[发明专利]接触式泥石流运动参数监测装置、系统及泥石流预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流监测装置、系统及泥石流预警方法，特别是涉及一种接触式泥石流运动参数监测装置、系统及泥石流预警方法，属于灾害监测、泥石流防治工程领域。

背景技术

泥石流是一种典型的固液两相介质，具有超强的流动特性和巨大的破坏能力，通过掩埋和直接冲击作用等方式对沿程或堆积区内各类构筑物造成破坏，是山区典型的地质灾害类型。泥石流的减灾措施主要可分为工程措施与监测预警/预报两大类，其中监测预警/预报由于可以有效降低灾害损失因而是现阶段泥石流减灾中最有效的措施。

现有泥石流监测预警技术主要有4类：第1类是基于降雨量监测的泥石流预警技术。该类技术通过在泥石流沟道内设置雨量监测点，实时监测降雨量，结合泥石流临界降雨预警阈值进行泥石流预警；第2类是基于含水量(孔隙水压力)监测的泥石流监测预警技术。该类技术是通过在泥石流沟道内多处设置含水量、孔隙水压力监测点，实时监测泥石流松散固体物源含水量与孔隙水压力的变化，结合泥石流含水量或孔隙水压力预警阈值来进行泥石流预警；第3类是基于视频监测系统的泥石流预警技术。该类技术通过在泥石流形成区、流通区内设置视频监测点直接监测沟道内泥石流的形成和运动，在此基础上进行泥石流预警；第4类是基于地声(次生)监测的泥石流预警技术。该类技术通过监测泥石流在运动过程中产生的振动或次生来进行泥石流预警。

从泥石流灾害预警实践看，上述现有技术均存在不同的技术缺陷。第1类技术中，由于降雨量是泥石流形成的必要条件而非充要条件，较少考虑泥石流临界降雨阈值受多种因素的影响，因而误报率、漏报率极高；第2类技术中，由于泥石流流域内不同位置处的含水量和孔隙水压力可能都不同，要确定泥石流含水量或孔隙水压力临界预警阈值技术手段复杂，因此较难应用于工程实践；第3类技术中，由于泥石流发生时都是暴雨期间或晚上，从视频根本观察不到泥石流，因而预警/预报方法的实用性较低；第4类技术中，由于易于将泥石流产生的振动(次生)信号与外界干扰产生的振动(次生)信号混淆而导致误报，因此大规模推广应用较受限。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种接触式泥石流运动参数监测装置与系统，该装置系统能够快速、高效、准确地获取泥石流动力参数，实时监测泥石流运动过程中的关键性动力参数，由此可应用于泥石流监测预警/预报，提高预警/预报准确率。

为实现上述目的，本发明首先提供一种接触式泥石流运动参数监测装置，其技术方案如下：

接触式泥石流运动参数监测装置，包括柱状监测桩；柱状监测桩通过其下部区域固定在泥石流沟道底床中，柱状监测桩上部区域布置参数监测传感器，参数监测传感器分别通过必要的信号传输线路与信号采集装置联接；其特征在于：

所述监测传感器包括超声波泥位传感器、冲击力传感器、加速度传感器；

所述超声波泥位传感器布置在冲击力传感器上方；所述加速度传感器布置在柱状监测桩上部区域内部。

上述接触式泥石流运动参数监测装置是一种固定在泥石流沟道底床中的监测装置。监测装置以柱状监测桩为主体及支撑固件。柱状监测桩下部固定在泥石流沟床中，上部出露在沟床底面以外。在柱状监测桩上部布置有多种参数监测传感器，参数监测传感器分别通过必要的信号传输线路与信号采集装置联接，共同构成接触式泥石流运动参数监测装置的数据采集固件。监测传感器包括超声波泥位传感器、冲击力传感器、加速度传感器。其中，加速度传感器布置在柱状监测桩上部区域，其下依次布置超声波泥位传感器与冲击力传感器。

一般地，超声波泥位传感器距离泥石流沟道底床地面高度为h，h＞D，D是泥石流沟道内最大泥深，具体可设计为h＝1.5m+D。冲击力传感器包括自下向上布置的下位冲击力传感器、中位冲击力传感器、上位冲击力传感器，分别距离泥石流沟道底床地面高度为h₁、h₂、h₃，h₃＜D。具体可设计为h₁＝0.5m～1.0m、h₂＝1.0m+h₁、h₃＝2.0m+h₁。加速度传感器布置在距离泥石流沟道底床地面高度为位置处。