[发明专利]一种叶轮式泥石流流速监测预警装置及其应用方法

说明书

本发明公开了一种叶轮式泥石流流速监测预警装置及其应用方法，该装置包括支架结构系统、同速转轮系统和电路系统；支架结构系统起到整个装置支撑受力与安装调整的作用；同速转轮系统结构是随泥石流流体一起转动的叶轮式设备，通过采用同速转轮的方式测量泥石流的流速，将线性运动转化为转动；电路系统通过测转速进而测得线性速度，实时测得泥石流体内部流速，当流速达到预设的阈值，启动后端预警装置；本发明装置灵活可调，便于拆卸安装，自动化程度高，太阳能供电，节约成本；方法易于理解，方便实施。

技术领域

本发明涉及泥石流灾害的预警及防治领域，具体涉及一种叶轮式泥石流流速监测预警装置及其应用方法。

背景技术

泥石流是中国山区常见多发的一种地质灾害，具有突发性，速度快，能量大，破坏力极强，携带物质体积大等特点。因此，常常会对泥石流发生的城镇，村庄造成较大的经济损失和人员伤亡。泥石流流速是泥石流防治工程中重要的设计参数之一，但由于其突发性较强，其流速通常难以准确监测到，这使得泥石流流速现场测试技术如何快速简便变得尤为重要。

当前对泥石流流速测定方法主要是载波相位差分法、多普勒法、光弹法、图像解译法等。它们多基于泥石流的流体表面测定，但由于泥石流是一种包含大量泥沙、石块、水等的一种不均匀多相流体，泥石流表面流速与内部流速明显不同。因此，现有的方法难以实时地监测泥石流的流速，较准确地测定泥石流内部流速，并能达到预警的效果，上述方法难以得到解决。

发明内容

针对现有泥石流流速测定技术的不足，为了实现监测泥石流内部的流速，并对泥石流灾害进行预警。本发明提供一种叶轮式泥石流流速监测预警装置及其应用方法。

本发明的一种叶轮式泥石流流速监测预警装置，包括支架结构系统、同速转轮系统和电路系统。

其中支架结构系统有左右对称的两根相同升降脚架，在每个升降脚架的下部通过支架枢纽安装两根辅助支架，在升降脚架的上端通过可拆卸螺丝固定一根水平横梁，且水平横梁与升降脚架之间通过固定钢条加固。水平横梁上面通过固定螺丝安装水平支板，两块竖向支板通过底边设置的合页分别连接于水平支板的左右两端；水平支板中部设置有刚性绝缘支架。

其中同速转轮系统结构为：一个转轮的内环刚接于水平横梁的中部，转轮的外环沿其径向均匀固定八根绝缘刚性杆，在每根绝缘刚性杆的中部均焊接有变阻电刷；绝缘刚性杆的端部焊接有圆形叶片状的同速转叶。轮轴灵敏度高，摩擦阻力几乎可忽略，以确保泥石流流速能高效率转化为同速转轮的转速。

其中电路系统结构为：电极探针设置在刚性绝缘支架的顶部，与变阻电刷配合接触，电极探针通过导线依次连接电流信号监测仪、蓄电装置和开关形成回路。同时电流信号监测仪通过数据线与模数转换器连接，模数转换器连接信号发射器。

进一步的，绝缘刚性杆由内外螺纹一调节长度；升降脚架由内外螺纹二调节高度。以满足不同沟深泥石流沟的测试需求。

进一步的，变阻电刷是电阻沿着空间环形分布，电阻值依次变化的，且直径大小略大于绝缘刚性杆的环状电刷。

进一步的，电路系统还包括太阳能光伏板，太阳能光伏板通过合页安装在竖向支板的顶部；所述太阳能光伏板连接蓄电装置为其提供电源。除此之外太阳能光伏板还能够作为雨棚，起到发电、遮雨的双重作用。

进一步的，支架结构系统的材料为铝合金，绝缘刚性杆为工程塑料、玻璃纤维或环氧树脂材料制造，具有一定刚度。

本发明的一种叶轮式泥石流流速监测预警装置的应用方法，包括以下步骤：

步骤1、选点预埋：在泥石流流通区沟道上，选取至少3处地面平整的试验点，并在沟道两侧各挖一个一定深度的凹坑；将升降脚架和辅助支架埋入夯实。