害堤动物隐患灾害机理与数字孪生防治方案

一、核心机理

害堤动物（以白蚁为主）隐患的核心致灾机理是洞穴网络形成引发的渗流捷径与局部失稳，具体演化过程如下：

1.洞穴网络构建：害堤动物在堤身内挖掘形成复杂的洞穴网络，破坏堤身土体的连续性与完整性；

2.渗流捷径形成：洞穴网络成为天然的渗流通道，水流在水力梯度作用下沿洞穴快速渗透，加速堤身土体饱和软化；

3.局部失稳-塌陷：洞穴网络导致堤身土体受力不均，形成应力集中区域；同时，渗流携带土颗粒扩大洞穴规模，使周边土体失去支撑，在自重与水压力作用下发生局部坍塌，严重时引发堤身整体失稳。

致灾链条可概括为：洞穴网络构建 → 渗流捷径形成 → 土体软化/洞穴扩大 → 局部失稳 → 塌陷 

二、灾害机理与技术映射关系

针对害堤动物隐患“隐蔽性强、演化缓慢”的特征，构建“洞穴识别-演化监测-孪生预警”数字孪生防治体系，实现对致灾机理各环节的精准管控，具体映射关系如下：

1.洞穴网络识别：全航空瞬变电磁（ATEM）+ 无人机巡查核心作用：ATEM 探测堤身内部洞穴网络形成的低阻异常区（洞穴内空气或积水与周边土体的电阻率差异），精准定位洞穴的分布范围、深度及连通性；无人机巡查识别堤身表面的蚁丘、蚁道出口等活动痕迹，为地下洞穴定位提供线索。数字孪生映射：基于探测数据构建堤身-洞穴网络三维孪生模型，将隐蔽的洞穴网络可视化，明确其与堤身关键部位（如防渗体、堤顶）的空间关系。

2.演化监测：电阻率监测 + 渗压监测核心作用：电阻率监测实时跟踪洞穴周边土体饱和度变化，反映渗流捷径的形成与扩展；渗压监测捕捉渗透压力变化，预判洞穴扩大引发的局部失稳风险。数字孪生映射：将时序监测数据输入渗流-土体稳定性耦合孪生模型，动态推演洞穴网络扩展、渗流强度变化对堤身稳定性的影响，量化风险演化速率。

三、孪生意义

害堤动物隐患的数字孪生防治方案，核心意义在于将“生物扰动”这一传统防控体系中难以量化的因素，纳入工程孪生模型进行可视化与量化分析，是传统堤防防控体系的重大升级。通过孪生模型可精准识别洞穴网络的隐蔽分布，动态监测其演化过程，预判塌陷风险，为靶向灭蚁、洞穴回填等处置措施提供精准依据，有效阻断“洞穴网络-渗流捷径-塌陷”的致灾链条，填补了生物扰动类隐患精准防控的技术空白。

总体结语

堤身、堤防背水侧、堤岸防护工程、堤防与建筑物结合部、穿堤建筑物、害堤动物六类堤防隐患，虽外在表现形式各异，但在数字孪生体系中可统一抽象为结构缺陷—渗流通道—力学响应—灾害显现的共性演化问题。

这一共性规律为堤防安全防控提供了统一的技术思路：以全航空瞬变电磁为代表的深部感知技术为核心钥匙，打通“隐蔽缺陷识别-演化过程监测-灾害风险预警”的全链条管控；依托数字孪生模型实现对各类隐患致灾机理的可视化、量化与推演，将传统的“事后抢险”转变为“事前预测、精准干预”。通过六类隐患数字孪生防控方案的协同应用，构建全域、全生命周期的堤防安全数字孪生体系，可实现对堤防风险的系统性管控，从根本上提升堤防安全保障能力，守住防洪工程关乎生命与安全的底线。