一种用于黄土山区灌溉滑坡治理及监测预警系统的制作方法

1.本实用新型涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种用于黄土山区灌溉滑坡治理及监测预警系统。


背景技术：

2.黄土是在干旱气候条件下形成的特种土，一般为浅黄、灰黄或黄褐色，具有目视可见的大孔和垂直节理。在中国，黄土主要分布在北纬30
°
~48
°
间自西而东的条形地带上，面积约64万平方公里。其中山西、陕西、甘肃等省是典型的黄土分布区，分布面积广、厚度大，各个地质时期形成的黄土地层俱全。黄土的厚度各地不一，从数米至数十米，甚至一、二百米。黄土山区的主要地质特性归结为5个方面：多孔性、垂直节理发育、层理不明显、透水性较强、沉陷性，因此，极易造成水土流失，滑坡等自然灾害。
3.滑坡是指自然地质作用和人类活动等因素影响下，斜坡上的岩土体在重力作用下沿着一定的软弱面整体或局部保持岩土体结构完整而向下滑的过程和现象及其形成的地貌形态。滑坡发生的诱因有很多种，主要可分为自然原因和人为原因，而在两种因素同时作用下会加剧此类地质灾害发生的可能性。比如，在黄土台塬区过量农业灌溉可引起严重的滑坡灾害。滑坡类型主要包括黄土滑坡和黄土
‑
基岩滑坡。过量灌溉引发的滑坡灾害具有滞后性、群发性和频发性等显著特征, 且在季节分布上主要集中在冻融期(3月)和雨季(月)。
4.目前对过量灌溉引发的滑坡灾害以预防为主，治理为辅。排水措施是目前应用较多并且较为有效的一种治理措施，但是同时能够排水并进行监测预警的方法相对较少。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种同时实现排水并进行有效监测和预警的用于黄土山区灌溉滑坡治理及监测预警系统。
6.为解决上述问题，本实用新型所述的一种用于黄土山区灌溉滑坡治理及监测预警系统，其特征在于：该系统包括沿排水走向设置的数个贯通的排水通道、数根横向排水管、数组智能渗水管和防滑坡监测预警系统；所述智能渗水管的一端设在所述排水通道内，另一端设在欲处理的土体中；所述智能渗水管与所述防滑坡监测预警系统相连。
7.数个所述排水通道中的每两个排水通道通过所述横向排水管连接贯通。
8.每个所述排水通道由连接在一起的涵身和设在所述涵身顶部的支护拱顶构成；所述涵身上设有安装孔，该安装孔内设有所述横向排水管；所述支护拱顶上对称设有一对渗水孔，该渗水孔与所述智能渗水管相接。
9.数组所述智能渗水管中每两组之间间距相等。
10.数组所述智能渗水管中每组水管呈圆弧形均匀分布在所述排水通道的顶部。
11.所述智能渗水管的插入深度与滑坡面的位置相匹配。
12.所述智能渗水管包括渗水管、光纤传感器和流量计；所述光纤传感器设在所述渗水管的管壁内；所述流量计设在所述渗水管的内壁上；所述光纤传感器和所述流量计分别
与所述防滑坡监测预警系统相连。
13.所述防滑坡监测预警系统包括与所述智能渗水管中的光纤传感器和流量计相连的感知模块、与无线网络相连的数据传输模块和与监测终端相连的预警模块；所述感知模块通过所述无线网络与所述数据传输模块相连，该数据传输模块与所述预警模块相连。
14.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
15.1、本实用新型中设有包括渗水管、光纤传感器和流量计的智能渗水管，其基本功能是渗水排水，同时也可作为锚杆使用，对滑坡面有锚固作用，还能实现对滑坡的提前预警和有效监测。
16.2、本实用新型针对灌溉(漫灌)引起的滑坡，提出了一种整体式排水系统，该排水系统所形成的刚性结构可作为力学支挡结构对滑坡趋势进行抑制，通过将泥岩上部的土体进行托举和排水，并配合设置防滑坡监测预警系统，同时监测排水量和结构位移量，从而判定整体结构的运营状况和滑坡面稳定性。
17.3、本实用新型可以从排水系统方面来降低滑动面处土体的含水量，以减小滑坡的可能性，进而在有效治理漫灌引起的滑坡的基础上实现智能监测和预警。
附图说明
18.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
19.图1为本实用新型的排水通道平面布置示意图。
20.图2为本实用新型中智能渗水管的结构示意图。
21.图3为本实用新型中排水通道的结构示意图。
22.图4为本实用新型中排水通道的支护拱顶局部俯视图。
23.图5为本实用新型中多个排水通道贯通形成的整体排水系统示意图。
24.图6为本实用新型中防滑坡监测预警系统构成。
25.图中：1—排水通道；11—涵身；12—支护拱顶；2—横向排水管；3—智能渗水管；31—渗水管；32—光纤传感器；33—流量计；4—防滑坡监测预警系统；41—感知模块；42—无线网络；43—数据传输模块；44—监测终端；45—预警模块；5—滑坡面。
具体实施方式
26.如图1~6所示，一种用于黄土山区灌溉滑坡治理及监测预警系统，该系统包括沿排水走向设置的数个贯通的排水通道1、数根横向排水管2、数组智能渗水管3和防滑坡监测预警系统4。智能渗水管3的一端设在排水通道1内，另一端设在欲处理的土体中；智能渗水管3与防滑坡监测预警系统4相连。
27.其中：数个排水通道1中的每两个排水通道通过横向排水管2连接贯通。
28.每个排水通道1由连接在一起的涵身11和设在涵身11顶部的支护拱顶12构成；涵身11上设有安装孔，该安装孔内设有横向排水管2；支护拱顶12上对称设有一对渗水孔，该渗水孔与智能渗水管3相接。支护拱顶12由混凝土制成，其支撑上部土体。
29.本实用新型中的排水系统是在每个排水通道1的涵身11处预留横向排水管安装孔，两个排水通道之间由横向排水管2连接贯通，从而形成有多个排水通道1贯通的整体式排水系统。
30.数组智能渗水管3中每两组之间间距相等。
31.数组智能渗水管3中每组水管呈圆弧形均匀分布在排水通道1的顶部。
32.智能渗水管3的插入深度与滑坡面5的位置相匹配，即智能渗水管3的插入深度应根据滑坡面5的位置确定。
33.智能渗水管3包括渗水管31、光纤传感器32和流量计33；光纤传感器32设在渗水管31的管壁内；流量计33设在渗水管31的内壁上；光纤传感器32和流量计33分别与防滑坡监测预警系统4相连。
34.防滑坡监测预警系统4包括与智能渗水管3中的光纤传感器32和流量计33相连的感知模块41、与无线网络42相连的数据传输模块43和与监测终端44相连的预警模块45；感知模块41通过无线网络42与数据传输模块43相连，该数据传输模块43与预警模块45相连。
35.光纤传感器32可实时监测土体中的应力变化；流量计33可监测渗水管的流量变化。
36.本实用新型的具体操作步骤如下：
37.⑴
通过数值计算软件计算滑坡面5的位置；
38.⑵
对山体勘测，开挖排水通道1，按预定方案进行开挖掘进，形成类似涵洞的排水通道1；
39.⑶
对排水通道1进行上部处理，形成钢混结构的支护拱顶2；
40.⑷
支护拱顶12上预留渗水孔，并在渗水孔处打入智能渗水管3，每间隔一定距离打入一组智能渗水管3，一组智能渗水管3呈圆弧形均匀分布在排水通道1顶部；
41.⑸
按照步骤
⑵
~
⑷
开挖四组排水通道1后，进行贯通型排水系统的施工，将四组排水通道1两两之间打通采用横向排水管2连接，从而形成整体的排水系统；
42.⑹
排除由漫灌引起的地下水通过智能渗水管3流入排水通道1，并引流至附近河道；
43.⑺
当土体应力变化超出光纤传感器32应力变化的阈值或最大渗流量超出流量计33的阈值部分，则自动进行预警，及时采取预防措施。