接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種泥石流監(jiān)測(cè)裝置、系統(tǒng)，特別是設(shè)及一種接觸式泥石流運(yùn)動(dòng) 參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置、系統(tǒng)，屬于災(zāi)害監(jiān)測(cè)、泥石流防治工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥石流是一種典型的固液兩相介質(zhì)，具有超強(qiáng)的流動(dòng)特性和巨大的破壞能力，通 過掩埋和直接沖擊作用等方式對(duì)沿程或堆積區(qū)內(nèi)各類構(gòu)筑物造成破壞，是山區(qū)典型的地質(zhì) 災(zāi)害類型。泥石流的減災(zāi)措施主要可分為工程措施與監(jiān)測(cè)預(yù)警/預(yù)報(bào)兩大類，其中監(jiān)測(cè)預(yù) 警/預(yù)報(bào)由于可W有效降低災(zāi)害損失因而是現(xiàn)階段泥石流減災(zāi)中最有效的措施。
[0003] 現(xiàn)有泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有3類：第1類是基于含水量（孔隙水壓力） 監(jiān)測(cè)的泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)。該類技術(shù)是通過在泥石流溝道內(nèi)多處設(shè)置含水量、孔隙水壓 力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泥石流松散固體物源含水量與孔隙水壓力的變化；第2類是基于視頻 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的泥石流預(yù)警技術(shù)。該類技術(shù)通過在泥石流形成區(qū)、流通區(qū)內(nèi)設(shè)置視頻監(jiān)測(cè)點(diǎn)直 接監(jiān)測(cè)溝道內(nèi)泥石流的形成和運(yùn)動(dòng)；第3類是基于地聲（次生）監(jiān)測(cè)的泥石流預(yù)警技術(shù)。 該類技術(shù)通過監(jiān)測(cè)泥石流在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的振動(dòng)或次生。對(duì)泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)的目的 均是為最終實(shí)現(xiàn)泥石流災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警。
[0004] 從泥石流災(zāi)害預(yù)警實(shí)踐看，上述現(xiàn)有技術(shù)均存在不同的技術(shù)缺陷。第1類技術(shù)中， 由于泥石流流域內(nèi)不同位置處的含水量和孔隙水壓力可能都不同，要確定泥石流含水量或 孔隙水壓力臨界預(yù)警闊值技術(shù)手段復(fù)雜，因此較難應(yīng)用于工程實(shí)踐；第2類技術(shù)中，由于泥 石流發(fā)生時(shí)都是暴雨期間或晚上，從視頻根本觀察不到泥石流，因而預(yù)警/預(yù)報(bào)方法的實(shí) 用性較低；第3類技術(shù)中，由于易于將泥石流產(chǎn)生的振動(dòng)（次生）信號(hào)與外界干擾產(chǎn)生的振 動(dòng)（次生）信號(hào)混淆而導(dǎo)致誤報(bào)，因此大規(guī)模推廣應(yīng)用較受限。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供一種接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其技術(shù) 方案如下：
[0006] 接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，包括柱狀監(jiān)測(cè)粧；柱狀監(jiān)測(cè)粧通過其下部區(qū)域 固定在泥石流溝道底床中，柱狀監(jiān)測(cè)粧上部區(qū)域布置參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器，參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器分 別通過信號(hào)傳輸線路與信號(hào)采集裝置聯(lián)接；其特征在于：
[0007] 所述監(jiān)測(cè)傳感器包括超聲波泥位傳感器、沖擊力傳感器、加速度傳感器；
[0008] 所述超聲波泥位傳感器布置在沖擊力傳感器上方；所述加速度傳感器布置在柱狀 監(jiān)測(cè)粧上部區(qū)域內(nèi)部。
[0009] 上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置是一種固定在泥石流溝道底床中的監(jiān)測(cè)裝 置。監(jiān)測(cè)裝置W柱狀監(jiān)測(cè)粧為主體及支撐固件。柱狀監(jiān)測(cè)粧下部固定在泥石流溝床中，上 部出露在溝床底面W外。在柱狀監(jiān)測(cè)粧上部布置有多種參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器，參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器 分別通過信號(hào)傳輸線路與信號(hào)采集裝置聯(lián)接，共同構(gòu)成接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置的 數(shù)據(jù)采集固件。監(jiān)測(cè)傳感器包括超聲波泥位傳感器、沖擊力傳感器、加速度傳感器。其中， 加速度傳感器布置在柱狀監(jiān)測(cè)粧上部區(qū)域，其下依次布置超聲波泥位傳感器與沖擊力傳感 器。
[0010] 一般地，超聲波泥位傳感器距離泥石流溝道底床地面高度為h，h>D，D是泥石流 溝道內(nèi)最大泥深，具體可設(shè)計(jì)為h= 1.5m+D。沖擊力傳感器包括自下向上布置的下位沖 擊力傳感器、中位沖擊力傳感器、上位沖擊力傳感器，分別距離泥石流溝道底床地面高度為 hi、hg、hg，h3<D。具體可設(shè)計(jì)為h1= 0. 5m~1.Om、h2= 1.Om+h1、h3= 2.Om+h1。加速度 傳感器布置在距離泥石流溝道底床地面高度為^位置處。
[0011] 上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)采集固件是整合沖擊力、振動(dòng)、加速 度、速度W及位移、應(yīng)變計(jì)等傳感器與數(shù)據(jù)采集于監(jiān)測(cè)鋼管內(nèi)形成的綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。柱 狀監(jiān)測(cè)粧的高度可首先在調(diào)查確定泥石流溝道最大泥深D和爬高的基礎(chǔ)上確定。泥石流發(fā) 生后，泥石流沖擊柱狀監(jiān)測(cè)粧，使其產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力與變形響應(yīng)。相關(guān) 結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)通過傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0012] 為保證接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置可W有效固定在泥石流溝床中，作為支撐 固件的柱狀監(jiān)測(cè)粧通常采用加工為鋼結(jié)構(gòu)（鋼管粧、型鋼等）或鋼筋混凝±結(jié)構(gòu)（粧或 柱），下部區(qū)域通過鉆孔或人工開挖等方式進(jìn)行施工，埋設(shè)在泥石流流通區(qū)溝道內(nèi)足夠深度 處，W保證支撐固件能承受泥石流的持續(xù)沖擊。為便于柱狀監(jiān)測(cè)粧安裝施工，柱狀監(jiān)測(cè)粧可 拆分為上、下兩部分構(gòu)件，兩部分間采用可拆卸靜聯(lián)接。下部分構(gòu)件首先埋置在溝床中，上 部分構(gòu)件上首先布置各參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器、信號(hào)采集裝置及信號(hào)傳輸線路，再通過法蘭連接、 卡輸式連接、螺紋連接等方式將上、下兩部分構(gòu)件聯(lián)接。
[0013] W上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置為基礎(chǔ)，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種接觸式泥 石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：
[0014] 一種利用上述監(jiān)測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)的接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包 括接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置、上位控制中屯、；所述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置 還包括與信號(hào)采集裝置聯(lián)接的信號(hào)傳輸裝置；信號(hào)傳輸裝置與上位控制中屯、通過無線信號(hào) 通信。
[0015] 進(jìn)一步地，上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝 置的超聲波泥位傳感器距離泥石流溝道底床地面高度為h，h= 1. 5m+D，D是泥石流溝道內(nèi) 最大泥深；所述沖擊力傳感器包括自下向上布置的下位沖擊力傳感器、中位沖擊力傳感器、 上位沖擊力傳感器，分別距離泥石流溝道底部地面高度為hi、h2、hs，hi= 0. 5m~1.Om、h2 =1. 0m+hi、h3= 2.Om+h1，ti3<D;所述加速度傳感器布置在距離泥石流溝道底部地面高度 2D 為^位置處。
[0016] 進(jìn)一步地，上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝 置至少有二個(gè)，安裝在泥石流流通區(qū)溝道內(nèi)，是如下二種排列結(jié)構(gòu)之一：
[0017] 二級(jí)排列結(jié)構(gòu)，安裝在泥石流溝道面積小于5Km2或主溝長(zhǎng)度小于2Km的泥石流溝 道中：
[0018] 縱向結(jié)構(gòu)：沿泥石流溝道方向有二排接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，各排間距 Li；
[001引橫向結(jié)構(gòu)；
[0020] 當(dāng)泥石流溝道平均寬度B《50m，沿泥石流溝道方向每排有一個(gè)接觸式泥石流運(yùn) 動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，或
[0021] 當(dāng)泥石流溝道平均寬度B> 50m，沿泥石流溝道方向每排等間距有=個(gè)接觸式泥 石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置；
[0022] S級(jí)排列結(jié)構(gòu)，安裝在泥石流溝道面積大于5Km2或主溝長(zhǎng)度大于2Km的泥石流溝 道中：
[0023] 縱向結(jié)構(gòu)；沿泥石流溝道方向有=排接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，各排間距 L2;W及
[0024] 橫向結(jié)構(gòu)；
[00巧]當(dāng)泥石流溝道平均寬度B《50m，沿泥石流溝道方向每排有一個(gè)接觸式泥石流運(yùn) 動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，或
[0026] 當(dāng)泥石流溝道平均寬度B> 50m，沿泥石流溝道方向每排等間距有=個(gè)接觸式泥 石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置。
[0027] 上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置采集 泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)由信號(hào)傳輸裝置將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至上位控制中屯、，由上位控制中 屯、對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算分析，并根據(jù)運(yùn)算分析結(jié)果確定泥石流災(zāi)害發(fā)生危險(xiǎn)程度，選擇發(fā) 出泥石流災(zāi)害預(yù)警信號(hào)。
[0028] 根據(jù)泥石流溝道面積或主溝長(zhǎng)度不同，上述接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要 在泥石流溝道中布置不同數(shù)量的泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，組成二級(jí)布置方式或=級(jí)布置 方式。
[0029] W位于同一溝道橫斷面上的接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置為一排，當(dāng)泥石流溝 道面積小于或等于5Km2或主溝長(zhǎng)度小于或等于2Km的泥石流溝道時(shí)，采用二級(jí)布置方式， 具體是沿泥石流溝道方向布置二排泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，排間距Li，通常Li= 50m~ 100m。當(dāng)泥石流溝道面積大于5Km2或主溝長(zhǎng)度大于2Km的泥石流溝道時(shí)，采用=級(jí)布置方 式，具體是沿泥石流溝道方向布置=排泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，各排間距相等或不相等， 通常取值在L2= 50m~100m范圍內(nèi)。在二級(jí)或S級(jí)布置方式中，每一排接觸式泥石流運(yùn) 動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置的布置方式（即在泥石流溝道橫向上的布置）是，當(dāng)泥石流溝道平均寬度 B《50m時(shí)，沿泥石流溝道方向每排布置一接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，或者當(dāng)泥石流 溝道平均寬度B> 50m時(shí)，沿泥石流溝道方向每排等間距布置S接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān) 測(cè)裝置。通常，參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置布置在泥石流溝道的中屯、線上。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是；（1)本實(shí)用新型提供了一種接觸式泥石 流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置系統(tǒng)能夠高效獲取泥石流動(dòng)力參數(shù)綜合數(shù)據(jù)，提供泥石流運(yùn) 動(dòng)過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵性動(dòng)力參數(shù)。（2)W該接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置為主體結(jié) 構(gòu)的泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可布置在泥石流溝道中，可切實(shí)根據(jù)溝道地形特征分布式布 置，能夠高效獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)易于安裝、便于擴(kuò)展。
【附圖說明】
[0031] 圖1-1是接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖1-2是圖1-1的局部放大圖（示接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置上部結(jié)構(gòu)）。
[0033] 圖2-1是接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖2-2是接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置安裝方式側(cè)剖面示意圖。
[00巧]圖2-3是接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置安裝方式俯視示意圖。
[0036] 圖2-4是圖2-3的A-A剖面不意圖。
[0037] 圖3-1是接觸式泥石流運(yùn)動(dòng)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置安裝方式俯視示意圖。
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