CN113418850B - 一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置及监测方法，监测装置包括布设于水下滑体上的水下渗流监测仪；水下渗流监测仪包括承力外壳、导流管、排泥盖板和排泥机构，排泥机构驱动排泥盖板在封堵位置和开启位置之间切换，考虑了水下渗流监测的复杂环境因素，提供了一个嵌入在滑体上并环绕住水下滑坡渗流出口的多功能流量监测仪，通过在承力外壳上设有排泥孔，利用排泥机构驱动排泥盖板位于开启位置，承力外壳内的淤泥可从排泥孔排出，解决水下滑坡溢出渗流会产生的淤泥淤积问题，滑体溢出的渗流在流经汇流室和导流管内，流入沉泥腔内流速变换，有助于泥沙聚集，同时解决环境水冲击产生的监测稳定性问题，提供了一个稳定的水下渗流监测环境。

Description

一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置及监测方法

技术领域

本发明涉及滑坡监测技术领域，尤其涉及一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置及监测方法。

背景技术

水库区域地质条件复杂、地质灾害频发。在水库的蓄水调节作用下，滑坡、崩岸事件的发生频次加剧，对人们的生命、财产安全影响颇为严重。滑坡体变形过程中会导致结构松散，渗透性增强，进而使得滑坡体周围渗流场产生变化。同时，滑坡后缘发育地裂缝以及落水洞，使地表水(灌溉水以及降雨)直接灌入坡体，诱发了大量滑坡。因此，滑坡前缘往往有泉水出露，一般刚开始产生隧洞时，流量较大，而后流量逐渐趋于稳定，观测流量的变化可间接反映岩土体变形破坏的过程。通过发展相关监测技术、研究地表水入渗与滑坡发育过程的关系并开展滑坡预测预报、滑坡治理是一个重要思路。

对于滑坡地表径流、或地表水流量监测的技术大量见诸于前人研究，然而，在滑坡水下溢出渗流的监测中因为如下几个重要技术难点而鲜有见闻：1、滑坡溢出渗流流速流量因季节的不同而数值不同，在雨季往往数值更大，旱季较少，且具有波动范围大的特点；2、由于滑坡岩土体介质的各向异性，滑坡水下溢出渗流分布空间位置难以确定，不同位置处的渗流量不同，分布不均匀；3、水下环境复杂，以反射性物质、温度场、磁场、电场等为平台的示踪剂法难以分辨涌浪、水生物等水下环境与滑坡溢出渗流的差别，无法直接应用。同时，渗流速度大时冲出的泥沙易淤积于设备内造成堵塞。此外，监测设备的防水处理、水下供电以及监测方法的可靠性、持续性等都是滑坡水下溢出渗流下监测面临的挑战。

因此，针对水库滑坡水下溢出渗流特点以及水下监测环境的限制，开发一套具有针对性的，高可靠性，低成本的一种水库滑坡水下地表渗流监测技术，对水库滑坡的渗流场分布估算、滑坡中、长期预测预报理论发展均具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置及监测方法。

本发明的实施例提供一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，包括布设于水下滑体上的水下渗流监测仪；

所述水下渗流监测仪包括承力外壳、导流管、排泥盖板和排泥机构，所述承力外壳顶部呈开口设置，底部呈封盖设置、且贯穿设有排水口，所述排水口处设有单向阀；所述承力外壳内固定有阻泥网以在上下向形成嵌入室和沉泥腔；

所述导流管沿上下向延伸，上端向外朝上倾斜延伸形成呈漏斗状的上挡板，下端向外朝下倾斜延伸形成呈漏斗状的下挡板，所述上挡板和下挡板端部与所述承力外壳内侧壁密封连接，且位于所述阻泥网下方，所述上挡板与所述阻泥网之间形成汇流室，所述沉泥腔侧壁贯穿设有排泥孔，所述排泥孔位于所述下挡板下方；

所述排泥盖板活动安装于所述承力外壳上，具有封堵所述排泥孔的封堵位置和开启所述排泥孔的开启位置；所述排泥机构固定于所述承力外壳上，驱动所述排泥盖板在所述封堵位置和所述开启位置之间切换。

进一步地，所述排泥盖板位于所述承力外壳外，所述排泥机构包括液压油泵、液压缸、第一连杆和第二连杆，所述液压油泵固定于所述承力外壳上，所述液压缸固定于所述承力外壳外侧壁上，所述液压油泵与所述液压缸通过油管连接，驱动所述液压缸的液压杆伸缩，所述排泥盖板位于所述液压杆和所述排泥孔之间，在所述液压杆的延伸方向上，所述排泥盖板远离所述液压缸的一端与所述第一连杆铰接，所述第一连杆另一端与所述液压缸的液压杆铰接，所述排泥盖板靠近所述液压缸的一端与所述第二连杆铰接，所述第二连杆另一端与所述承力外壳铰接，所述第二连杆位于所述排泥盖板和所述液压缸之间，所述液压杆的伸缩带动所述排泥盖板在所述封堵位置和所述开启位置之间转动。

进一步地，所述排泥盖板面向所述排泥孔的一侧固定有压力传感器，所述压力传感器用于监测所述沉泥腔内的淤泥量。

进一步地，还包括扰流碗，所述扰流碗呈碗状且开口朝上设置，所述扰流碗固定于所述承力外壳内，且位于所述下挡板下方，与所述导流管下端的出水口相对，所述扰流碗上端位于所述排泥孔上方；和/或，

还包括受压底板，所述承力外壳下表面设有多个插槽，所述受压底板一侧固定有多个与所述插槽对应设置的插入脚，另一侧与绳索一端固定连接，所述插入脚插入所述插槽内。

进一步地，还包括排水管，所述排水管下端与所述排水孔连通，上端向外弯折形成环形弯折部，所述环形弯折部上端与所述承力外壳内侧壁密封连接，所述排水管、环形弯折部和承力外壳围成监测腔，所述监测腔内用于安装监测器。

进一步地，所述监测器包括压敏传感器，所述压敏传感器安装于所述承力外壳底壁，用于监测水下涌浪的冲击力大小；和/或，

所述监测器包括微型摄像头，所述排水管侧壁开有透明观测窗，所述微型摄像头安装于所述透明观测窗上，用于拍摄所述排水管内水流中的土颗粒；和/或，

所述排水管上安装有超声波流量计，所述超声波流量计用于测量所述排水管内液体流量。

进一步地，所述监测腔内固定有集成电路板，所述集成电路板与所述监测器、液压油泵电连接，用于对所述监测器、液压油泵进行控制、以及监测数据的收集、处理与传递。

进一步地，还包括布设于水上滑体上的地面数据中心，所述地面数据中心上设有控制模块，所述控制模块与所述集成电路板电连接，控制所述水下渗流监测仪开展监测活动；和/或，

还包括布设于水上滑体上的地面数据中心，所述地面数据中心上设有数据收发模块，所述数据收发模块与所述集成电路板电连接，可获取所述水下渗流监测仪的监测信息，并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络。

进一步地，所述地面数据中心上设有太阳能供电装置，所述太阳能供电装置与所述地面数据中心的用电设备、水下渗流监测仪中的用电设备电连接，并在监测过程中持续供电。

本发明的实施例提供还一种监测方法，使用如上所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，包括以下步骤：

S1对需要监测的滑坡确定水下滑体表面渗流溢出口位置，以船舶为载体，将承力外壳顶部朝下，将水下渗流监测仪挤压嵌入水下滑体内，此时，渗流溢出口位于承力外壳顶部内侧，完成滑体水下渗流监测仪的布设；

S2于水下渗流监测仪布设位置临近岸上滑体表面布设地面数据中心，安装太阳能供电装置、数据收发模块与控制模块，将上述设备与水下渗流监测仪通过供电/控制线缆电连接，此时该系统完成布设，开始工作；

S3所述控制模块通过连接集成电路板控制滑体水下渗流监测仪内各组件工作，渗流溢出后依次通过嵌入室、沉泥腔和排水管，所述沉泥腔内淤泥聚集，利用排泥机构驱动排泥盖板转动至开启位置，开展清淤工作，淤泥排出后，利用排泥机构驱动排泥盖板转动至封堵位置封堵排泥孔，利用监测器对排水管管内渗流进行监测；

S4所述数据收发模块与水下渗流监测仪电连接，可获取所述水下渗流监测仪的监测信息，并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络。

本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：考虑了水下渗流监测的复杂环境因素，提供了一个嵌入在滑体上并环绕住水下滑坡渗流出口的多功能流量监测仪，通过在承力外壳上设有排泥孔，利用排泥机构驱动排泥盖板位于开启位置，承力外壳内的淤泥可从排泥孔排出，解决了水下滑坡溢出渗流会产生的淤泥淤积问题，滑体溢出的渗流在流经汇流室和导流管内，流入沉泥腔内流速变换，有助于泥沙的聚集，同时解决了环境水冲击产生的监测稳定性问题，提供了一个稳定的水下渗流监测环境。

超声波流量计与拍照式流速监测方法结合，在保证监测精度的同时也扩大了监测的量程，实现了极低渗流流速到高流速监测的全覆盖。本发明设备为无阻力监测装置，从端口渗流收集到尾部渗流从特斯拉阀排出，对渗流不产生阻力，防止因覆盖式监测设备阻力太大使得渗流侧溢的情况发生。同时，本发明采用的都是成熟技术，自动化程度高，监测精度高，省时省力，结构简单、设计合理、经济高效、方便推广。

附图说明

图1是本发明提供的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置一实施例的布设示意图；

图2是图1中水下渗流监测仪的外观示意图；

图3是图1中排泥机构的结构示意图；

图4是图1中水下渗流监测仪的爆炸示意图；

图5是图1中水下渗流监测仪轴心剖面图；

图6是本发明提供的监测方法的流程示意图。

图中：地面数据中心1、太阳能供电装置11、数据收发模块12、控制模块13、监测墩14、水下渗流监测仪2、承力外壳201、嵌入部2011、受压底板2012、绳索2013、圆环2014、插入脚2015、插槽2016、供电孔202、供电/控制线缆203、集水腔204、嵌入室2041、汇流室2042、阻泥网2043、沉泥腔205、扰流碗2051、排泥孔2052、压力传感器2053、油泵腔206、液压油泵2061、油管孔2062、油管2063、排水通道207、排水管2071、排水口2072、透明观测窗2073、环形弯折部2074、监测腔208、集成电路板2081、压敏传感器2082、超声波流量计2083、微型摄像头2084、压力接口2085、排泥机构209、液压缸2091、液压杆2092、第一连杆2093、第二连杆2094、基座2095、第一支撑座2096、第二支撑座2097、第三支撑座2098、排泥盖板2099、底盖210、导流管211、上挡板212、下挡板213、水面3、滑体4。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参见图1至图5，本发明的实施例提供一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，包括布设于水上滑体4上的地面数据中心1和布设于水下滑体4上的水下渗流监测仪2，水下渗流监测仪2可设置有多个。

地面数据中心1包括太阳能供电装置11、数据收发模块12、控制模块13、监测墩14，所述监测墩14为混凝土浇筑，位于水面3以上、滑体4表面，太阳能供电装置11、数据收发模块12、控制模块13固定于监测墩14上。所述太阳能供电装置11与所述地面数据中心1的用电设备(所述数据收发模块12、控制模块13)、水下渗流监测仪2中的用电设备电连接，并在监测过程中持续供电。所述数据收发模块12与所述水下渗流监测仪2的集成电路板2081电连接，可获取所述水下渗流监测仪2的监测信息，并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络；所述控制模块13与所述水下渗流监测仪2的集成电路板2081电连接，控制所述水下渗流监测仪2开展监测活动。

所述水下渗流监测仪2包括承力外壳201、导流管211、排泥盖板2099和排泥机构209。所述承力外壳201顶部呈开口设置，所述承力外壳201顶部呈尖锐设置形成用于压入滑体4的嵌入部2011，便于水下渗流监测仪2更好的静力贯入滑体4。所述承力外壳201底部呈封盖设置、且贯穿设有排水口2072，所述排水口2072处设有单向阀，以使水流只能从承力外壳201内向外流出，本实施例中，单向阀为特斯拉阀，由承力外壳201内部向外流水无阻力，但由外向承力外壳201内部流水有阻力。所述承力外壳201内固定有阻泥网2043以在上下向形成嵌入室2041和沉泥腔205，阻泥网2043用于防止较大的泥块或砾石进入沉泥腔205内，承力外壳201和嵌入室2041呈圆柱状设置，直径约1m。

所述导流管211沿上下向延伸，上端向外朝上倾斜延伸形成呈漏斗状的上挡板212，下端向外朝下倾斜延伸形成呈漏斗状的下挡板213，所述上挡板212和下挡板213端部与所述承力外壳201内侧壁密封连接，且位于所述阻泥网2043下方，所述上挡板212与所述阻泥网2043之间形成汇流室2042，所述汇流室2042底部漏斗口直径约20cm，主要用于汇集滑体4中溢出的渗流，汇流室2042和嵌入室2041组合形成集水腔204。基于伯努利效应，管径变大流速减小，渗流因而在此流速放缓，部分泥沙会下沉淤积。承力外壳201顶部嵌入滑体4内，滑体4的岩土体位于嵌入室2041内，滑体4溢出的渗流由嵌入室2041，经过阻泥网2043的过滤，在汇流室2042汇流，由于下挡板213的管径逐渐变大，使得渗流在流经导流管211后流速放缓，泥沙可在下挡板213内下沉淤积。

所述沉泥腔205侧壁贯穿设有排泥孔2052，所述排泥孔2052位于所述下挡板213下方，用于外排沉泥腔205沉淀的泥沙，排泥孔2052可设有多个，提高排泥速度，本实施例中，多个排泥孔2052在承力外壳201周向上等间距分布，数量为四个，使得淤泥可从各个方向均匀排出。

沉泥腔205内还设有扰流碗2051，所述扰流碗2051呈碗状且开口朝上设置，所述扰流碗2051固定于所述承力外壳201内，且位于所述下挡板213下方，与所述导流管211下端的出水口相对，所述扰流碗2051上端位于所述排泥孔2052上方。随着渗流流动的泥沙从导流管211流出后，正对汇流室2042底部漏斗口的扰流碗2051也阻滞了大粒径的泥沙流动，将泥沙汇集在下挡板213处，避免泥沙随着渗流径直从承力外壳201底部流出。

所述排泥盖板2099活动安装于所述承力外壳201上，具有封堵所述排泥孔2052的封堵位置和开启所述排泥孔2052的开启位置，排泥盖板2099设有多个，与排泥孔2052一一相对设置。为与承力外壳201相适配，排泥盖板2099呈U形设置。所述排泥机构209设有多个，与排泥盖板2099对应设置，固定于所述承力外壳201上，驱动所述排泥盖板2099在所述封堵位置和所述开启位置之间切换。

在其他实施例中，排泥盖板2099可以上下移动安装于承力外壳201内侧壁，排泥机构209为液压缸，驱动排泥盖板2099上下移动以封堵排泥孔2052和开启排泥孔2052。本实施例中，所述排泥盖板2099位于所述承力外壳201外，可避免排泥盖板2099在活动时受到承力外壳201内淤泥的影响。

所述排泥机构209包括液压油泵2061、液压缸2091、第一连杆2093和第二连杆2094。

所述液压油泵2061固定于所述承力外壳201上，具体的，所述导流管211、上挡板212、下挡板213与承力外壳201之间形成油泵腔206，液压油泵2061安装于油泵腔206内，油泵腔206侧壁开设有供油管2063穿过的油管孔2062，油管孔2062设有多个，与多个排泥机构209一一对应，油管2063与油管孔2062之间的缝隙做防水处理。

所述液压缸2091固定于所述承力外壳201外侧壁上(固定于承力外壳201的基座2095上)，所述液压油泵2061与所述液压缸2091通过油管2063连接，驱动所述液压缸2091的液压杆2092伸缩，所述排泥盖板2099位于所述液压杆2092和所述排泥孔2052之间，在所述液压杆2092的延伸方向上，所述排泥盖板2099远离所述液压缸2091的一端与所述第一连杆2093铰接(第一连杆2093铰接于固定在排泥盖板2099上的第一支撑座2096上)，所述第一连杆2093另一端与所述液压缸2091的液压杆2092铰接，所述排泥盖板2099靠近所述液压缸2091的一端与所述第二连杆2094铰接(第二连杆2094铰接于固定在排泥盖板2099上的第三支撑座2098上)，所述第二连杆2094另一端与所述承力外壳201铰接(铰接于承力外壳201的第二支撑座2097上)，所述第二连杆2094位于所述排泥盖板2099和所述液压缸2091之间，所述液压杆2092的伸缩带动所述排泥盖板2099在所述封堵位置和所述开启位置之间转动。

当液压杆2092回缩时，带动第一连杆2093与第二连杆2094运动，将排泥盖板2099拉起，此时淤积于此的淤泥会在重力的作用下从排泥孔2052排出。当液压杆2092顶伸时，排泥盖板2099再次归位，封堵排泥孔2052，所述排泥盖板2099内侧装有胶圈以保证与排泥孔2052之间的密封。本实施例中，液压杆2092沿上下延伸，液压缸2091位于排泥盖板2099上方，液压杆2092伸缩带动排泥盖板2099下端绕排泥盖板2099上端转动，每一所述排泥盖板2099对应设有两个排泥机构209，分别固定于排泥盖板2099的左右两侧，提高排泥盖板2099转动的稳定性，保证排泥盖板2099对排泥孔2052的封堵效果。

进一步地，所述排泥盖板2099面向所述排泥孔2052的一侧固定有压力传感器2053，所述压力传感器2053用于监测所述沉泥腔205内的淤泥量，当淤泥的重量达到一定阈值时，所述排泥机构209会启动工作，排出沉泥腔205内的淤泥，避免淤泥过多影响滑体4溢出的渗流在承力外壳201内的流动。

承力外壳201内还设有排水管2071，所述排水管2071下端与所述排水孔2072连通，上端向外弯折形成环形弯折部2074，所述环形弯折部2074上端与所述承力外壳201内侧壁密封连接，排水管2071和排水孔2072形成排水通道207，所述排水管2071、环形弯折部2074和承力外壳201围成监测腔208，所述监测腔208内为无水环境，所述监测腔208内用于安装集成电路板2081和监测器。

所述监测器包括压敏传感器2082、微型摄像头2084和超声波流量计2083。

所述压敏传感器2082安装于所述承力外壳201底壁，用于监测水下涌浪的冲击力大小，具体的，所述压敏传感器2082的压力接口2085圆周安装于所述承力外壳201的底盖210上并做防水处理。

所述排水管2071侧壁开有透明观测窗2073，所述微型摄像头2084安装于所述透明观测窗2073上，用于拍摄所述排水管2071内水流中的土颗粒。所述微型摄像头2084自带led灯，在渗流流速较低时，可每隔一段时间拍摄排水管2071内缓速流动水流中的微小土颗粒，借助土颗粒在固定时差内移动的距离判断水流流速。

所述排水管2071上安装有超声波流量计2083，所述超声波流量计2083用于测量所述排水管2071内液体流量。本实施例中，所述超声波流量计2083为外夹式或者管段式超声波流量仪表，在渗流流速较高时，可以通过“速度差法”的原理，采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术测量排水管2071内液体流量。

所述集成电路板2081与所述监测器(压敏传感器2082、微型摄像头2084和超声波流量计2083)、液压油泵2061电连接，所述集成电路板2081包含单片机，用于对所述监测器、液压油泵2061进行控制、以及监测数据的收集、处理与传递。

所述承力外壳201与所述监测腔208对应的位置贯穿设有供电孔202以供供电/控制线缆203穿过，所述供电/控制线缆203与所述水下渗流监测仪2内部各电驱动部件电连接。

所述水下渗流监测仪2还包括受压底板2012，所述承力外壳201下表面设有多个插槽2016，所述受压底板2012一侧固定有多个与所述插槽2016对应设置的插入脚2015，另一侧与绳索2013一端固定连接，所述插入脚2015插入所述插槽2016内。本实施例中，插入脚2015设有四个，以用于布设时临时使用。所述受压底板2012用于受压以使得水下渗流监测仪2贯入滑体4的同时保护仪器底部的监测器。具体的，受压底板2012的中心处设有圆环2014，圆环2014上系有绳索2013，在水下渗流监测仪2贯入滑体4后可通过拉拽绳索2013将受压底板2012除去以完成仪器的布设。

请参见图6，基于上述水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置的监测方法，包括以下步骤：

S1对需要监测的滑坡，通过示踪剂等勘测手段或水下机器人确定水下滑体4表面渗流溢出口位置，以船舶为载体，将承力外壳201顶部朝下，通过压桩机挤压所述承力外壳201底部安装的受压底板2012将水下渗流监测仪2挤压嵌入水下滑体4内，此时，渗流溢出口位于承力外壳201顶部内侧，拉拽圆环2014上所系绳索2013，将受压底板2012除去以完成滑体4水下渗流监测仪2的布设。

S2于水下渗流监测仪2布设位置临近岸上滑体4表面布设地面数据中心1，具体的，浇筑监测墩14，并于其上安装太阳能供电装置11、数据收发模块12与控制模块13，将上述设备与水下渗流监测仪2通过供电/控制线缆203电连接，此时该系统完成布设，开始工作。

S3所述控制模块13通过连接集成电路板2081控制滑体4水下渗流监测仪2内各组件工作，包括监测频率，传感器数据处理等。渗流溢出后依次通过嵌入室2041、沉泥腔205和排水管2071，所述沉泥腔205内淤泥聚集，利用排泥机构209驱动排泥盖板2099转动至开启位置，所述沉泥腔205四周的排泥机构209依据所述排泥盖板2099内侧的压力传感器2053监测淤泥量开展清淤工作，淤泥排出后，利用排泥机构209驱动排泥盖板2099转动至封堵位置封堵排泥孔2052，利用监测器对排水管2071管内渗流进行监测；具体的，利用超声波流量计2083、微型摄像头2084同时监测排水管2071管内渗流流速，监测覆盖量程广。所述压敏传感器2082持续监测水下涌浪的冲击力大小，以获得该位置处水下滑体4所受冲击侵蚀的实际情况。

S4所述数据收发模块12与水下渗流监测仪2电连接，可获取所述水下渗流监测仪2的监测信息，并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络。

本发明提供的技术方案，考虑了水下渗流监测的复杂环境因素，提供了一个嵌入在滑体4上并环绕住水下滑坡渗流出口的多功能流量监测仪，通过在承力外壳201上设有排泥孔2052，利用排泥机构209驱动排泥盖板2099位于开启位置，承力外壳201内的淤泥可从排泥孔2052排出，解决了水下滑坡溢出渗流会产生的淤泥淤积问题，滑体4溢出的渗流在流经汇流室2042和导流管211内，流入沉泥腔205内流速变换，有助于泥沙的聚集，同时解决了环境水冲击产生的监测稳定性问题，提供了一个稳定的水下渗流监测环境。

超声波流量计2083与拍照式流速监测方法结合，在保证监测精度的同时也扩大了监测的量程，实现了极低渗流流速到高流速监测的全覆盖。本发明设备为无阻力监测装置，从端口渗流收集到尾部渗流从特斯拉阀排出，对渗流不产生阻力，防止因覆盖式监测设备阻力太大使得渗流侧溢的情况发生。同时，本发明采用的都是成熟技术，自动化程度高，监测精度高，省时省力，结构简单、设计合理、经济高效、方便推广。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，包括布设于水下滑体上的水下渗流监测仪；

所述水下渗流监测仪包括承力外壳、导流管、排泥盖板和排泥机构，所述承力外壳顶部呈开口设置，底部呈封盖设置、且贯穿设有排水口，所述排水口处设有单向阀；所述承力外壳内固定有阻泥网以在上下向形成嵌入室和沉泥腔；

所述导流管沿上下向延伸，上端向外朝上倾斜延伸形成呈漏斗状的上挡板，下端向外朝下倾斜延伸形成呈漏斗状的下挡板，所述上挡板和下挡板端部与所述承力外壳内侧壁密封连接，且位于所述阻泥网下方，所述上挡板与所述阻泥网之间形成汇流室，所述沉泥腔侧壁贯穿设有排泥孔，所述排泥孔位于所述下挡板下方；

所述排泥盖板活动安装于所述承力外壳上，具有封堵所述排泥孔的封堵位置和开启所述排泥孔的开启位置；所述排泥机构固定于所述承力外壳上，驱动所述排泥盖板在所述封堵位置和所述开启位置之间切换；

排水管，所述排水管下端与所述排水孔连通，上端向外弯折形成环形弯折部，所述环形弯折部上端与所述承力外壳内侧壁密封连接，所述排水管、环形弯折部和承力外壳围成监测腔，所述监测腔内用于安装监测器；

所述监测器包括压敏传感器，所述压敏传感器安装于所述承力外壳底壁，用于监测水下涌浪的冲击力大小；所述监测器包括微型摄像头，所述排水管侧壁开有透明观测窗，所述微型摄像头安装于所述透明观测窗上，用于拍摄所述排水管内水流中的土颗粒；所述排水管上安装有超声波流量计，所述超声波流量计用于测量所述排水管内液体流量。

2.如权利要求1所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，所述排泥盖板位于所述承力外壳外，所述排泥机构包括液压油泵、液压缸、第一连杆和第二连杆，所述液压油泵固定于所述承力外壳上，所述液压缸固定于所述承力外壳外侧壁上，所述液压油泵与所述液压缸通过油管连接，驱动所述液压缸的液压杆伸缩，所述排泥盖板位于所述液压杆和所述排泥孔之间，在所述液压杆的延伸方向上，所述排泥盖板远离所述液压缸的一端与所述第一连杆铰接，所述第一连杆另一端与所述液压缸的液压杆铰接，所述排泥盖板靠近所述液压缸的一端与所述第二连杆铰接，所述第二连杆另一端与所述承力外壳铰接，所述第二连杆位于所述排泥盖板和所述液压缸之间，所述液压杆的伸缩带动所述排泥盖板在所述封堵位置和所述开启位置之间转动。

3.如权利要求2所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，所述排泥盖板面向所述排泥孔的一侧固定有压力传感器，所述压力传感器用于监测所述沉泥腔内的淤泥量。

4.如权利要求1所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，还包括扰流碗，所述扰流碗呈碗状且开口朝上设置，所述扰流碗固定于所述承力外壳内，且位于所述下挡板下方，与所述导流管下端的出水口相对，所述扰流碗上端位于所述排泥孔上方；和/或，

还包括受压底板，所述承力外壳下表面设有多个插槽，所述受压底板一侧固定有多个与所述插槽对应设置的插入脚，另一侧与绳索一端固定连接，所述插入脚插入所述插槽内。

5.如权利要求1所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，所述监测腔内固定有集成电路板，所述集成电路板与所述监测器、液压油泵电连接，用于对所述监测器、液压油泵进行控制、以及监测数据的收集、处理与传递。

6.如权利要求5所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，还包括布设于水上滑体上的地面数据中心，所述地面数据中心上设有控制模块，所述控制模块与所述集成电路板电连接，控制所述水下渗流监测仪开展监测活动；和/或，

还包括布设于水上滑体上的地面数据中心，所述地面数据中心上设有数据收发模块，所述数据收发模块与所述集成电路板电连接，可获取所述水下渗流监测仪的监测信息，并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络。

7.如权利要求6所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，其特征在于，所述地面数据中心上设有太阳能供电装置，所述太阳能供电装置与所述地面数据中心的用电设备、水下渗流监测仪中的用电设备电连接，并在监测过程中持续供电。

8.一种监测方法，其特征在于，使用如权利要求7所述的水库滑坡水下地表溢出渗流监测装置，包括以下步骤：

S1对需要监测的滑坡确定水下滑体表面渗流溢出口位置，以船舶为载体，将承力外壳顶部朝下，将水下渗流监测仪挤压嵌入水下滑体内，此时，渗流溢出口位于承力外壳顶部内侧，完成滑体水下渗流监测仪的布设；

S2于水下渗流监测仪布设位置临近岸上滑体表面布设地面数据中心，安装太阳能供电装置、数据收发模块与控制模块，将上述设备与水下渗流监测仪通过供电/控制线缆电连接，此时系统完成布设，开始工作；

S3所述控制模块通过连接集成电路板控制滑体水下渗流监测仪内各组件工作，渗流溢出后依次通过嵌入室、沉泥腔和排水管，所述沉泥腔内淤泥聚集，利用排泥机构驱动排泥盖板转动至开启位置，开展清淤工作，淤泥排出后，利用排泥机构驱动排泥盖板转动至封堵位置封堵排泥孔，利用监测器对排水管管内渗流进行监测；

S4所述数据收发模块与水下渗流监测仪电连接，可获取所述水下渗流监测仪的监测信息，并通过GPRS发送至移动监测终端或者网络。

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