一种黄土内涝落水洞流速监测装置的制作方法

本发明涉及流速测量设备，尤其涉及一种黄土内涝落水洞流速监测装置。

背景技术：

1、黄土落水洞是一种特殊的地质现象。它是指黄土层中，由于垂直节理发育良好以及频繁的地表水和地下水活动，导致地下空洞形成，并最终因上覆黄土层失去支撑而发生塌陷，形成的垂直或近乎垂直的地面塌陷坑。

2、落水洞的形成对滑坡的发生有十分明显的促进作用。落水洞通常与地下空洞或溶洞系统相连通，这些自然形成的地下通道为雨水提供了直接进入深层土壤和岩石的机会。当降雨量较大时，地表积水会迅速通过落水洞流入地下，尤其是在黄土层等垂直节理发育的地层中，这种渗流过程更加高效。随着水量不断增加，地下水位上升，导致周围土壤饱和度提高，从而削弱了斜坡的稳定性。

3、随着雨水不断渗入并填充落水洞及其连接的地下空间，孔隙水压力随之增加。这不仅降低了土壤颗粒之间的摩擦力，还可能对斜坡结构施加额外的压力，特别是在那些已经存在裂隙或弱面的地方。增加的孔隙水压力可以促使原本稳定的斜坡变得不稳定，增加了滑坡的风险。

4、因此研究黄土区域落水洞内水流流速对于预防黄土滑坡的产生有重要意义。而黄土落水洞内的水流环境极其复杂，流体包含大量泥沙、枯枝落叶等天然杂质，此外，水流方向主要以垂直或近乎垂直向下为主。同时大部分黄土落水洞区域昼夜温差大，使得装置的工作环境更加恶劣，目前市场上常见的流速仪多设计用于较为理想的水流条件，如河流或管道中的水平流动。然而，在黄土落水洞这种淹没工况下，尤其是对于直径较大或是侧壁倾斜不垂直的复杂洞况落水洞，传统流速仪往往难以准确测量水流速度，甚至可能出现设备损坏或数据失真的情况。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的实施例提供了一种黄土内涝落水洞流速监测装置。

2、本发明的实施例提供一种黄土内涝落水洞流速监测装置，包括：

3、测量组件，其包括过流筒、以及设置于所述过流筒外侧的超声波水速传感器；

4、以及固定组件，其包括吊杆、伸缩杆和旋转调节机构，所述吊杆上端可被配置为固定于落水洞口、下端连接所述伸缩杆一端，所述旋转调节机构设置于所述伸缩杆的另一端，所述旋转调节机构包括旋转管、棘轮机构、第一转轴和第二转轴，所述旋转管连接所述伸缩杆，所述棘轮机构包括棘轮、棘爪和第一弹性件，所述第一转轴和所述第二转轴均可转动的设置于所述旋转管内且至少一端贯穿所述旋转管，所述棘轮固定设置于所述第一转轴上，所述棘爪固定设置于所述第二转轴上，所述棘爪与所述棘轮卡合，所述第一弹性件一端连接所述棘爪、另一端连接所述旋转管，所述第一转轴贯穿出所述旋转管的一端连接所述过流筒。

5、进一步地，所述棘轮机构的数量设置为两个，两所述棘轮机构相对所述旋转管的竖直中分面对称设置。

6、进一步地，所述伸缩杆包括外管、内管、第二弹性件和锁紧件，所述外管的内壁设有向内凸起的内凸轨道，所述内管的外壁设有向内凹陷的内凹轨道，所述内管插入所述外管内，且所述内管端部与所述外管端部通过所述第二弹性件连接，所述内凸轨道可滑动的嵌入所述内凹轨道，所述锁紧件可将所述外管和所述内管锁定于任意位置。

7、进一步地，所述伸缩管还包括固定管和至少一延长管，各所述延长管可依次可拆卸连接，位于一端的所述延长管与所述内管延伸出所述外管的一端可拆卸连接，位于另一端的所述延长管与所述固定管可拆卸连接，所述旋转调节机构连接所述固定管。

8、进一步地，所述伸缩杆还包括底座，所述外管的一端固定连接所述底座，所述底座位于所述外管的内部设有固定柱，所述内管靠近所述底座一端通过所述第二弹性件连接所述固定柱。

9、进一步地，所述锁定件为橡胶夹。

10、进一步地，所述测量组件还包括外壳、第一水位传感器和第二水位传感器，所述第一水位传感器安装于所述外壳外侧，所述第二水位传感器和所述超声波水速传感器安装于所述外壳内部，所述外壳内位于所述第二水位传感器下方设有液体，所述外壳设置于所述过流筒外侧。

11、进一步地，还包括数据处理系统，所述数据处理系统包括第一处理器、第二处理器和信息存储模块，所述第一处理器分别连接所述超声波水速传感器和所述第一水位传感器，所述第一处理器和所述第二处理器无线通讯连接，所述第二处理器连接所述信息存储模块，所述第一处理器用于获取所述第一水位传感器检测到的水位信号，并根据所述水位信号控制所述超声波水速传感器工作，所述第二处理器由所述第一处理器获得所述超声波水速传感器的检测到的水速信号并存储于所述信息存储模块。

12、进一步地，所述过流筒上端为倾斜的椭圆形截面，所述外壳上部纵截面为三角形。

13、进一步地，所述固定组件还包括固定板，所述固定板可横跨落水洞口，所述吊杆上端连接所述固定板。

14、本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，固定组件通过吊杆将测量组件悬挂于落水洞内，并且通过伸缩杆调节测量组件的位置，并且通过旋转调节机构调整测量组件倾斜角度，从而将测量组件能准确布置于落水洞内待测流速的部位，为测量组件提供理想的测速环境，适用于测量以垂向流速为主的落水洞内淹没工况流速，可以监测不同深度下，不同部位的落水洞的流速，尤其是对于直径较大或是侧壁倾斜不垂直的复杂洞况落水洞，解决了数据失真的问题，且使用超声波作为测速核心装置，不会被流体内大量泥沙、枯枝落叶等天然杂质干扰。

技术特征：

1.一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述棘轮机构的数量设置为两个，两所述棘轮机构相对所述旋转管的竖直中分面对称设置。

3.如权利要求1所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述伸缩杆包括外管、内管、第二弹性件和锁紧件，所述外管的内壁设有向内凸起的内凸轨道，所述内管的外壁设有向内凹陷的内凹轨道，所述内管插入所述外管内，且所述内管端部与所述外管端部通过所述第二弹性件连接，所述内凸轨道可滑动的嵌入所述内凹轨道，所述锁紧件可将所述外管和所述内管锁定于任意位置。

4.如权利要求3所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述伸缩管还包括固定管和至少一延长管，各所述延长管可依次可拆卸连接，位于一端的所述延长管与所述内管延伸出所述外管的一端可拆卸连接，位于另一端的所述延长管与所述固定管可拆卸连接，所述旋转调节机构连接所述固定管。

5.如权利要求3所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述伸缩杆还包括底座，所述外管的一端固定连接所述底座，所述底座位于所述外管的内部设有固定柱，所述内管靠近所述底座一端通过所述第二弹性件连接所述固定柱。

6.如权利要求3所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述锁紧件为橡胶夹。

7.如权利要求1所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述测量组件还包括外壳、第一水位传感器和第二水位传感器，所述第一水位传感安装于所述外壳外侧，所述第二水位传感器和所述超声波水速传感器安装于所述外壳内部，所述外壳内位于所述第二水位传感器下方设有液体，所述外壳设置于所述过流筒外侧。

8.如权利要求7所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：还包括数据处理系统，所述数据处理系统包括第一处理器、第二处理器和信息存储模块，所述第一处理器分别连接所述超声波水速传感器和所述第一水位传感器，所述第一处理器和所述第二处理器无线通讯连接，所述第二处理器连接所述信息存储模块，所述第一处理器用于获取所述第一水位传感器检测到的水位信号，并根据所述水位信号控制所述超声波水速传感器工作，所述第二处理器由所述第一处理器获得所述超声波水速传感器检测到的水速信号并存储于所述信息存储模块。

9.如权利要求7所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述过流筒上端为倾斜的椭圆形截面，所述外壳上部纵截面为三角形。

10.如权利要求1所述的一种黄土内涝落水洞流速监测装置，其特征在于：所述固定组件还包括固定板，所述固定板可横跨落水洞口，所述吊杆上端连接所述固定板。

技术总结
本发明提供一种黄土内涝落水洞流速监测装置，涉及流速测量设备技术领域，包括：测量组件，其包括过流筒和超声波水速传感器；以及固定组件，其包括吊杆、伸缩杆和旋转调节机构，吊杆上端可被配置为固定于落水洞口、下端连接伸缩杆一端，旋转调节机构设置于伸缩杆的另一端。本发明的有益效果：固定组件通过吊杆将测量组件悬挂于落水洞内，并且通过伸缩杆调节测量组件的位置，并且通过旋转调节机构调整测量组件倾斜角度，从而将测量组件能准确布置于落水洞内待测流速的部位，为测量组件提供理想的测速环境，适用于测量以垂向流速为主的落水洞内淹没工况流速，可以监测不同深度下，不同部位的落水洞的流速，解决了数据失真的问题。

技术研发人员：蔡生顺,朱钰,谭钦文,保善东,汪明元,李艳哲,黄孟霜,李永虎,赵萌,范志强,马远刚,熊寿加
受保护的技术使用者：青海省地质调查院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10