[发明专利]一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法

说明书

本发明提供一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法，锚碇埋设于滑体的水下监测点，漂浮壳体用于漂浮于水面上；GPS传感器用于收发GPS信号以获取漂浮壳体实时位置，利用水温传感器获得水温时间序列，利用重力测波仪获得水面波浪高度时间序列；拉绳上端通过位移补偿机构与漂浮壳体固定连接，下端与锚碇固定连接，位移补偿机构用于漂浮壳体随波漂动后进行位移补偿，编码式位移计用于测量其与锚碇之间的实时距离。本发明提出的技术方案的有益效果是：通过浮标式监测仪对水下监测点的实时三维坐标进行监测，可精确定位滑坡体水下三维空间坐标变化。实时记录相关环境因素，并将实时信息采集、存储、处理分析和传输等功能集成于一体。

技术领域

本发明涉及水库滑坡水下前缘变形监测技术领域，尤其涉及一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置及监测方法。

背景技术

滑坡是一种全球范围内危害严重的地质灾害，随着三峡工程建设的推进与完成，库水位影响下复活的古滑坡增多，对库区人民的生命财产安全造成了一定的威胁。水库滑坡滑体前缘部分浸入水后，滑体的物理力学性质受到改变，粘聚力和内摩擦角降低，且减小趋势与水深正相关。库水位的波动，使得滑体前缘部分的物质流失，变得更加松散与脆弱，因而相对于水上部分更容易变形。同时，一些已经采取加固或者排水治理的滑坡在前缘部分也会产生局部垮塌(例如石榴树包滑坡)。基于对这类特征的监测，可更早的实现对滑坡稳定性的判断。

现有常用的滑坡位移监测手段为地表GPS、TDR技术、埋入式布设光纤和钻孔测斜技术等。这类常规的监测技术手段应用场景有限，难以应用于水下变形监测。传统的监测技术在水下监测面临的挑战包括：1、防水的处理；2、监测持续性的问题；3、监测精度的问题。目前水下测量常用方法为声纳测量方法(CN202010610338.4)，由于水面上测量仪器精确定位难，声纳测量方法本身误差较大等多个原因，不能满足滑坡变形监测要求。中国地质环境监测院在树坪滑坡使用的基于伸缩计的水下监测手段虽有较好的效果，但实现技术过于老旧，容易受到水流涌浪的影响。

因此，针对水库滑坡前缘变形特点以及监测环境的限制，开发一套具有针对性的，高可靠性，低成本的水库滑坡前缘变形水下监测技术。对水库滑坡的中、长期预测预报、蠕滑阶段末期滑坡变形监测具有重要意义。

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阵列式水下变形监测装置及监测方法。

本发明的实施例提供一种水库滑坡阵列式水下变形监测装置，包括至少一个浮标式监测仪，所述浮标式监测仪包括漂浮壳体、数据监测系统和锚碇，所述锚碇埋设于滑体的水下监测点，所述漂浮壳体呈中空设置，用于漂浮于水面上；所述数据监测系统包括拉绳、位移补偿机构、均固定于所述漂浮壳体内的GPS传感器、水温传感器、重力测波仪、编码式位移计和集成电路；

所述GPS传感器用于收发GPS信号以获取所述漂浮壳体的实时位置，所述水温传感器位于水面下方，用于实时监测环境水温变化，获得水温时间序列，所述重力测波仪可在所述漂浮壳体随波漂动后，通过内置加速度计计算得到水面波浪高度信息，获得水面波浪高度时间序列；

所述拉绳上端通过所述位移补偿机构与所述漂浮壳体固定连接，下端与所述锚碇固定连接，所述位移补偿机构用于所述漂浮壳体随波漂动后进行位移补偿，使所述拉绳始终处于张紧状态，所述编码式位移计位于所述GPS传感器下方，用于测量其与所述锚碇之间的实时距离；

所述集成电路与所述GPS传感器、水温传感器、重力测波仪、编码式位移计电连接，用于监测数据的收集、处理与传递。

进一步地，所述位移补偿机构包括绕线毂和收缩发条，所述绕线毂沿水平向延伸，可轴向旋转安装于所述漂浮壳体内，位于所述GPS传感器下方，所述收缩发条设于所述绕线毂外围，内端与所述绕线毂固定连接，外端与所述漂浮壳体固定连接，所述拉绳上端穿过所述漂浮壳体缠绕至所述绕线毂上。