳”，能在危险来临前发出预警。

要理解边坡预警，首先要知道什么是边坡。它就是大坝、河岸、水库旁那些看似结实的斜坡。别看它们外表坚固，一旦出问题，就像皮肤被划开一样，可能引发严重的滑坡灾害。2024年，全球因滑坡事故造成近5000人丧生，创历史新高。气候变化让极端天气频发，边坡安全面临更大挑战。

边坡会“生病”，大致有三个原因。

第一，自身“底子不好”。有的边坡由沙性土构成，像光滑的积木塔，容易滑动；有的由黏性土组成，看似牢固，却容易裂开；不同土层交界处，最容易出现滑坡。第二，水的破坏。地下水位升高，像给边坡底下垫了一层水垫子，土石之间压力变小，容易滑动。地表雨水渗透则让土变得松软，像干面包被泡软，轻轻一捏就碎。第三，外力冲击。地震、施工堆载等都会让边坡受到扰动，出现裂缝和塌方。

要防止这些问题，传统人工巡查既慢又难，而边坡预警系统，就是为山体装上了一张精密的灾害雷达网络。它分为四个部分：感知层、传输层、分析层和预警层。

（图片来源于贾沼霖PPT）

感知层相当于神经末梢，在坡体上布满“眼睛”和“耳朵”。GNSS传感器能监测毫米级位移，土壤传感器能感知压力和含水量变化，雨量计、风速仪随时记录天气数据。在三峡大坝周围，就布设了500多个这样的监测点，形成无死角的安全网。

传输层则像信息高速公路，通过无线、有线通信或北斗卫星短报文系统，把监测数据实时传回中枢。

分析层是“大脑”，AI会根据大量历史数据和数值模型，判断边坡是否异常，甚至模拟未来风险。

预警发布层负责把信息传递给管理部门，通过短信、广播、声光报警等方式发出蓝、黄、橙、红四级预警，并自动生成应急处置建议。如黄色预警就表示这个区域要增加巡查频率，而对于红色预警区域就需要立即启动预案。

从收集数据到传递数据，再到分析数据、发布预警，系统形成了一个完整的工作闭环，并向智能化和自适应升级，让预警更加精准高效。

这个系统已经在很多真实场景中立下大功。

2025年6月宁夏暴雨，水位涨高，一处灌区渠道的衬砌板缝隙突然变大，这是滑坡要发生的信号。预警系统第一时间捕捉到异常，管理人员迅速加固防护，守住了30万亩农田和几百户村民的安全。

装在衬砌板缝隙的位移传感器和渠道旁边的雨量计，就像给渠道装了一支随时能测体温的体温计，一发现体温异常就报警，特别适合在农村的中小型水利工程里推广，成本不高，效果却特别好。

另一个案例来自广西百色的升船机工程。那里的边坡高达160米，比50层楼还高。2024年施工期间，雷达发现几乎肉眼难辨的缝隙正在扩大。项目部立刻停工并疏散人员，最终在无人机监测和AI分析的帮助下，及时制定加固方案，避免了重大事故。

还有2008年汶川地震后的唐家山堰塞湖，滑坡形成的坝体随时可能垮塌。边坡监测系统通过几十套传感设备，像给大坝做心电图，实时监控位移曲线，为指挥部提供了最关键的科学依据，成功避免了灾难。

这些案例告诉我们，边坡灾害并非突发，而是一个慢慢变形到溃败的过程。从出现裂缝到全面垮塌，可能经历数小时到数周。预警系统的意义就在于争取时间：现在的传感设备5至30分钟更新一次数据，从异常出现到发出警报，只需不到半小时。从传感器发出数据，到智能系统自动识别危险、最后做出警报决策，只需要15分钟。

预警时间并非越长越好，因为过度提前预警，可能导致“狼来了”的效应。系统还能根据历史案例计算最合适的预警时机，既不抢跑，也不迟到，让预警既准确又高效。

未来的边坡预警系统，将从发现危险进化到预测危险。感官网络会从点状监测发展为全域覆盖，从“听诊器”演变成覆盖全域的神经网络。智能大脑也将从辅助分析者变为决策者。它通过人工智能学习大量的案例，能在险情发生前自动推演场景、生成分级处置方案，并在紧急情况下发布直观简洁的命令，让人们在最短的时间里采取最快的行动。

作为水利工程的安全医生，边坡预警系统让我们学会了用更聪明，更温柔的方式和自然相处，不再和滑坡硬碰硬，而是提前预知、科学应对，在人与自然之间找到平衡。

策划制作

演讲人丨贾沼霖 雄安绿色水网和生命健康研究院教授

责编丨艾静

审校丨徐来、林林

来源: 科普中国说

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