[发明专利]一种确定喀斯特岩溶管道泥沙淤积深度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种确定喀斯特岩溶管道泥沙淤积深度的装置及方法，该装置包括固定杆、多个传感器、数据采集器和无线通讯模块，固定杆的长度与岩溶管道的直径相匹配，多个传感器的探针沿固定杆的长度方向依次等间距固定在固定杆上，其中两个传感器的探针分别固定于固定杆的两端上，数据采集器分别与各传感器连接，无线通讯模块与数据采集器连接。该方法利用上述装置进行检测喀斯特地区岩溶管道中泥沙淤积的深度。该装置结构简单，易于制作，制作成本低，携带方便，适合在野外进行检测工作。该方法简单，操作方便，解决了传统方法不能明确岩溶管道泥沙深度的缺陷。

技术领域

本发明属于农业水土工程技术领域，具体涉及一种确定喀斯特岩溶管道泥沙淤积深度的装置及方法。

背景技术

喀斯特地上地下二元三维结构发育，土层浅薄且不连续、岩土结构复杂，喀斯特区水土流失不仅表现为地表过程，还表现为垂直维度的地下过程，这种水土流失过程的三维立体性极大地加剧了有关喀斯特坡面水文、土壤侵蚀等过程、机理研究的难度。非喀斯特地区用于确定土壤侵蚀量的观测研究的方法手段在喀斯特地区不适用，急需创建兼顾地上地下的喀斯特水土流失过程三维立体观测方法、设备、平台，从技术手段上实现喀斯特地上、地下水土流失过程的三维动态监测，加深对喀斯特区水土流失/漏失关键过程、驱动机制的认识。

研究表明，喀斯特区地表土壤侵蚀过程极其微弱，然而在野外时常见到喀斯特坡麓地带土壤冲刷殆尽，石漠化问题突出，推测丢失的土壤大部分通过地下岩溶管道流失并淤积在地下空间。确定地下空间(如岩溶管道中)淤积的泥沙量是估算喀斯特区土壤侵蚀通量的关键环节，同时还在确定土壤侵蚀防治措施布设的关键位置有很重要的指示意义。另外，喀斯特地下岩溶管道作为洪水期间的主要排水通道，对地下主要岩溶管道泥沙淤积情况的实时掌握能够在洪涝灾害提前预警、洼地内涝风险评估方面提供重要依据。然而，迄今为止尚无用于确定岩溶管道泥沙淤积深度的装置和方法。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提供了一种确定喀斯特岩溶管道泥沙淤积深度的装置及方法，该装置结构简单，易于制作，制作成本低，携带方便，适合在野外进行检测工作。

该方法简单，操作方便，解决了传统方法不能明确岩溶管道泥沙深度的缺陷。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种确定喀斯特岩溶管道泥沙淤积深度的装置，其特征在于：包括固定杆、多个传感器、数据采集器和无线通讯模块，固定杆的长度与岩溶管道的直径相匹配，多个传感器的探针沿固定杆的长度方向依次等间距固定在固定杆上，其中两个传感器的探针分别固定于固定杆的两端上，数据采集器分别与各传感器连接，无线通讯模块与数据采集器连接。

所述的传感器为Hydra Probe II传感器。

一种确定喀斯特岩溶管道泥沙淤积深度的方法，包括如下步骤：

S1、将各传感器的探头按照上述的要求固定在固定杆上，相邻两传感器的探头之间的间距为h，在已探测的含岩溶管道的地方，先将固定杆的两端沿岩溶管道的直径方向分别固定于岩溶管道的顶端和底端，然后将数据采集器和无线通讯模块置于岩溶管道外，将各传感器与数据采集器连接，数据采集器与无线通讯模块连接；

S2、将各传感器从下至上依次命名为第一传感器、第二传感器……第N传感器，根据第一传感器检测到的相对介电常数，来判断岩溶管道中是否有泥沙；

当第一传感器检测的相对介电常数位于空气或水的相对介电常数的区间时，表示岩溶管道中没有泥沙淤积：

若第一传感器、第二传感器……第N传感器检测到的相对介电常数均位于水的相对介电常数的区间时，表示岩溶管道中所有空间被径流水占据；

若第一传感器、第二传感器……第N传感器检测到的相对介电常数均位于空气的相对介电常数的区间时，表示岩溶管道中所有空间被空气占据；