湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置及方法制造方法及图纸

湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，包括土壤水分传感器、倾斜变形传感器、数据处理器、信号发生器、供电设备、信号接收器、警报发生器；其中，在窑洞顶部的人工谷缘与原坡形线交点处，向坡体内一定深度分别固定土壤水分传感器及倾斜变形传感器，土壤水分传感器及倾斜变形传感器均与位于坡体表面的数据处理器电信号连接，数据处理器与信号发生器电信号连接，信号发生器与位于窑洞处的信号接收器远程无线连接，信号接收器与警报发生器电信号连接。本湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置通过土壤水分传感器和倾斜变形传感器相结合监测土壤水分及倾斜变形量，避免单一监测的误差问题，避免人员伤亡。

【技术实现步骤摘要】
湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置及方法
本专利技术属于地质地理监测领域，特别是一种湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置及方法。
技术介绍
黄土高原是世界上最大的黄土堆积区，孕育了窑洞这一具有地域特色的代表性民居。窑洞多依山而建，主要是在厚积的黄土水平开挖而成，施工方便、造价低廉、冬暖夏凉，是天然的绿色建筑，分布广泛，目前窑洞居住人口达4000万人。黄土是一种富含矿物质的弱胶结性土，具有多孔隙、粉粒状、天然含水量小、湿陷性的特征。黄土在我国分布之广、厚度之大，均可称世界之最，面积达63万平方公里。由于黄土特殊的构造及成分，在水分的作用下，渗透性、湿陷性特征明显。然而，黄土中的矿物质和有机物质为非水稳性胶结物质，仅在干燥状态具有较弱的胶结作用。由于黄土为垂直节理及大缝隙结构，水的渗透性强，在大量降水、灌溉等水分的作用下，湿陷性黄土内聚力及内摩擦角减低，极易产生滑坡、崩塌等地质灾害。黄土高原属于典型的大陆季风气候特征，冬春季干旱少雨，夏秋季多雨。目前，黄土高原地区降雨有进一步增加的趋势，正在由少雨型向多雨型转变。加之人工削坡、灌溉、坡顶加载、开山打炮等诱发因素，近年在降雨季节黄土高原地区的滑坡、崩塌等地质灾害呈激增态势。窑洞民居多依山而建，在黄土斜体上开挖平台，建房修路，降低了黄土坡土体强度，因此是受到滑坡地质灾害侵害的重要对象。近年，由于窑洞上方黄土滑坡造成的灾害损失触目惊心，严重威胁人民群众生命安全。湿陷性黄土在黄土高原地区广泛分布，由黄土湿陷性而引发的地质灾害具有频发性、广泛性、复杂性和灾难性，危及人民的生命和财产安全。然而，黄土的湿陷性具有极大的隐蔽性，其发生与发展的时间过程较难监控，因此较难提前预测。窑洞是具有黄土高原特色的地域建筑，是人类民居的瑰宝，时至今日仍有大量居民居住。由于窑洞大多依山而建，建造过程对于黄土坡地进行削切破坏了原有的稳态地貌，在降水和灌溉等水分的影响下易发生失稳、滑坡。滑坡发生后窑洞主体框架保持稳定，窑脸被滑坡黄土封住、塌陷，以往灾害遇难人员主要为缺氧所致，因此，如果预警及救援及时，受灾人员完全有可能幸免于难。目前，滑坡风险的预测方法主要有概率分析法、数学模型预测法、物理模型预测法等，均有主观性高、非定量化、需要大量样本、假设条件过于理想等问题，造成预测不准的问题，主要是针对区域性的监测预警，针对散落而自由分布的窑洞民居并不适用。地质灾害的预警预报在世界范围内都是一个难题，我国的地质灾害成功预警率也并不理想。成功预警实例中专业预警所占比例过低，仅占总数的9.8%，大量成功避灾均依靠居民自我判定及群测群防。典型的湿陷性黄土滑坡的变形破坏呈现出“滑塌”的特点，是一个渐进式的过程，并呈现出“坍窑不坍掌”的特征，为灾害被埋人员的存活留有一定空间，若抢救及时则可幸免于难。因此，开发出一套高效准确的针对湿陷性黄土地质条件下窑洞的滑坡地质灾害的预警救援系统具有重要的实践意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对湿陷性黄土湿陷、滑坡、崩塌的诱发因素及机理特点，提供一种湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置及方法，该系统针对窑洞民居聚落的滑坡、崩塌地质灾害进行预警及救援，做到“事前预警避灾，事后实施救援”，保护人民群众生命财产安全。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：包括土壤水分传感器、倾斜变形传感器、数据处理器、信号发生器、供电设备、信号接收器、警报发生器；其中，在窑洞顶部的人工谷缘与原坡形线交点处，向坡体内一定深度分别固定土壤水分传感器及倾斜变形传感器，土壤水分传感器及倾斜变形传感器均与位于坡体表面的数据处理器电信号连接，数据处理器与信号发生器电信号连接，信号发生器与位于窑洞处的信号接收器远程无线连接，信号接收器与警报发生器电信号连接，同时，坡体表面还固定有分别与土壤水分传感器、倾斜变形传感器、数据处理器、信号发生器电连接并为其供电的供电设备。所述的土壤水分传感器及倾斜变形传感器位于土下的垂直距离为2米，且与窑洞顶部的人工谷缘与原坡形线交点处位于同一水平线上。所述的土壤水分传感器及倾斜变形传感器位于窑洞顶部的人工谷缘与原坡形线交点处坡面内水平距离2米处。所述的土壤水分传感器及倾斜变形传感器固定的距离间隔不小于30cm。所述的窑洞顶部的人工谷缘与原坡形线交点处坡面内同一水平高度间隔分布有三个固定点，每个固定点内均分别固定有土壤水分传感器及倾斜变形传感器，固定点一：与窑洞顶部中心线重合，固定点二：为固定点至窑洞顶部一侧边沿与窑洞顶部该侧边沿的水平延长线形成60°夹角，固定点三：为固定点至窑洞顶部另一侧边沿与窑洞顶部该侧边沿的水平延长线形成60°夹角。所述的供电设备为固定在地面上的太阳能电池板。所述的警报发生器还与远程救援中心通过网络进行连接。湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援系统，它包括以下步骤：S1.实时测量坡体的土壤含水量及倾斜变形量；S2.将分别检测到的土壤含水量及倾斜变形量信息处理后发送至窑洞处；S3.位于窑洞处的警报发生器根据土壤含水量及倾斜变形量的信息与预设的五个预警等级进行匹配，并作出相应的相应；其中，预警等级Ⅰ为土壤含水量大于25%，单一标准触发，警报发生器向居民发送提醒信息，停止农业灌溉活动；预警等级Ⅱ为土壤含水量大于50%，单一标准触发，警报发生器通知居民在停止农业灌溉活动的基础上，加强关注降水情况；预警等级Ⅲ为土壤含水量大于75%，倾斜形变超过1°，双重标准触发，警报发生器通知居民准备撤离；预警等级Ⅳ为倾斜变形超过2°，单一触发，警报发生器向居民发出信号抓紧撤离；预警等级Ⅴ为倾斜形变超过3°，单一触发，警报发生器向远程救援中心发送救援信号，请求远程救援中心及时前往监测地点开展救援工作避免人员伤亡。所述的S1步骤中，通过土壤水分传感器及倾斜变形传感器实时测量坡体的土壤含水量及倾斜变形量。所述的S2步骤中，将分别检测到的土壤含水量及倾斜变形量信息发送至数据处理器进行处理；然后数据处理器将处理后的电信号发送至信号发生器，信号发生器再将电信号发送至窑洞处的信号接收器；信号接收器最终将土壤含水量及倾斜变形量的信息通过电信号发送至位于窑洞处的警报发生器。本专利技术的有益效果是：本湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置通过土壤水分传感器和倾斜变形传感器相结合监测土壤水分及倾斜变形量，并将监测到的数据实时发送至窑洞处，如监测到指标异常即可第一时间向居民发送相应通知，提醒居民采取停止农业灌溉活动、加强关注降水情况、通知居民准备撤离、抓紧撤离以及请求远程救援中心及时前往监测地点开展救援这五级防范措施，避免单一监测的误差问题，避免人员伤亡。说明书附图下面结合附图对本专利技术进一步说明；图1是本系统示意图；图2是黄土坡体示意图；图3是黄土坡体剖面图；图中：1、土壤水分传感器；2、倾斜变形传感器；3、数据处理器；4、信号发生器；5、太阳能电池板；6、信号接收器；7、警报发生器；8、人工谷缘；9、原坡形线；10、窑洞顶部。具体实施方式水是影响湿陷性黄土地质稳定的重要因素。由于夏秋集中降水、灌溉等因素造成湿陷性黄土内部胶结物质溶解，土壤内聚力减弱，极易造成滑坡。湿陷性黄土的结构如图2所示，根据其地质结构通常分为本文档来自技高网...

【技术保护点】
湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：包括土壤水分传感器（1）、倾斜变形传感器（2）、数据处理器（3）、信号发生器（4）、供电设备、信号接收器（6）、警报发生器（7）；其中，在窑洞顶部（10）的人工谷缘（8）与原坡形线（9）交点处，向坡体内一定深度分别固定土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2），土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2）均与位于坡体表面的数据处理器（3）电信号连接，数据处理器（3）与信号发生器（4）电信号连接，信号发生器（4）与位于窑洞处的信号接收器（6）远程无线连接，信号接收器（6）与警报发生器（7）电信号连接，同时，坡体表面还固定有分别与土壤水分传感器（1）、倾斜变形传感器（2）、数据处理器（3）、信号发生器（4）电连接并为其供电的供电设备。

【技术特征摘要】
1.湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：包括土壤水分传感器（1）、倾斜变形传感器（2）、数据处理器（3）、信号发生器（4）、供电设备、信号接收器（6）、警报发生器（7）；其中，在窑洞顶部（10）的人工谷缘（8）与原坡形线（9）交点处，向坡体内一定深度分别固定土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2），土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2）均与位于坡体表面的数据处理器（3）电信号连接，数据处理器（3）与信号发生器（4）电信号连接，信号发生器（4）与位于窑洞处的信号接收器（6）远程无线连接，信号接收器（6）与警报发生器（7）电信号连接，同时，坡体表面还固定有分别与土壤水分传感器（1）、倾斜变形传感器（2）、数据处理器（3）、信号发生器（4）电连接并为其供电的供电设备。2.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：所述的土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2）位于土下的垂直距离为2米，且与窑洞顶部（10）的人工谷缘（8）与原坡形线（9）交点处位于同一水平线上。3.根据权利要求1所述的湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：所述的土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2）位于窑洞顶部（10）的人工谷缘（8）与原坡形线（9）交点处坡面内水平距离2米处。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：所述的土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2）固定的距离间隔不小于30cm。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的湿陷性黄土地质条件下窑洞滑坡灾害预警救援装置，其特征是：所述的窑洞顶部（10）的人工谷缘（8）与原坡形线（9）交点处坡面内同一水平高度间隔分布有三个固定点，每个固定点内均分别固定有土壤水分传感器（1）及倾斜变形传感器（2），固定点一：与窑洞顶部（10）中心线重合，固定点二：为固定点至窑洞顶部（10）一侧边沿与窑洞顶部（10）该侧边沿的水平延长线形成60°夹角，固定点三：为固定点至窑洞顶部（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：白钰，
申请(专利权)人：白钰，
类型：发明
国别省市：陕西,61