CN107966397B - 一种土崖蚀退过程监测装置及使用该装置的监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土崖蚀退过程监测装置及使用该装置的监测方法，包括支撑单元、固定单元、活动单元和测量单元：所述支撑单元的前端插入土崖中，其裸露在外的部分由末端向前端的方向上依次套设有固定单元和活动单元；所述测量单元通过活动单元状态变化监测土崖崖面蚀退量；其结构简单，利用该装置的监测方法容易实施，测量中利用固定杆进行支撑和定位，由压力器的增长距离不同其测量仪得到的数值不同，进而能够通过经验公式测得土崖蚀退量随波浪作用时间的变化关系，结果可靠。

Description

一种土崖蚀退过程监测装置及使用该装置的监测方法
技术领域
本发明涉及海岸带防灾减灾领域，具体涉及一种土崖蚀退过程监测装置及使用该装置的监测方法。
背景技术
土崖侵蚀是一个全球性的问题，全球侵蚀的海岸类型多样，其中软质海岸因其蚀退速率较快、规模较大而成为一种重要的侵蚀海岸类型。软质海岸一般由第四纪沉积层、基岩风化层、残坡积层或风成砂地等软性或疏松地层组成，相对于岩质海岸而言，软质海岸强度较低，在强波浪作用下容易发生侵蚀，蚀退速率较高。随着波浪和风力侵蚀、切削崖脚，软质海岸土崖逐渐向陆地方向发生蚀退，导致土崖顶部的工程设施遭受破坏。我国东南沿海，如浙江、福建、广东、广西和海南等省份的土崖均面临着严重的侵蚀后退(蚀退)问题，影响到当地的经济发展。因此，测量土崖的蚀退程度，进一步预测其未来蚀退状况，这对于海岸地质灾害预测防治及海岸带城乡土地规划具有重要意义。
目前，对于土崖在强波浪作用下的蚀退量，一般是基于海岸线遥感资料推算得到、现场布设木桩监测点进行量测或理论计算得到。对于强波浪作用期间土崖的蚀退过程，即蚀退量随时间的变化关系，目前尚无可靠的装置和方法进行量测。有鉴于此，本发明人对土崖蚀退尺度测量技术问题进行深入研究，提出一种能够监测强台风波浪作用期间土崖的蚀退过程的监测装置及其监测方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种土崖蚀退过程监测装置及使用该装置的监测方法，解决了上述背景技术中的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种土崖蚀退过程监测装置，包括支撑单元、固定单元、活动单元和测量单元：所述支撑单元的前端插入土崖中，其裸露在外的部分由末端向前端的方向上依次套设有固定单元和活动单元；所述测量单元通过活动单元状态变化监测土崖崖面蚀退量；
所述支撑单元包括两根固定杆，所述两根固定杆的前端沿水平方向上下平行地插入土崖陡立面，所述两根固定杆的末端设有螺纹；
所述固定单元设置于支撑单元的末端，包括一固定垫片和两个螺母，所述固定垫片设有两个通孔，所述两个固定杆的尾端分别穿过通孔，所述螺母设置于垫片远离土崖陡立面的一侧，并与垫片紧密贴合；
所述活动单元包括压力器、压力传感器和活动垫片；所述活动垫片紧贴土崖设置，且其上设有两个通孔，所述两个固定杆分别穿过两个通孔；所述压力器位于两个固定杆间，且固定设置于固定垫片与活动垫片之间；所述压力器具有最大压缩长度和自由长度，所述固定杆长度大于压力器自由长度；所述压力器与活动垫片之间还设有压力传感器，所述压力传感器通过电缆与测量仪电信号连接；所述测量仪用于监测压力传感器传来的实时压力信号。
在本发明一较佳实施例中，所述固定杆长度为1.5m，裸露于土崖外部的长度至少为0.5m。
在本发明一较佳实施例中，所述压力器包括长压缩弹簧，其最大压缩长度为0.5m，自由长度为1.0m。所述固定杆长度为1.5m，步骤(2)中使压力器处于最大压缩长度状态的插入长度为1.0m。
在本发明一较佳实施例中，所述测量仪为频率读数仪。
本发明还提供了一种土崖蚀退过程的监测方法，用于台风期间强波浪作用下的土崖蚀退过程监测，包括如下步骤：
(1)实验室模拟试验：用电缆将压力传感器和测量仪连接，将固定垫片、压力器、压力传感器从左到右依次连接；由压力传感器端向压力器施以一个轴向力，使压力器处于压缩至最短的状态，读取此时测量仪度数D1，不断增长压力器长度，当压力器增长长度为Δxi时，频率仪读数为Di，根据最小二乘法建立压力器增长长度Δx与测量仪读数D之间的经验关系式：
Δx＝aD+b ①
式中，a和b分别为经验拟合系数；
(2)架设监测装置：于台风来临前2-3天，取长度相同的固定杆两根，所述固定杆的一端设有螺纹；将两根固定杆沿水平方向上下平行地插入土崖陡立面，插入深度能使压力器处于最大压缩长度状态；将活动垫片套设于固定杆并紧贴土崖陡立面；在活动垫片的另一侧安装压力器和压力传感器，所述压力传感器设置于压力器与活动垫片之间，且通过电缆与安置在土崖非陡立面的测量仪电信号连接；之后在压力器末端套设固定垫片，并在垫片外侧拧上螺母，通过螺母控制压力器压缩至最大压缩长度；
(3)监控土崖蚀退程度：台风期间强波浪使得土崖不断侵蚀，此时土崖崖面后退，压力器长度不断增长使活动垫片始终保持紧贴土崖陡立面，根据测量仪收到的压力传感器实时读数与步骤(1)中的经验关系式①，能够得到蚀退量随时间的变化关系，从而监控土崖蚀退程度；
(4)待台风结束后，下次台风来临前，将固定杆继续打入至步骤(2)深度，重复上述步骤(3)进行持续监测。
在本发明一较佳实施例中，所述测量仪设置于土崖上，其高度大于台风波浪侵蚀高度。
在本发明一较佳实施例中，所述压力器包括长压缩弹簧，其最大压缩长度为0.5m，自由长度为1.0m。
在本发明一较佳实施例中，所述固定垫片、压力器、压力传感器、活动垫片通过焊接固定连接。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
本发明监测装置结构简单，容易实施，测量中利用固定杆进行支撑和定位，由压力器的增长距离不同其测量仪得到的数值不同，进而能够通过经验公式测得土崖蚀退量随波浪作用时间的变化关系，结果可靠。
附图说明
图1为本发明一种土崖蚀退过程监测装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的内容：
请查阅图1，本实施例的一种土崖蚀退过程监测装置，包括支撑单元、固定单元、活动单元和测量单元：所述支撑单元的前端插入土崖中，其裸露在外的部分由末端向前端的方向上依次套设有固定单元和活动单元；所述测量单元通过活动单元状态变化监测土崖崖面蚀退量；
所述支撑单元包括两根固定杆5，所述固定杆5由钢筋制造而成，长度为1.5m，所述两根固定杆5的前端沿水平方向上下平行地插入土崖陡立面，裸露于土崖外部的长度为0.5m，所述两根固定杆5的末端设有螺纹。
所述固定单元设置于支撑单元的末端，包括一固定垫片2和两个螺母1，所述固定垫片2设有两个通孔，所述两个固定杆5的尾端分别穿过通孔，所述螺母1设置于垫片远离土崖陡立面的一侧，并与垫片紧密贴合；
所述活动单元包括压力器4、压力传感器3和活动垫片8；所述压力器4为长压缩弹簧，具有最大压缩长度和自由长度，所述固定杆5长度大于压力器4自由长度；其最大压缩长度为0.5m，自由长度为1.0m。所述活动垫片8紧贴土崖设置，且其上设有两个通孔，所述两个固定杆5分别穿过两个通孔；所述压力器4位于两个固定杆5间，且固定设置于固定垫片2与活动垫片8之间；所述压力器4与活动垫片8之间还设有压力传感器3，所述活动垫片8尺寸比压力传感器3的略大，两者焊接固定在一起，所述压力传感器3通过电缆6与测量仪7电信号连接；
所述测量仪7为频率读数仪，用于监测压力传感器3传来的实时压力信号。
利用上述监测装置的一种土崖蚀退过程的监测方法，包括如下步骤：
(1)实验室模拟试验：用电缆6将压力传感器3和测量仪7连接，将固定垫片2、压力器4、压力传感器3从左到右依次连接；由压力传感器3端向压力器4施以一个轴向力，使压力器4处于压缩至最短的状态，读取此时测量仪7度数D1，不断增长压力器4长度，当压力器4增长长度为Δxi时，频率仪读数为Di，根据最小二乘法建立压力器4增长长度Δx与测量仪7读数D之间的经验关系式，
Δx＝aD+b ①
式中，a和b分别为经验拟合系数；
(2)架设监测装置：于台风来临前2-3天，取长度为1.5m的固定杆5两根，所述固定杆5的一端设有螺纹；将两根固定杆5沿水平方向上下平行地插入土崖陡立面，插入深度为1.0m；将活动垫片8套设于固定杆5并紧贴土崖陡立面；在活动垫片8的另一侧安装压力器4和压力传感器3，所述压力传感器3设置于压力器4与活动垫片8之间，且通过电缆6与测量仪7电信号连接；所述测量仪7设置于土崖上，其高度大于台风波浪侵蚀高度；之后在压力器4末端套设固定垫片2，并在垫片外侧拧上螺母1，通过螺母1控制压力器4压缩至长度为0.5m；所述压力器4为最大压缩长度为0.5m、自由长度为1.0m的长压缩弹簧。
(3)监控土崖蚀退程度：台风期间强波浪使得土崖不断侵蚀，此时土崖崖面后退，压力器4长度不断增长使活动垫片8始终保持紧贴土崖陡立面，根据测量仪7收到的压力传感器3实时读数与步骤(1)中的经验关系式①，能够得到蚀退量随时间的变化关系，从而监控土崖蚀退程度；
(4)待台风结束后，下次台风来临前，将固定杆5继续插入至1.0m深度，调节压力器4压缩至长度0.5m，重复上述步骤(3)即可持续监测。
因强台风风力和其导致的波浪能量巨大，所述固定垫片2、压力器4、压力传感器3、活动垫片8通过焊接固定连接，有效地保证了各部件间的稳定，使监测数据更加可靠。
本领域技术人员可知，当本发明的技术参数在如下范围内变化时，可以预期得到与上述实施例相同或相近的技术效果：所述压力器4的最大压缩长度及自由长度改变，对应固定杆5插入土崖的长度应至少大于压力器4自由长度，对应监测起始状态螺母1应控制压力器4压缩至其最大压缩长度。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种土崖蚀退过程的监测方法，其特征在于：利用一种土崖蚀退过程监测装置，包括支撑单元、固定单元、活动单元和测量单元：所述支撑单元的前端插入土崖中，其裸露在外的部分由末端向前端的方向上依次套设有固定单元和活动单元；所述测量单元通过活动单元状态变化监测土崖崖面蚀退量；
所述支撑单元包括两根固定杆，所述两根固定杆的前端沿水平方向上下平行地部分插入土崖陡立面，裸露于土崖外部的长度至少为活动单元的最大压缩长度，所述两根固定杆的末端设有螺纹；
所述固定单元设置于支撑单元的末端，包括一固定垫片和两个螺母，所述固定垫片设有两个通孔，所述两个固定杆的尾端分别穿过通孔，所述螺母设置于垫片远离土崖陡立面的一侧，并与垫片紧密贴合；
所述活动单元包括压力器、压力传感器和活动垫片；所述活动垫片紧贴土崖设置，且其上设有两个通孔，所述两个固定杆分别穿过两个通孔；所述压力器位于两个固定杆间，且固定设置于固定垫片与活动垫片之间；所述压力器具有最大压缩长度和自由长度，所述固定杆长度大于压力器自由长度；所述压力器与活动垫片之间还设有压力传感器，所述压力传感器通过电缆与测量仪电信号连接；所述测量仪用于监测压力传感器传来的实时压力信号；
监测方法包括如下步骤：
(1)实验室模拟试验：用电缆将压力传感器和测量仪连接，将固定垫片、压力器、压力传感器从左到右依次连接；由压力传感器端向压力器施以一个轴向力，使压力器处于压缩至最短的状态，读取此时测量仪度数D1，不断增长压力器长度，当压力器增长长度为Δxi时，频率仪读数为Di，根据最小二乘法建立压力器增长长度Δx与测量仪读数D之间的经验关系式：
Δx＝aD+b ①
式中，a和b分别为经验拟合系数；
(2)架设监测装置：于台风来临前2-3天，取长度相同的固定杆两根，所述固定杆的一端设有螺纹；将两根固定杆沿水平方向上下平行地插入土崖陡立面，插入深度能使压力器处于最大压缩长度状态；将活动垫片套设于固定杆并紧贴土崖陡立面；在活动垫片的另一侧安装压力器和压力传感器，所述压力传感器设置于压力器与活动垫片之间，且通过电缆与安置在土崖非陡立面的测量仪电信号连接；之后在压力器末端套设固定垫片，并在垫片外侧拧上螺母，通过螺母控制压力器压缩至最大压缩长度；
(3)监控土崖蚀退程度：台风期间强波浪使得土崖不断侵蚀，此时土崖崖面后退，压力器长度不断增长使活动垫片始终保持紧贴土崖陡立面，根据测量仪收到的压力传感器实时读数与步骤(1)中的经验关系式①，能够得到蚀退量随时间的变化关系，从而监控土崖蚀退程度；
(4)待台风结束后，下次台风来临前，将固定杆继续打入至步骤(2)深度，重复上述步骤(3)进行持续监测。
2.根据权利要求1所述的一种土崖蚀退过程的监测方法，其特征在于：所述测量仪为频率读数仪。
3.根据权利要求1所述的一种土崖蚀退过程的监测方法，其特征在于：所述测量仪设置于土崖上，其高度大于台风波浪侵蚀高度。
4.根据权利要求1所述的一种土崖蚀退过程的监测方法，其特征在于：所述压力器包括长压缩弹簧，其最大压缩长度为0.5m，自由长度为1.0m。
5.根据权利要求1所述的一种土崖蚀退过程的监测方法，其特征在于：所述固定杆长度为1.5m，步骤(2)中使压力器处于最大压缩长度状态的插入长度为1.0m。
6.根据权利要求1所述的一种土崖蚀退过程的监测方法，其特征在于：所述固定垫片、压力器、压力传感器、活动垫片通过焊接固定连接。
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