本發(fā)明涉及一種單孔地下水位監(jiān)測方法及實時監(jiān)控裝置，屬于滑坡地下水位的實時監(jiān)測技術領域。

背景技術：
我國是地質災害大國，對于地質災害尤其是滑坡的監(jiān)測十分必要，地下水位是滑坡穩(wěn)定性分析的重要水力學參數(shù)，其監(jiān)測作為滑坡監(jiān)測中的重要一環(huán)，也必不可少。地下水水位一般先觀測水頭埋深，再結合監(jiān)測點高程得到水位高程。已知地下水水位的監(jiān)測方法很多，主要可以分為人工觀測和自動觀測兩種。人工觀測方法采用的儀器主要是電接觸懸垂式水尺，以通電報警提示水位，以測尺判斷具體埋深，該方法因其技術要求低、簡單、易攜帶，在國外應用較廣泛，但也存在人工工作量大，測讀方式原始因而可能放大誤差的弊端；地下水位自動監(jiān)測儀器主要包括浮子式和壓力式。浮子式地下水位計在國內應用最廣泛，一般都能在10cm口徑的測井管中工作，有些可裝在5cm口徑的井內工作，但由于地下水埋深較大，較長的懸索影響了其感應靈敏度，一般精度都在厘米級；壓力地下水位計具有使用方便、功耗低、精度高等多優(yōu)點，但是存在地下水中的泥沙影響精度，壓阻式有時飄、溫飄，要定時校準等問題。此外，還有近些年發(fā)展的超聲波水位計，由于超聲波發(fā)射有5°～7°的發(fā)散角，因此該角度內不能有遮擋物，而對于滑體內的測斜管而言，變形是必然的，也因而限制了其的適用。此外，還有一些用于明渠或河流、水壩等露水頭水位監(jiān)測的雷達水位計，激光水位計等儀器、方法，用激光水位計垂直檢測水位，因其設計特點而不能用于滑坡內地下水位的監(jiān)測。

技術實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種單孔地下水位監(jiān)測方法及實時監(jiān)控裝置，可以實時實施單孔地下水位監(jiān)測、不受測斜管變形影響。本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種單孔地下水位監(jiān)測方法，包括以下步驟：(1)對滑坡進行勘察，確定重點監(jiān)測位置；(2)在重點監(jiān)測位置處鉆孔并埋入內壁附有反光涂層的測斜管；(3)采用1956年黃海高程系統(tǒng)，測量測斜孔頂部高程，記錄為H1；(4)在測斜孔頂部安裝激光測距儀，激光測距儀設置于測斜孔頂部，發(fā)射激光脈沖的激光二極管位于孔的幾何中心；(5)將反光浮標投入測斜管內，反光浮標隨重力作用落入測斜井底部，并浮于地下水水面浸潤線；(6)激光測距儀向測斜孔內發(fā)出入射激光脈沖，激光脈沖在測斜孔內壁多次反射后到達反光浮標后形成反射激光脈沖沿原路返回并被激光測距儀內的激光接收元件接受，由此測得測光測距儀與反光浮標間的距離L：其中c為光速，TΔ為激光脈沖往返時間；(7)利用測斜管的測斜數(shù)據(jù)得到測斜管頂部與反光浮標頂面所在平面夾角θ；(8)利用以下公式計算地下水水位高程：得到重點監(jiān)測位置的地下水水位高程后，通過通信模塊將檢測位置的水位高程實時地發(fā)送至遠程的數(shù)據(jù)處理終端。本發(fā)明同時提供了一種基于上述方法的單孔地下水位實時監(jiān)控裝置，包括激光測距儀，所述激光測距儀位于埋設于地下的測斜管的頂部，激光測距儀發(fā)射的激光脈沖的起點位于放置測斜管的測斜孔的幾何中心處，測斜管內壁涂有反光涂層，測斜管內部地下水水位處漂浮有表面設置反光貼膜的反光浮標，所述激光測距儀與通訊模塊連接，通訊模塊通過無線移動通訊網絡與數(shù)據(jù)處理終端連接，所述激光測距儀和通訊模塊均與太陽能電池板連接，所述反光浮標呈中部厚、周圍薄的碟形。所述太陽能電池板位于測斜孔旁。所述數(shù)據(jù)處理終端為用于數(shù)據(jù)處理和存儲的PC機、手機和工作站的一種。所述通訊模塊通過GSM移動通信網絡和/或GPRS無線通信網絡與數(shù)據(jù)處理終端連接。本發(fā)明基于其技術方案所具有的有益效果在于：(1)本發(fā)明反光浮標浮于水面，能夠準確反映水位的移動變化，內壁涂有反光涂層的測斜管可以保證激光脈沖的反射，激光測距的方式技術成熟，其精度相對于超聲波等更高，三者組合而成的測量系統(tǒng)可以更精確地測量出地下水位埋深的變化；(2)本發(fā)明采用太陽能電池板供電，清潔環(huán)保；(3)本發(fā)明的測斜管可根據(jù)地勢需要進行不同程度的彎曲，應用廣泛，尤其適用于滑坡地下水監(jiān)控，有效地解決了現(xiàn)有滑坡地下水位監(jiān)測裝置存在的穩(wěn)定性差、操作麻煩、效率和準確率較低、使用壽命較短的問題；(4)本發(fā)明的測斜管仍然可以用于測斜，一管多用，經濟性好；(5)本發(fā)明可利用無線通訊網絡進行遠程控制，實現(xiàn)自動化實時監(jiān)測，無須人工野外的跟蹤調查、節(jié)約人力物力。附圖說明圖1是本發(fā)明的模塊連接示意圖。圖2是本發(fā)明的原理示意圖。圖3是本發(fā)明在滑坡水位監(jiān)測應用中的地下部分剖面示意圖。圖4是本發(fā)明的反光浮標示意圖。圖中：100-測量系統(tǒng)，110-激光測距儀，120-測斜管，130-反光浮標，200-通訊模塊，300-太陽能電池板，400-數(shù)據(jù)處理終端，500-反光貼膜，600-浸潤線，700-滑面，810-入射激光脈沖，820-反射激光脈沖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。本發(fā)明提供了一種單孔地下水位監(jiān)測方法，參照圖2和圖3包括以下步驟：(1)對滑坡進行相關勘察工作后、確認重點監(jiān)測位置；(2)按照相關規(guī)范及技術要求鉆孔并埋入測斜管120，測斜管120在埋入前確認其內壁附有反光涂層且質量滿足要求；(3)采用1956年黃海高程系統(tǒng)，測量測斜孔頂部高程，記錄為H1；(4)在測斜孔頂部安裝激光測距儀110，激光測距儀110設置于測斜孔頂部，發(fā)射激光脈沖的激光二極管位于孔的幾何中心；(5)將圖3所示的反光浮標130投入測斜管內，反光浮標130尺寸小于測斜井井壁，反光浮標隨重力作用落入測斜井底部，并浮于地下水水面浸潤線600；(6)激光測距儀向測斜孔內發(fā)出入射激光脈沖810，激光脈沖在測斜孔內壁多次反射后到達反光浮標130后形成反射激光脈沖820沿原路返回并被激光測距儀內的激光接收元件接受，由此測得測光測距儀110與反光浮標130間的距離L：其中c為光速，TΔ為激光脈沖往返時間；由于光速極快，測斜管長度一般在百米之內，反光浮標表面的反光貼膜類似角反射器的反射原理防止了漫反射，所以光線在測斜管內反射所增加的距離誤差可忽略不計；(7)現(xiàn)有得應用三角測量法的激光測距儀精度極高，應用該類儀器可較好的測得激光測距儀與水位的斜線距離，因此利用測斜管的測斜數(shù)據(jù)得到測斜管頂部與反光浮標頂面所在平面夾角θ；(8)利用以下公式計算地下水水位高程：得到重點監(jiān)測位置的地下水水位高程后，通過通信模塊將檢測位置的水位高程實時地發(fā)送至遠程的數(shù)據(jù)處理終端。參照圖1和圖2，本發(fā)明同時提供了一種單孔地下水位實時監(jiān)控裝置，包括激光測距儀110，所述激光測距儀110位于埋設于地下的測斜管120的頂部，激光測距儀110發(fā)射的激光脈沖的起點位于放置測斜管120的測斜孔的幾何中心處，測斜管120內壁涂有反光涂層，測斜管內部地下水水位處即浸潤線600處漂浮有表面設置反光貼膜500的反光浮標130，激光測距110、測斜管120和反光浮標130構成測量系統(tǒng)100。所述激光測距儀110與通訊模塊200連接，通訊模塊200通過無線移動通訊網絡與數(shù)據(jù)處理終端400連接。浸潤線600下方線條為滑坡的滑面700。所述激光測距儀和通訊模塊均與太陽能電池板300連接。所述太陽能電池板位于測斜孔旁，可為激光測距儀及通信模塊等野外工作儀器供電。所述反光浮標呈中部厚、周圍薄的碟形。如圖4所示，反光浮標呈碟形，有助于其從測斜管頂部扔下去后保證其以較大面積正對上方，使得反射面積增大。所述數(shù)據(jù)處理終端為用于數(shù)據(jù)處理和存儲的PC機、手機和工作站的一種，可實現(xiàn)測得數(shù)據(jù)的處理、儲存、管理。所述通訊模塊通過GSM移動通信網絡和/或GPRS無線通信網絡與數(shù)據(jù)處理終端連接。通信模塊200可采用GPRS無線傳輸設備，利用GSM移動通信網絡的短信息和GPRS業(yè)務搭建一個超遠距離的數(shù)據(jù)傳輸平臺，可將激光測距儀110所測數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理終端400中。所述數(shù)據(jù)處理終端400可為PC、手機、工作站等多種形式，可實現(xiàn)測得數(shù)據(jù)的處理、儲存、管理。結合測斜孔頂部高程可得到滑坡地下水位的實時變化數(shù)據(jù)。利用本發(fā)明進行實時測量和監(jiān)控，具有設備技術成熟、測量結果精確、適用場合廣泛、使用能源清潔環(huán)保、可靠性好、維護量小、節(jié)約人工等優(yōu)點，非常適合應用于滑坡領域的地下水水位監(jiān)測。