[发明专利]一种漫顶溃坝试验中的溃口测量仪及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种漫顶溃坝试验中的溃口测量仪及测量方法，属于漫顶溃坝试验技术领域。

背景技术

我国现拥有八万余座大坝，它们在发电、供水、灌溉、防洪、航运等方面发挥着巨大的社会经济价值。可如今极端水文事件显著增加，一旦引发大坝溃决，后果将十分严重。因此人们在充分利用天然水资源的同时，对于大坝的安全问题也越来越重视。

大坝库水漫顶是大坝溃决的主要原因，在我国，它占溃坝总数的比例超过了51%。而开展复杂水流条件下大坝漫顶溃决的机理研究，成为了提升我国灾害防御能力，保障社会经济发展，保护人民生命财产安全的重要需求。然而漫顶溃决过程十分复杂，涉及岩土力学、水力学、结构力学、泥沙运动理论等多个学科的交叉，这些问题依靠理论分析求解会遇到很大的困难，而溃坝模型试验在溃坝机理研究方面具有其它手段无可比拟的优越性。

目前是通过一种专用传感器来记录溃口变化，这种专用传感器由倾覆传感器及微处理器组成，用于记录该传感器被水流冲走的时间。大量的传感器被事先预埋在坝体的特定位置上，试验结束后，工作人员将其从下游河道内捡回，再将其中记录的信号读取出来，用以分析坝体溃决时间及发展过程。利用上述传感器来测量坝体溃决时间及发展过程，需要预先埋设大量传感器，以及在试验结束后寻回传感器，这一过程需要耗费大量人力物力，且效率低下。此外许多传感器在试验结束以后，被埋在泥沙下，也很难寻回。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种漫顶溃坝试验中的溃口测量仪及测量方法，抑制后向散射信号，使得测量结果更精确。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种漫顶溃坝试验中的溃口测量仪，包括控制器、激光发生器、光电探测器，所述激光发生器、光电探测器分别与所述控制器电连接；所述激光发生器到坝趾中心点的直线距离为大坝高度的1-1.5倍；所述激光发生器、坝趾中心点及光电探测器形成的夹角为15°-21°；所述激光发生器用于向水面发射近红外光以及向大坝发射蓝绿激光，所述光电探测器用于接收水面及大坝产生的反射光。

进一步的，所述漫顶溃坝试验中的溃口测量仪还包括偏振片，所述偏振片的偏振方向与激光发生器发射的入射光的偏振方向正交，且水面及大坝产生的反射光经过偏振片后到达光电探测器。

进一步的，所述漫顶溃坝试验中的溃口测量仪还包括时间门控电路，所述时间门控电路与光电探测器连接，且水面及大坝产生的反射光经过时间门控电路后到达光电探测器。

优选的，所述控制器为AT89C52单片机。

一种漫顶溃坝试验中的溃口测量方法，利用如上所述漫顶溃坝试验中的溃口测量仪实现，利用所述激光发生器向水面发射近红外光以及向大坝发射蓝绿激光，两束光经水面及大坝反射产生反射光后传送给光电探测器，光电探测器接收两束反射光，并将接收的反射光信号转换成电信号传送给控制器，控制器对电信号进行处理，得到溃口形状。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明漫顶溃坝试验中的溃口测量仪，利用激光扫描探测技术，测量坝体溃决时间及发展过程，无需预埋再寻回，节约了大量的人力和物力。

2、本发明漫顶溃坝试验中的溃口测量仪，在测量过程中，着重抑制了信号噪声的影响，从而大幅提升了测量的精度，保证了测量结果的准确性。

附图说明

图1是本发明漫顶溃坝试验中的溃口测量仪的结构示意图。

图2是本发明漫顶溃坝试验中的溃口测量仪的布置图。

图3是本发明漫顶溃坝试验中的溃口测量仪测量结果的处理流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明采用激光扫描探测技术，但由于溃口被溃坝水流覆盖，溃坝水流中又存在大量的泥沙悬浮微粒，当发出的激光通过浑水介质时就会发生强烈的后向散射现象，当目标反射信号和后向散射信号一起被光电探测器接收时就会产生较强的噪声电平，足以淹没目标反射信号电平，因此抑制后向散射信号为本发明的重点内容。