堤坝工程白蚁危害全时智能监测系统应用分析

2023-09-14刘安明

中国水利 2023年15期

刘安明，刘强

（重庆市友利水利工程白蚁防治研究所，401120，重庆）

千里之堤，溃于蚁穴。长期以来，白蚁危害一直是河道堤防、水库大坝等水利工程出现渗漏、跌窝甚至垮坝、溃堤等险情的诱发因素之一，是水利工程安全的重大威胁。随着数字化、智能化技术的发展，白蚁防治技术不断升级换代，为白蚁防治工作提供了针对性、实用性、有效性更强的监测、预警、防治手段。为实现水利工程“互联网+白蚁防治＋智能化+可视化+一体化”白蚁综合治理目标，重庆市友利水利工程白蚁防治研究所研发了“全时智能白蚁监测系统”，该系统可实时高效精准发现白蚁隐患，实现“治小、治早、治住”，降低白蚁危害风险。

一、研发背景

传统的白蚁危害防治方法主要分为物理方法、化学方法和生物方法。物理方法包括人工挖巢法、熏烟熏蒸法、砂砾屏障法、不锈钢网屏障法等，费工费力，且可能破坏堤坝原有结构；化学方法包括药物灌浆法、埋设诱饵包和毒饵诱杀法等，常采用除虫菊酯类、吡唑类、苯甲酰基脲类等药剂进行白蚁灭杀，存在污染土壤及环境的风险；生物方法则主要依靠蜘蛛、青蛙、蟾蜍、穿山甲、食蚁兽等白蚁天敌进行白蚁防治，难以实现高效、长效灭杀，且无法与信息化监测手段相结合，不适宜大规模推广。传统白蚁灭杀方法均存在一定的局限性。

二、堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统

堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统是基于生物学和物联网等技术，集监测、预警、防治等功能于一体的新型智能化白蚁防治系统。系统能够全天候实时探测白蚁活动踪迹，对收集到的异常信号进行计算、分析、研判后，发出白蚁活动报警信息并通过计算机、手机等可视化方式通知白蚁防治技术人员。

1.技术原理

通过在需要进行白蚁防治的堤坝工程区域土壤等周围环境中安装白蚁监测装置，并借助饵料吸引白蚁。当活动的白蚁进入监测范围，会引起电阻率变化，进而触发监测装置产生信号，信号通过射频识别（RFID）技术，利用互联网直接发送到计算机监控平台。白蚁防治人员通过PC 端及移动终端接收计算机监控平台发送的信号，赶到现场查看，确认有白蚁进入后投放灭治饵剂或采用其他措施进行灭治（图1）。

图1 白蚁全时智能监测系统技术原理

2.系统构成

系统主要由智能监测装置和智能监测平台两部分组成。监测装置包含监测饵站、智能监测端、监测饵料、地下型饵剂（图2）。工作人员通过读取、分析数据，可实时掌握监测点数量、白蚁侵入情况、系统故障、监测端电压、监测点信号发送、监测点维护等监测系统运行状态。

图2 白蚁全时智能监测系统监测装置

3.技术优势

白蚁全时智能监测系统将白蚁防治工作的数据、功能、全流程管理整合为一体，监测数据实时传输到系统后台，授权用户通过手机App和PC端可以实时在后台监测施工项目以及分布在各个区域内的装置情况，根据后台反馈的异常情况进行处理，既提高了防治工作的效率，又可实现全省、多市（区、县）白蚁防治“一体化”集中管理。

三、应用实例

1.系统应用水库工程概况

重庆市向阳水库始建于1966年，地处潼南区龙形镇丁坝村，是一座以灌溉为主，兼顾养殖、防洪等功能的小（1）型水库。向阳水库大坝为土石混合坝，最大坝高25.2 m，坝顶高程321.11 m，坝顶宽6 m，坝轴线长95.6 m。

2022年年初，对向阳水库常年蓄水位以上至外坡浸润线以上的坝体以及周边环境进行全面普查，发现坝内坡左端、坝外坡左端以及坝顶有大量蚁路、泥被以及白蚁蛀蚀物，水库周边植被与坝体连接处也发现多处白蚁危害痕迹。经初步判断，向阳水库白蚁危害等级为Ⅰ级。

2.系统设置情况

2022年6月5日，对大坝坝顶两侧绿地、浸润线以上位置，从南到北方向以5 m为间距，设置堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统。背水坡设置3 排，每排间距4 m，第1排距坝肩4 m；迎水坡设置1排，距坝肩1 m。安装时，首先用移动式钻机钻孔，孔直径60 mm，深度300 mm，将放置有监测端和监测饵料的监测饵站放入孔内，共放置56套，并逐一编号（图3）。

图3 水库白蚁监测点设置（红色标点表示部分设置点位）

3.监测效果分析

（1）白蚁监测装置准确性

堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统设置以来，报警的装置累计有8个，经检查，装置内均诱捕到了黑翅土白蚁。进一步对所有监测装置进行开盖检查，不存在发生白蚁侵入但监测装置未报警的情况。

（2）白蚁治理效果分析

对于诱捕到白蚁的点位，工作人员投放饵剂，并每周进行1次检查。若饵剂被取食，则继续添加，直至饵剂不再被取食。最后1 次投放饵剂后，若白蚁不再取食时间达到30 d，则认为白蚁灭治完成。

图4为监测装置逐月报警数，可以看出，截至2023年5月，大坝中未监测到白蚁活动迹象。

图4 监测装置报警数量统计

从监测装置安装到装置报警的间隔时间称为报警时长（d），是智能型监测系统的一个重要性能指标。其中最短报警时长能在一定程度上反映监测装置的灵敏度，报警时间越短，装置越灵敏；最长报警时长，则反映监测装置在野外埋设后的有效使用时长。在本项目中（详见表1），最短报警时长仅17 d，最长报警时长为254 d，装置体现出较高的灵敏度和较长的耐久性。值得注意的是，在通常认为白蚁活动强度最低的季节（1 月和2 月），装置也及时监测到白蚁活动信息。

表1 向阳水库大坝全时智能监测装置诱捕白蚁的报警时长

各监测点位的白蚁灭治时长和投药量如表2所示，平均时长为101 d，平均投药量135 g。结果表明，装置能够高效、快速实现白蚁灭治。

表2 向阳水库各监测点位白蚁灭治时长及投药量

4.效益成本分析

向阳水库大坝白蚁监测项目共安装56套全时智能监测装置，3年总费用约68 500元（表3）。每个智能监测装置的安装日期、维护记录、安装位置、报警异常日期等详细记录可通过全时智能监测系统进行查询，能更有效做好项目管理，有助于项目数据分析，减少人工统计分析及资料成本。通过长期监测精准灭治，达到有效灭治白蚁效果。

表3 向阳水库白蚁防治工程费用（采用全时智能监测装置）

通过分析对比（表3、表4），安装堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统，可以节省人力、物力，尤其是大幅度减少了报警前人工大面积检查、普查的工作量，而且精准度高，白蚁入侵后报警率高达99%以上，减少人工漏查漏报。

表4 向阳水库白蚁防治工程费用（采用常规白蚁防治方式）

采用堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统治理和预防堤坝工程白蚁危害，是近几年我国白蚁防治领域重大技术突破，该技术集白蚁预防与灭治为一体，具有操作简便、防治效果好、对水源和环境无污染等特点，是虫害综合管理（IPM）技术在我国白蚁侦测、预警、防治、控制中的具体应用。目前，我国江苏（苏州、如皋）、安徽（合肥、安庆）、湖南（郴州）、四川（泸州）、浙江（宁波）、河南（小浪底）、广西（巴马）多地堤坝工程均有采用堤坝工程全时智能白蚁危害监测系统进行堤坝白蚁治理和防护的案例。其中，湖南（郴州）、安徽（合肥）、四川（泸州）、江苏（苏州、如皋）应用了本项目采用的智能监测系统。