DE19506180C1 - Process for checking and monitoring the condition of dikes, dams, weirs or the like - Google Patents
Process for checking and monitoring the condition of dikes, dams, weirs or the likeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle und Über wachung der Dichtigkeit von Deichen, Dämmen, Wehren oder der gleichen Wassersperrbauwerten mittels Sensoren und ist in besonderem Maße zum Langzeit-Moni toring geeignet, so daß rechtzeitig Maßnahmen zum ausrei chenden Schutz hochwassergefährdeter Gebiete durch Sanierung bzw. Rekonstruktion vorhandener Hochwasserschutzbauten ergriffen werden können.The invention relates to a method for control and over monitoring the tightness of dikes, dams, weirs or the same water barrier construction values by means of sensors and is particularly suitable for long-term moni toring suitable, so that timely measures to be sufficient adequate protection of flood-prone areas through renovation or reconstruction of existing flood protection structures can be taken.
Die Überwachung von Dämmen und Deichen wird bisher durch Kon trollgänge durchgeführt sowie durch Messungen an wenigen Einzelpunkten (Pegel). Die Kontrollgänge dienen dem Erkennen möglicher Sickerstellen auf Seiten der Binnendeichböschung.The monitoring of dams and dikes has so far been carried out by Kon trolls carried out and by measurements on a few Single points (level). The inspection tours serve the recognition possible seepage on the side of the inland dike slope.
In dem Falle, wo erkennbar Dränge- oder Sickerwasser aus dem Außendeichland oder dem Flußbett den Deich durchdringt, müssen Maßnahmen zur Verstärkung bzw. Sanierung von Bermen, Spundwänden, Schmalwänden u.ä. sowie ggfs. zur äußeren Ver stärkung des Deiches eingeleitet werden, um einen Deich durchbruch zu vermeiden. In the case where there is noticeable drainage or leachate from the Outer dike or the riverbed penetrates the dike, must take measures to strengthen or reorganize berms, Sheet piling, narrow walls, etc. as well as for external ver Strengthening the dike to initiate a dike to avoid breakthrough.
Bei Hochwassergefahr werden die Dämme oder Deiche in kurzen Zeitabschnitten wiederholt visuell kontrolliert, um das Ri siko eines Dammdurchbruches zu verringern.If there is a risk of flooding, the dams or dikes will be short Periods of time are visually inspected to check the Ri reduce the risk of a breakthrough of the dam.
Es ist jedoch aus dem Vorgenannten ersichtlich, daß das Aus treten von Dränge-oder Sickerwasser bereits die Folge eines zeitlich vorgelagerten Zerstörens bzw. Undichtwerdens von Dichtungselementen im Deich, Damm oder dergleichen ist. Dieses zu späte Erkennen derartiger Zerstörungen, z. B. auch undichter oder zerstörter Deich-Spundwände birgt erhebliche Gefahren für das durch den Deich zu schützende tiefer gelegene Binnenland in sich.However, it can be seen from the foregoing that the end occurrence of urge or leachate is already the result of a destruction or leakage of Sealing elements in the dike, dam or the like. This late detection of such destruction, e.g. Belly leaky or destroyed dike sheet piling hides considerable Dangers for the deeper to be protected by the dike located inland.
Aus dem auf die Anmelderin zurückgehenden Deutschen Ge brauchsmuster G 93 18 404 ist eine Einrichtung zum Bestimmen von Temperaturen an oder in ausgedehnten Objekten bekannt, die eine optisch-elektronische Meßvorrichtung verwendet. Diese Meßvorrichtung speist an mindestens einem Ende eines Lichtwellenleiters einen Laserimpuls ein und dient der Unter suchung der vom Lichtwellenleiter zurückgestreuten Strahlung. Aufgrund der gegebenen Wechselwirkungen läßt sich die Tempe ratur und der Ort spektral und laufzeitabhängig auswerten. Demnach können den Längenkoordinaten des Lichtwellenleiters Temperaturwerte zugeordnet werden.From the German Ge Usage pattern G 93 18 404 is a device for determination known from temperatures at or in extensive objects, which uses an optical-electronic measuring device. This measuring device feeds at at least one end Optical fiber a laser pulse and serves the sub Search for the radiation backscattered by the optical fiber. Due to the given interactions, the tempe Evaluate the temperature and the location spectrally and runtime-dependent. Accordingly, the length coordinates of the optical fiber Temperature values can be assigned.
Das dort gezeigte Meßverfahren greift auf die Auswertung des rückgestreuten Raman-Streulichtes eines Lichtwellenleiters zur Temperaturmessung zurück. Die Temperaturmessung beruht dabei auf dem bekannten DTS-Meßverfahren (Distributed Optical Fibre Temperature-Sensing), bei dem das Licht eines Lasers in einen Lichtwellenleiter eingekoppelt wird. Bei der Ausbrei tung des Laserlichtes innerhalb des Lichtwellenleiters er folgt eine Streuung an den Molekülen desselben, wobei die Intensität des rückgestreuten Lichtes in Abhängigkeit von der Laufzeit in vorgegebenem Maße abfällt. Aufgrund der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit des emitierten Lichtes im Licht wellenleiter kann aus dem ermittelten zeitlichen Verlauf der Intensität des Rückstreulichtes der vom Licht jeweils zurückgelegte Weg bestimmt werden.The measuring method shown there uses the evaluation of the backscattered Raman scattered light from an optical fiber back to temperature measurement. The temperature measurement is based thereby on the well-known DTS measuring method (Distributed Optical Fiber Temperature-Sensing), in which the light of a laser in an optical fiber is coupled. When spreading device of the laser light within the optical waveguide follows a scattering on the molecules thereof, the Intensity of the backscattered light depending on the Term drops to a predetermined extent. Because of the known Propagation speed of the emitted light in the light waveguide can be determined from the determined time course of the Intensity of the backscattered light from the light in each case distance traveled can be determined.
Bedingt durch die Wechselwirkungen des Laserlichtes mit optischen Phononen, d. h. Schwingungsquanten einer elasti schen Deformationswelle in einem Festkörper, entsteht die Raman-Rückstreuung. Die Intensität des Raman-Rückstreulichtes ist direkt von der Temperatur am jeweiligen Ort der Entste hung des Streulichtes abhängig. In dem Falle, wenn Laserlicht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt und die Intensität des Raman-Streulichtes laufzeitabhängig ausgewertet wird, kann die ortsabhängige Temperaturverteilung ermittelt werden.Due to the interactions of the laser light with optical phonons, d. H. Vibration quanta of an elastic deformation wave in a solid, the Raman backscatter. The intensity of the Raman backscattered light is directly from the temperature at the respective location depending on the scattered light. In the case when laser light coupled into the optical fiber and the intensity of the Raman scattered light can be evaluated depending on the transit time the location-dependent temperature distribution can be determined.
Mit der in dem Deutschen Gebrauchsmuster G 93 18 404 gezeig ten Einrichtung soll durch die Anordnung eines Lichtwellen leiters als flächiges Gebilde, zweckmäßigerweise in Form ei nes Gitternetzes, die Überwachung der Temperaturentwicklung in Deponien untersucht werden. Durch die erhaltenen Tempera turwerte soll der geothermische Gradient und die geother mische Diffusivität im Bereich der abdichtenden Basiston schicht bestimmt werden. Durch eine derartige Temperatur überwachung, die parallel unterhalb der Basisabdichtung erfolgt, sollen Unregelmäßigkeiten oder Schäden des Deponie abbaus erkennbar sein, um dann Maßnahmen einzuleiten, mit denen eine Beeinträchtigung des Grundwassers verhindert wird.With the shown in the German utility model G 93 18 404 ten device should by the arrangement of light waves conductor as a flat structure, expediently in the form of an egg grid, monitoring the temperature development in landfills. By the tempera obtained the geothermal gradient and the geothermal mixed diffusivity in the area of the sealing base shade layer can be determined. By such a temperature surveillance running parallel below the base seal irregularities or damage to the landfill degradation can be recognized in order to then initiate measures with which prevent damage to the groundwater.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Kontrolle und Überwachung des Zustandes von Deichen, Dämmen, Wehren oder dergleichen anzugeben, mit dessen Hilfe frühzei tig Informationen über Sanierungs- und Rekonstruktionsmaß nahmen gewonnen werden können, so daß eine hohe Sicherheit der durch den Deich, Damm oder dergleichen zu schützenden Bereiche gewährleistet ist. Darüber hinaus sollen geeignete Vorrichtungen zur Durchführung eines derartigen Verfahrens angegeben werden.The object of the present invention is to provide a method for Checking and monitoring the condition of dikes, dams, Specify weirs or the like with the help of which Information about renovation and reconstruction measures could be won, so that a high security the one to be protected by the dike, dam or the like Areas is guaranteed. In addition, suitable Devices for performing such a method can be specified.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1, wobei insbesondere vorteilhafte vorrichtungsseitige Ausbildungen und Weiterent wicklungen in den Unteransprüchen umfaßt sind.The object of the invention is achieved with a method according to claim 1, in particular advantageous device-side training and development windings are included in the subclaims.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Tempera turverteilung längs des Deiches im binnenseitigen Bereich unterhalb der Deichkrone, zweckmäßigerweise unterhalb der Deichsohle, oder im Deichinneren auf der Binnenseite von Dichtungselementen, mittels eines langgestreckten verteilten und/oder mehrerer verteilter Sensoren, die es gestatten, die Temperaturverteilung entlang einer Strecke bzw. in einer Fläche oder einem Volumen ortsaufgelöst zu erfassen, zu untersuchen, um örtliche Anomalien der Temperaturverteilung und damit Deichschäden zu ermitteln.The basic idea of the invention is the tempera Door distribution along the dike in the inland area below the dike crown, conveniently below the Dike sole, or inside the dike on the inside of Sealing elements, distributed by means of an elongated and / or several distributed sensors that allow the Temperature distribution along a route or in a To capture area or volume in a spatially resolved manner investigate for local anomalies in temperature distribution and thus to determine dike damage.
Derartige örtliche Anomalien lassen also frühzeitig eine vorhandene Leckage erkennen, so daß rechtzeitig deichsi chernde oder deichsanierende Maßnahmen ergreifbar sind.Such local anomalies therefore allow one early on Detect existing leakage, so that deichsi in time protective or dike restoring measures can be taken.
Durch die Anordnung eines verteilten Temperatur-Sensors längs bzw. im Inneren des Deiches, Dammes oder dergleichen wird die planmäßige Diffusion von Dränge- oder Sickerwasser aus dem Außendeichland oder dem Flußbett erfaßt, wobei sich vorhan dene Undichtheiten im Bereich unterhalb der Deichkrone, bzw. unterhalb der Deichsohle, z. B. defekte Dichtungskerne, Spundwände, Schmalwände als Temperaturanomalie, d. h. als örtliche Temperaturspitze bemerkbar machen.By arranging a distributed temperature sensor lengthways or inside the dike, dam or the like scheduled diffusion of urge or leachate from the Outer dike land or the river bed recorded, where existing leaks in the area below the dike crown, or below the dike sole, e.g. B. defective sealing cores, Sheet piling, narrow walls as a temperature anomaly, d. H. as make local temperature peaks noticeable.
Der Ort des Lecks sowie die Bewegung oder Fließrichtung der durch das Leck eindringenden Flüssigkeitsmenge kann dann durch die Auswertung der gemessenen Temperaturverteilung in der durch den verteilten Sensor überwachten Region/Abschnitt bestimmt werden.The location of the leak as well as the movement or flow direction of the through the leak penetrating amount of liquid can then by evaluating the measured temperature distribution in the region / section monitored by the distributed sensor be determined.
In dem Falle, wo ein beispielsweise verwendetes faseropti sches Sensorkabel zur Temperaturmessung in einem Schweißgraben längs des Deiches angeordnet ist und eine Leckage auftritt, kann die Fließrichtung des Wassers im Sicker- bzw. Schweißgraben durch den sich ausbildenden Temperaturgra dienten über die Länge des Sensorkabels bzw. des Deiches bestimmt werden.In the case where a fiber optic used, for example cal sensor cable for temperature measurement in one Welding trench is arranged along the dike and one Leakage occurs, the flow direction of the water in the seepage or Sweaty trench due to the developing temperature graph served over the length of the sensor cable or the dike be determined.
Bei gleichzeitiger Aufzeichnung des Wasserstandes im Deich außenbereich und der ermittelten Leckagemenge kann auf die Wahrscheinlichkeit eines Damm- oder Deichbruches voraus schauend gefolgert werden.With simultaneous recording of the water level in the dike outside area and the determined amount of leakage can on the Probability of a dam or dike break ahead looking inferred.
Eventuelle Veränderungen der Leckage lassen sich erfindungs gemäß über Betrachtung des sich ändernden Verlaufes der Anomalie über einen vorgegebenen Zeitabschnitt bestimmen.Any changes in the leakage can be fiction according to considering the changing course of the Determine anomaly over a given period of time.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die Erkenntnis, daß die Gewässertemperatur im Außendeichland sich von der Temperatur im oder unterhalb des Deiches bzw. von der Wassertemperatur im Schweißgraben unterscheidet. Demnach führt das Eindringen von Wasser aus dem Außendeichland im Bereich einer Leckage, d. h. örtlich erhöhter Wasserzufuhr zu einer Veränderung ,der Temperaturverteilung, die sich ansonsten als ein in einem bestimmten Bereich veränderlicher Mittelwert einstellt.The inventive method uses the knowledge that the Water temperature in the outer dike is different from the temperature in or below the dike or from the water temperature differentiates in the welding trench. Accordingly, the intrusion leads of water from the outer dike in the area of a leak, d. H. locally increased water supply to a change that Temperature distribution that otherwise turns out to be one in one sets a certain range variable mean.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Lage des verteilten Temperatursensors, z. B. des verwendeten Sensorkabels innerhalb des Deiches bzw. unterhalb der Deichsohle oder im Schweißgraben, lassen sich rechtzeitig, d. h. bevor ein äußeres Durchnässen des Deiches aufgrund von Sicker- oder Drängewasser erkennbar ist, Maßnahmen zur Deichsanierung einleiten.Depending on the particular location of the distributed Temperature sensor, e.g. B. the sensor cable used inside the dike or below the dike sole or in Welding trench, can be timely, d. H. before a external wetting of the dike due to seepage or Drainage water is recognizable, measures for dike restoration initiate.
Vorrichtungsseitig wird der verteilte Temperatursensor, z. B. das faseroptische, mit Laserlicht beaufschlagte Sensorkabel innerhalb eines Schweißgrabens längs des Deiches und zum binnenseitigen Ende des Deichfußes hin gerichtet angeordnet.On the device side, the distributed temperature sensor, e.g. B. the fiber-optic sensor cable with laser light within a welding trench along the dike and to arranged on the inside end of the dyke foot.
Alternativ kann das Sensorkabel unterhalb der Deichsohle oder im Deichkörper binnenseits wasserseitiger Dichtschichten oder Dichtmitteln angeordnet sein. Das Sensorkabel kann hierbei aus zwei längsseitig parallelgeführten, einseitig schleifenartig verbundenen Fasern bestehen oder eine Mäanderform aufweisen.Alternatively, the sensor cable can be located below the dike base or in the dike body on the inside of the water-side sealing layers or Sealants may be arranged. The sensor cable can do this of two parallel, one-sided loop-like fibers exist or a Have a meandering shape.
Bei der Anordnung von verteilten Temperatursensoren bzw. Sensorkabeln in einer Ebene parallel zur Deichsohle, d. h. längs zur Fließrichtung einer durch eine Leckage eindringende Wassermenge, kann die Richtung und die Ausbreitungsgeschwin digkeit derselben bestimmt werden.With the arrangement of distributed temperature sensors or Sensor cables in a plane parallel to the dike base, d. H. along the direction of flow of a penetrating leak Amount of water, the direction and the speed of propagation the same.
Durch die Anordnung des beispielsweise verwendeten faserop tischen Sensorkabels im Schweißgraben ist eine nachträgliche Überwachungsmöglichkeit, ohne Eingriffe in den Damm- oder Deichbau selbst, mit einfachsten Mitteln gewährleistet.By arranging the fiber optic used, for example table sensor cable in the welding trench is a retrofit Possibility of monitoring, without interfering with the dam or Dike construction itself, guaranteed with the simplest means.
Mit Hilfe der erwähnten, beispielsweisen faseroptischen Sensorkabel als verteilter Temperatursensor und der Auswer tung von Laufzeit und Intensität des rückgestreuten Lichtes können Deichabschnitte in einer Länge von 5 bis 20 km bei einer Temperaturauflösung bis hin zu 0,1°K überwacht werden. Die Ortsauflösung liegt je nach Länge des Sensorkabels im Bereich von 0,5 bis 2 m, wobei höhere Genauigkeiten durch das erwähnte mäanderförmige Verlegen des faseroptischen Sensor kabels erreicht werden können.With the help of the mentioned, for example fiber optic Sensor cable as a distributed temperature sensor and the ejector time and intensity of the backscattered light can dike sections with a length of 5 to 20 km temperature resolution down to 0.1 ° K can be monitored. The spatial resolution is depending on the length of the sensor cable Range from 0.5 to 2 m, with higher accuracies due to the mentioned meandering laying of the fiber optic sensor cables can be reached.
Alles in allem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der dazugehörigen Vorrichtung in kostengünstiger Weise eine ständige aktuelle Kontrolle und Überwachung des Zustandes von Deichen, Dämmen und dergleichen auch über längere Zeiträume vorgenommen werden, wobei die erhaltenen Meßwerte durch telemetrische Datenübertragung an einer Zentralstelle ausge wertet und zur Erhöhung der Hochwassersicherheit herangezogen werden können.All in all, the method and the associated device in a cost-effective manner constant current control and monitoring of the state of Dikes, dams and the like also for long periods be made, the measured values obtained by telemetric data transmission at a central point evaluates and used to increase flood security can be.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und aufgrund der Tatsa che, daß im Leckagefall sich Temperaturdifferenzen zwischen den betrachteten Räumen ergeben, können durch die verteilte Temperaturmessung eine oder mehrere Leckagestellen erkannt und hinsichtlich ihrer jeweiligen Längen- oder Raumkoordi naten lokalisiert werden. Demnach lassen sich insbesondere bei Dämmen und Deichen Abschnitte mit erhöhter Wasser durchlässigkeit erkennen und lokalisieren und durch Lang zeitmonitoring die zeitliche Entwicklung derartiger Leckagen feststellen.By the method according to the invention and on the basis of the facts che that in the event of leakage there are temperature differences between the rooms under consideration can result from the distributed Temperature measurement one or more leakage points detected and their respective length or space coordinates naten can be localized. Accordingly, in particular in dams and dikes sections with increased water Recognize and localize permeability and through Lang time monitoring the temporal development of such leaks determine.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungs beispieles und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention is based on an embodiment example and explained in more detail with the help of figures will.
Hierbei zeigen:Here show:
Fig. 1 die prinzipielle Darstellung eines Deiches mit beispielhaften Möglichkeiten der Anordnung eines verteilten Temperatursensors, z. B. eines faseroptischen Sensorkabels und Fig. 1 shows the basic representation of a dike with exemplary ways of arranging a distributed temperature sensor, for. B. a fiber optic sensor cable and
Fig. 2 eine beispielhafte Darstellung der erfaßten Temperatur über die Länge eines längs des Deiches, vorzugsweise im Schweißgraben angeordneten faseroptischen Sensorkabels als verteilten Temperatursensor. Fig. 2 shows an exemplary representation of the detected temperature over the length of a fiber optic sensor cable arranged along the dike, preferably in the welding trench, as a distributed temperature sensor.
Der in der Fig. 1 gezeigte Deich 1 weist eine Deichkrone 2 sowie eine Deichsohle 3 auf. Der Deich 1 ist längs des Ufers eines Flusses 4 angeordnet und schützt das dahinterliegende Land 5 gegen Überflutung durch Hochwasser.The dike 1 shown in Fig. 1 has a dike 2 and a sole 3 dike. The dike 1 is arranged along the bank of a river 4 and protects the land 5 behind it against flooding by flooding.
Der Deich 1 weist eine wasserseitige Dichtschicht in Form einer Innenberme 6 auf, die mittels einer Spundwand/Schmal wand 7 im Erdreich unterhalb der Deichsohle 3 befestigt ist.The dike 1 has a water-side sealing layer in the form of an inner berm 6 , which is fastened by means of a sheet pile wall / narrow wall 7 in the ground below the dike base 3 .
Mittels der Innenberme 6 und der Spundwand/Schmalwand 7 soll das Eindringen von Wasser aus dem Fluß 4 verhindert werden.The ingress of water from the river 4 is to be prevented by means of the inner sleeves 6 and the sheet pile wall / narrow wall 7 .
Es ist bekannt, daß sich bei jeder Art von Deichen eine Ent wässerung des Polders bzw. des Binnenlandes 5 aufgrund von sog. Druck- oder Qualmwasser bzw. Sickerwasser aus dem Au ßendeichland oder dem Flußbett notwendig macht.It is known that in each type of dyke a drainage of the poles or inland 5 due to so-called pressurized or smoke water or leachate from the Au ßichichland or the river bed is necessary.
So dringt beispielsweise im Normalfall Wasser aus dem Fluß 4 auch bei dichter Spundwand/Schmalwand und intakter Innenberme 6 in einer Größenordnung von 1 Liter je Meter und Sekunde in einen Schweißgraben 8 längs des Deiches 1 ein.For example, water normally flows from the river 4 into a welding trench 8 along the dyke 1, even in the case of dense sheet piling / narrow wall and intact interior sections 6 in the order of 1 liter per meter and second.
Dieses Wasser wird entweder mit Hilfe von Schöpfwerken oder dergleichen über den Deich 1 in den Fluß 4 gepumpt oder durch Deichsiele oder Deichschleusen mit regelbaren Verschlüssen in den Fluß 4 abgeleitet.This water is either pumped by means of pumping stations, or the like over the dike 1 in the flow 4 or derived by Deichsiele or dike locks with adjustable fasteners into the river. 4
Beim gezeigten Beispiel liegen im Winter die durchschnitt lichen Wassertemperaturen im Fluß im Bereich zwischen 7 und 9°C, die Temperaturen im Schweißgraben jedoch im Bereich zwi schen 2 und 3°C. Dringt nun aufgrund eines Lecks im Bereich A, B oder C Flußwasser mit einer Temperatur von 7 bis 9°C in den Deich 1 unterhalb der Deichkrone 2 ein, so fließt dieses mit einem Pfeil in der Fig. 1 symbolisierte Leckwasser bei überschaubaren Leckrate unterhalb des Deichfußes hin zum Schweißgraben 8. Dieser Warmwasserleckeintrag führt zu einer örtlichen Temperaturerhöhung, die mit dem Sensorkabel 9.2, das im Schweißgraben 8 angeordnet ist, wahrgenommen werden kann.In the example shown, the average water temperatures in the river are in the range between 7 and 9 ° C in winter, but the temperatures in the welding trench are in the range between 2 and 3 ° C. If river water with a temperature of 7 to 9 ° C enters the dike 1 below the dike crown 2 due to a leak in the area A, B or C, this flows with a manageable leak rate below the dike water symbolized by an arrow in FIG. 1 Dyke foot towards welding trench 8 . This hot water leak entry leads to a local temperature increase, which can be perceived with the sensor cable 9.2 , which is arranged in the welding trench 8 .
Diese örtliche Temperaturveränderung läßt sich als deutliche Spitze aus einer entsprechenden graphischen Darstellung des Temperaturverlaufes über die Länge des Sensorkabels erkennen (Fig. 2).This local temperature change can be recognized as a clear peak from a corresponding graphical representation of the temperature curve over the length of the sensor cable ( FIG. 2).
Durch eine geeignete Meßanordnung kann bei Überschreiten vorgegebener Schwellwerte ein Alarm ausgelöst werden, um Sofortmaßnahmen zur Sicherung des Deiches, Dammes oder dergleichen einleiten zu können.With a suitable measuring arrangement, if exceeded given threshold values an alarm is triggered in order to Immediate measures to secure the dike, dam or to initiate the like.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Sensorkabel 9.1 unterhalb der Deichsohle 3 auf der dem Binnenland zugewandten Seite der Spundwand 7 unterhalb der Innenberme 6 angeordnet. Diese Anordnung erfolgt zweckmäßigerweise in einem Bereich D, so daß Leckagen im bzw. aus dem Bereich A, B und/oder C er kannt werden können. Alternativ können mehrere Sensorkabel 9.2 einmal im Bereich der Spundwand 7, unmittelbar unterhalb der Sohle der Innenberme 6 bzw. binnenseitig der Innenberme 6 innerhalb des Deiches 1 angeordnet werden, wodurch das Loka lisieren einer Leckage die Zuordnung des Lecks zum jeweiligen Bauteil oder Abschnitt des Deiches erleichtert wird.In a further embodiment, a sensor cable 9.1 is arranged below the dike base 3 on the side of the sheet pile wall 7 facing the inland below the inner sleeves 6 . This arrangement is advantageously carried out in an area D, so that leakages in or from the area A, B and / or C can be known. Alternatively, several sensor cables 9.2 can be arranged once in the area of the sheet pile wall 7 , immediately below the bottom of the inner sleeves 6 or inside the inner sleeves 6 within the dike 1 , whereby the location of a leak facilitates the assignment of the leak to the respective component or section of the dike becomes.
In dem Falle einer weiteren Ausführungsform, bei der mehrere im wesentlichen parallel verlaufende Sensorkabel 9.3 jeweils im wesentlichen parallel zur Deichsohlenfläche unterhalb dieser und beabstandet angeordnet sind, läßt sich die Aus breitungsrichtung und -menge einer Leckagemenge bestimmen.In the case of a further embodiment, in which a plurality of substantially parallel sensor cables 9.3 are arranged essentially parallel to the dike base surface below it and spaced apart, the direction and amount of a leakage quantity can be determined.
Zweckmäßigerweise sind die Sensorkabel, insbesondere in dem Falle, wo mehrere parallel verlaufende Kabel verwendet wer den, einseitig schleifenartig miteinander verbunden, so daß an ein und demselben Ort das eingangs erwähnte Laserlicht in das Sensorkabel eintreten kann und eine Auswertung der rück gestreuten Strahlung mittels geeigneter Detektoren möglich ist.The sensor cables are expedient, especially in the Trap where several parallel cables are used the one-sided loop-like connection, so that at one and the same place the laser light mentioned in the sensor cable can enter and an evaluation of the return Scattered radiation possible using suitable detectors is.
Zur Verbesserung der Ortsauflösung und Genauigkeit der Leckagelokalisierung kann das Sensorkabel 9.4 in einer weiteren Ausführungsform mäanderförmig alternierend senkrecht und parallel zur Deichsohle 3 oberhalb und/oder unterhalb des Deichfußes im Deich angeordnet werden.To improve the spatial resolution and accuracy of the leakage localization, the sensor cable 9.4 can, in a further embodiment, be arranged alternately vertically and parallel to the dike base 3 above and / or below the dike foot in the dike.
In dem Falle, wo das Sensorkabel 9.2 im Schweißgraben 8 angeordnet bzw. in diesem verlegt wird, ist ein nachträg liches Ausrüsten vorhandener Deichanlagen mit der vorge schlagenen Vorrichtung möglich, ohne daß in irgendeiner Weise in die Bausubstanz des Deiches eingegriffen werden muß.In the case where the sensor cable 9.2 is arranged in the welding trench 8 or laid in this, a subsequent equipping existing dyke systems with the pre-proposed device is possible without having to intervene in any way in the structure of the dike.
Bei der Neuerrichtung von Deichanlagen oder Dammkonstruktio nen besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit von vorn herein faseroptische Sensorkabel 9.1-9.4 im Deich, ins besondere binnenseits der wasserseitigen Dichtschicht und hier wiederum vorteilhaft unterhalb der Deichsohle 3 anzuordnen.In the new construction of dyke systems or dam constructions, there is advantageously the possibility of fiber optic sensor cables 9.1-9.4 in the dike from the outset, in particular inside the water-side sealing layer and here again advantageously to be arranged below the dike base 3 .
In dem Falle, wo die Anordnung des Sensorkabels im Schweiß graben 8 unerwünscht ist, besteht die Möglichkeit, ein Sensorkabel 9.5 im Bereich 10 zwischen binnenseitigem Deich fuß und dem Schweißgraben unterhalb der von diesem Zwi schenraum gebildeten Flächen anzuordnen. Auch bei dieser Anordnung ist sichergestellt, daß leckagebedingte Kompo nenten, nämlich Komponenten A, B und C vom jeweiligen Sensorkabel 9.5 sicher erfaßt und damit Störungen bzw. Leckagen rechtzeitig erkannt werden können.In the case where the arrangement of the sensor cable in the welding trench 8 is undesirable, there is the possibility of arranging a sensor cable 9.5 in the area 10 between the inner dike and the welding trench below the surfaces formed by this intermediate space. This arrangement also ensures that leakage-related components, namely components A, B and C are reliably detected by the respective sensor cable 9.5 and faults or leaks can thus be detected in good time.
Bei den voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sendet eine Laserlichtquelle Lichtimpulse in das verwendete faseroptische Sensorkabel nämlich einen Lichtwellenleiter. Das vom Lichtwellenleiter zurückgestreute Licht wird an einer vorgegebenen Stelle ausgekoppelt und über entsprechende Fil ter auf einen Detektor geführt. Hierbei läßt ein erstes optisches Filter Licht der Stokes-Linie Is durch, während ein zweites optisches Filter Licht der Anti-Stokes-Linie Ia passieren läßt.In the above-described embodiments a laser light source sends light pulses into the used one fiber optic sensor cable namely an optical fiber. The light scattered back by the optical fiber is at one specified place and via appropriate fil ter led to a detector. Here is a first optical filter light from the Stokes line is through while an second optical filter light of the anti-Stokes line Ia lets happen.
Der erwähnte Detektor erzeugt aus den zugeführten Intensitä ten Is und Ia der Stokes-Linie und der Anti-Stokes-Linie Si gnale, welche einem Dividierer zugeführt werden. Mittels ei ner Verhältnisbildung der aus den Linien Is und Ia erhaltenen Signale Us und Ua werden Störeinflüsse, die auf eine Inhomo genität der Lichtquelle oder anderer äußerer Einflüsse auf den Lichtwellenleiter zurückzuführen sind, mit Ausnahme der Temperatur eliminiert.The detector mentioned generates from the supplied intensity ten Is and Ia of the Stokes line and the anti-Stokes line Si signals which are fed to a divider. Using egg ner ratio formation of those obtained from lines Is and Ia Signals Us and Ua become interfering influences on an Inhomo light source or other external influences the optical fibers are attributable, with the exception of Temperature eliminated.
Ausgangsseitig steht der Dividierer mit einem Rechner in Verbindung, welcher in Abhängigkeit von der Laufzeit des eingestrahlten Lichtes und damit in Abhängigkeit von der Längenkoordinate des Lichtwellenleiters Temperaturwerte bestimmt. Mittels des Rechners können also konkreten Punkten bzw. Orten des Lichtwellenleiters Temperaturwerte zugeordnet werden. Das Verhältnis der Intensität in der Stokes-Linie Is und der Anti-Stokes-Linie Ia bestimmt dabei den jeweiligen Temperaturwert, während die Längenkoordinaten des Licht wellenleiters aus der Laufzeit des rückgestreuten Licht impulses ermittelt werden.On the output side, the divider stands in with a calculator Connection, which depends on the duration of the radiated light and thus depending on the Longitude coordinate of the optical fiber temperature values certainly. By means of the computer, specific points can be made or locations of the optical waveguide temperature values assigned will. The ratio of the intensity in the Stokes line Is and the Anti-Stokes line Ia determines the respective one Temperature value while the length coordinates of the light waveguide from the running time of the backscattered light impulses can be determined.
Der Temperaturmeßbereich hängt vom jeweils verwendeten Sen sorkabel ab und liegt beim Ausführungsbeispiel im Bereich zwischen 100 und 750°K. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird bei einer Länge des Lichtwellenleiters von ca. 8 km eine Ortsauflösung im Bereich von einem Meter erreicht. Bei einer Länge des Lichtwellenleiters von 20 km beträgt die Ortsauflö sung 2 Meter. Das örtliche Auflösungsvermögen ist durch die Steuerung der Impulsdauer einstellbar. Die Temperaturauflö sung liegt im Bereich von 0,1°K.The temperature measuring range depends on the Sen used cable and is in the embodiment in the area between 100 and 750 ° K. According to one embodiment with a length of the optical waveguide of approx. 8 km Local resolution in the range of one meter reached. At a The length of the optical fiber of 20 km is the local resolution solution 2 meters. The local resolution is through the Control of the pulse duration adjustable. The temperature resolution solution is in the range of 0.1 ° K.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel besteht die Möglichkeit der Selbstkalibrierung der verwendeten Sensorkabel durch Er fassung sich ändernder Mittelwerte über den Tagesverlauf bzw. in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur des Deiches. We sentlich ist, daß auftretende örtliche Temperaturunterschie de, die auf den Einfluß von Leckagen zurückzuführen sind, erkannt werden können.In another embodiment, there is the possibility self-calibration of the sensor cables used by Er changes in mean values over the course of the day or depending on the ambient temperature of the dike. We It is significant that local temperature differences occur de, which are due to the influence of leaks, can be recognized.
Mit Hilfe der Fig. 2 ist beispielhaft der Temperaturverlauf in Grad Celsius entlang eines faseroptischen Sensorkabels gezeigt. So ist ausgehend vom Koordinatenursprung im Abstand von 250 m ein örtlich ansteigender Temperaturverlauf er kennbar (durchgezogene Linie).With the help of FIG. 2, the temperature profile in degrees Celsius is shown as an example along a fiber-optic sensor cable. Starting from the coordinate origin at a distance of 250 m, a locally increasing temperature profile can be seen (solid line).
Aus dem strichpunktierten Verlauf läßt sich gemäß einer wei teren Alternative die Fließgeschwindigkeit und Fließrichtung beispielsweise im Schweißgraben oder im Bereich möglicher Kavitäten, unterhalb des Deiches feststellen.From the dash-dotted course can be according to a white Another alternative is the flow speed and flow direction for example in the welding trench or in the possible area Check cavities below the dike.
Um Grundwassereinflüsse weitestgehend auszuschließen, besteht die Möglichkeit, tiefenmäßig beabstandete, ausgehend von der Deichsohlenfläche nach unten gerichtete Sensorkabel anzuord nen, um die Einflüsse des Grundwassers auf den örtlichen Eintrag von Flüssigkeit unterschiedlicher Temperatur zu berücksichtigen.In order to largely rule out groundwater influences, there is the possibility of deeply spaced, starting from the Arrange the tiller sole surface downward sensor cable the effects of groundwater on the local Entry of liquid of different temperature too consider.
An Stelle eines faseroptischen Sensorkabels können als ver teilter Temperatursensor Meßkabel mit einer Vielzahl von Pt- 100 Elementen oder entsprechend angeordnete Einzelsensoren verwendet werden.Instead of a fiber optic sensor cable can be used as ver divided temperature sensor measuring cable with a variety of Pt 100 elements or correspondingly arranged individual sensors be used.
Claims (11)
- - daß bei Dämmen, Deichen od. dgl. Wassersperrbauwerken die Temperaturverteilung längs des Deiches kod. dgl.u im binnen seitigen Bereich unterhalb der Deich-(Damm)krone, vorzugswei se unterhalb der Deich-(Damm)-sohle ermittelt wird und
- - daß anhand der Temperaturverteilung über einen vorgegebenen Zeitabschnitt bei festgestellter Anomalie Ort und Art einer vorhandenen Leckage (Undichtigkeit) bestimmt werden.
- - That with dams, dikes or the like. Water barrier structures, the temperature distribution along the dyke kod. Like. u is determined in the inboard area below the dike (dam) crown, vorzugwei se below the dike (dam) sole and
- - That the location and type of an existing leak (leak) are determined on the basis of the temperature distribution over a predetermined period of time if an anomaly is found.
daß die Temperaturverteilung mindestens über Abschnitte längs des Deiches im binnenseitigen Bereich unterhalb der Deichkrone mittels eines faseroptischen, mit Laserlicht beaufschlagten Sensor kabels und einer an sich bekannten Laufzeit- und Inten sitätsauswertung des rückgestreuten Laserlichtes.2. The method according to claim 1, characterized in that
that the temperature distribution at least over sections along the dike in the inland area below the dyke crown by means of a fiber-optic, laser-lighted sensor cable and a known runtime and intensity evaluation of the backscattered laser light.
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