尾矿库监测
我们利用卫星InSAR提供尾矿库(尾矿坝)监测:在整个资产组合的尾矿库(TSF)范围内测量坝体、坝基及周边地表的形变。我们的工作为运营方、责任工程师和监管机构提供覆盖整个场地的重复观测记录,展示设施及其周边地面从卫星存档中最早的影像至今的运动情况。
InSAR的应用价值
| 设施要素 | InSAR可探测的内容 |
|---|---|
| 尾矿坝坝体 | 坝顶和下游坡的沉降及向下游的位移 |
| 坝基与坝肩 | 不均匀沉降和剪切带蠕变 |
| 库区与滩面 | 干燥或已覆盖尾矿的固结沉降 |
| 已闭库与历史遗留设施 | 无仪器之处的长期运动 |
坝体与坝基变形监测
尾矿坝在多年间逐级加高,其坝基随荷载增加而固结、蠕变或弱化。坝顶、下游坡或坝脚的运动往往发展缓慢,并且早在出现任何可见迹象之前就已开始。在雷达几何和地表条件允许之处,卫星InSAR可沿坝体及周边地表提供测量,无需在结构上安装仪器,并获取密集测量点,而测斜仪和测量棱镜只能提供少数几个点位。雷达存档可追溯数年,因此我们能够重建监测开始前坝体的变形表现,并将长期存在的固结与新出现的趋势区分开来。
快速溃坝可能在一个卫星重访周期内发生。对于溃坝前的最终预警,现场仪器仍然不可或缺。InSAR提供的是大范围背景和长期趋势,帮助责任工程师确定哪些区域需要进一步详细调查。
资产组合监测与GISTM要求
《全球尾矿管理行业标准》(GISTM)强调对每一座设施(包括停用和已闭库的设施)开展持续的监测和监督,作为全面、综合监测体系的一部分。地面仪器覆盖已经安装了仪器的设施。在具备合适雷达观测条件的情况下,卫星InSAR可将这种监测扩展到公司的整个资产组合,采用同一处理链和相同的测量定义,使企业大坝安全团队能够比较各场地、确定监测优先级,并证明每一座设施都处于观测之中。由于数据独立于运营方,该记录也可为审查人员和监管机构提供独立的客观依据。
已闭库与历史遗留设施
许多长期风险最高的设施根本没有任何仪器。在几乎没有或完全没有历史地面监测资料之处,卫星InSAR评估它们的价值尤为突出。历史存档使我们能够确定一座已闭库的设施在过去数年中是否发生过可测量的形变,或者是否正在发生缓慢运动;随后的监测方案可在设施责任期内以较低成本持续观测。同样的方法也适用于通过并购获得、仪器记录不完整或已丢失的设施。
尾矿库监测方案的交付成果
尾矿库监测方案交付坝体、库区、坝基及周边地面的速率图;每个测量点的位移时间序列,使运动可在单个坝段或坝肩上读取;在观测几何和假设条件合适时给出垂直和东西向分量;以及为大坝安全审查、责任工程师和监管机构撰写的解译报告。我们根据场地选择雷达波段:Sentinel-1的C波段用于频繁重访的大范围覆盖,TerraSAR-X或COSMO-SkyMed的X波段用于获取单座构筑物的精细细节,ALOS-2的L波段用于设施周边植被会削弱信号的区域。成果以GIS图层形式提供,随新的卫星影像获取而更新,并可通过设定的运动阈值接入触发行动响应计划(TARP)。
为何选择卫星InSAR进行尾矿库监测
卫星InSAR无需进入坝体现场,可同时覆盖整个资产组合中的设施,并依托多年存档,这是任何新安装的仪器都无法比拟的。正在排放尾矿的湿滩面可能使雷达信号失效,因此我们将InSAR视为对孔隙水压力计和现场仪器的补充而非替代。我们的小基线处理可改善植被覆盖和部分复垦地面上的测量覆盖,而永久散射体方法在这些区域会失去覆盖;每个速率值均附有相应的误差估计。我们的方法建立在发表于国际遥感期刊的同行评审研究之上。可提供GNSS集成、对其他供应商结果的独立验证以及独立复核。尾矿库监测既是我们矿山监测服务的一部分,也可作为监测服务单独提供。
常见问题
InSAR能在尾矿坝上探测到哪些运动?
坝顶和下游坡的缓慢沉降及向外位移、坝基和坝肩的不均匀沉降,以及库区的固结;测量覆盖设施的大片区域,而不仅限于少数仪器位置。
卫星监测是否满足GISTM的监测要求?
不能单独满足。该标准要求建立全面、综合的监测体系;卫星InSAR可在资产组合内各设施上提供独立、重复的变形记录,与该标准同样要求的现场仪器配合使用。
InSAR能否监测正在排放尾矿的湿滩面?
无法可靠监测。水和新排放的尾矿浆会以不可预测的方式散射雷达信号。坝体、坝基、坝肩以及干燥或已覆盖的区域可以很好地测量;活动滩面由现场仪器覆盖。
你们能否监测多年前已闭库的设施?
可以。即使那里从未安装过仪器,卫星存档也能让我们重建过去数年的运动;此后还可根据需要持续观测该设施。
运动多久报告一次?
结果随新的卫星影像获取而更新。观测频率取决于卫星覆盖范围、轨道、采集计划和数据可用性,采用多种观测几何或多个卫星星座可提高有效观测频率。这适合InSAR所跟踪的缓慢发展的运动;临近溃坝的预警仍由相应的现场仪器承担。
尾矿库监测的主要方法有哪些?卫星InSAR起什么作用?
孔隙水压力计、测斜仪、测量棱镜、地基雷达和巡检测量的是已安装仪器的设施上的特定点位。卫星InSAR补充的是整个设施的地表形变、可追溯至仪器安装之前多年的记录,以及对资产组合内每一座设施采用的同一方法。它是对责任工程师现有监测仪器的补充。
一个方案能否监测资产组合内的所有尾矿库?
可以。卫星覆盖不限于已安装仪器的场地,因此一家运营商的所有设施,包括已闭库和历史遗留设施,在雷达观测条件合适的情况下都可以用同一方法、同一报告格式和同一审查周期进行监测。
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