CN101490522A - 在水工建筑物中检测并定位故障的设备、系统和方法以及配备有该设备的水工建筑物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测并定位水力构造物的流体渗漏的设备(10)，所述设备的特征在于，包括设置有至少一个光纤(14、141、142)的土工织物(12)，所述光纤与所述土工织物(12)接触并适用于传送在温度变化时被修改的信号。本发明可应用于检测并定位水力构造物的渗漏。

Description

在水工建筑物中检测并定位故障的设备、系统和方法以及配备有该设备的水工建筑物

技术领域

本发明涉及用于检测并定位水力构造物中的故障的设备、系统和方法，还涉及配备有该设备的水力构造物。

背景技术

术语故障被用于特别指液体的异常渗漏，也指水力构造物的任意变形或下陷。

术语构造物或水力构造物被用于指土木工程构造物，例如，运河、水库或河道的堤防，或者防洪的堤防或防洪堤，以及水坝和例如水库的水密贮藏构造物，堤防和水坝，仓库，或者甚至其它密封设备(例如，包括煤气管道的管道)。

在所有这些构造物中，已经证明存在包含在构造物内的流体(尤其是水)的渗漏的风险。

这些渗漏可能是由多种不同的原因造成的，这些原因可能包括对构造物的强度和/或内聚力造成损坏的溢流、径流引起的溢出，干旱期之后，地面移动，非均匀地面，构造物的老化，新的局部应力，植物的根部造成的洞，动物洞穴，由腐蚀或者被输送的土壤产生的流路，或者密封结构的瑕疵或损坏。

通常，为了检测并定位堤防中的渗漏而使用光缆，其中将光缆纵向地放置在堤防的底部从而能够测量温度。因此，通过温度变化的方法，可以检测到达光纤的渗漏水的存在。例如，这被公开在S.Johansson(1997)(Seepage monitoring in embankment dams(在堤防河坝中的渗流监控)，博士论文，皇家工学院，斯德哥尔摩，瑞典，50p.)或者专利DE 19 506 180和DE 10 052 922中。

在这些情况下，特别当渗漏在堤防中开始的位置位于高处并且远离光纤时，关于构造物中渗漏的发生的信息可能相对较迟地到达。此外，因为光纤周围的土壤中的非均匀性对温度测量进行了修改，因此关于应该被看作表示渗漏存在的变化阈值仍然有大量的不确定性。

文献EP 0 978 715公开了使用包含在光缆中的光纤来监控在压力下传送气态或液态流体的管道等的状态。

在这些情况下，光缆需要被放置在将被监控的管道内。

最后，根据被指定为“活动”的另一个技术，其将热的电线与温度测量光纤相结合，即，光纤附近的温度被升高，并且随时间的温度变化被测量，该变化随着流体流动速度的增加而变快(参见S.Perzlmaier等人的出版物(2004)：Distributed fiber optic temperaturemeasurements in hydraulic engineering-Prospects of the Heat-up Method(水力工程中的分布式光纤温度测量-加热方法的前景)，ICOLD年会，首尔2004或者专利DE 10 052 922)。

发明内容

本发明的目的是提供能够克服现有技术的缺点的设备和方法，该设备和方法特别能够更快地检测到构造物(尤其水力构造物)的渗漏。

为此，根据本发明，用于检测并定位渗漏的设备的特征在于，它包括土工织物，所述土工织物设置有至少一个光缆，所述光缆包括适用于检测温度变化和适用于在所述温度变化被检测到时传送被修改的信号的至少一个光纤，所述光缆与所述土工织物接触。

通过该方式，可以理解，通过在光纤(或者更一般地其支撑体，其组合件形成光缆，所述光缆能够包含几个电缆或光纤)与土工织物之间提供接触，信息可从受渗漏影响的土工织物的任何区域经由土工织物传送给光纤。因为土工织物是可渗透的，流体可从其渗过，因此到达土工织物的最轻微的水渗漏被均匀地传送给光纤，在此处被检测到的温度变化触发警告信号。

该方案具有这样的优点，即，其不会将被监控的区域限制为只对应于光纤的位置的区域，即，由于渗漏排水和收集现象是经由土工织物向光纤进行的，因此能够通过土工织物监控更大的区域。

这意味着在构造物中为光缆选择的“先验”位置对所有测量的特征来说具有较少的限制。这意味着(通过使用相对紧密的网格)能够避免使用大量的光纤或光缆以用于覆盖构造物的整个敏感区域，因此能够节约资源。

还提供了土工织物对与之接触的光纤或光缆相关的保护功能，从而能够避免将光纤或光缆装入厚套管中，将光纤或光缆装入厚套管具有增加测量响应时间的作用。

同样地，土工织物的存在形成了一个壁，即使土木织物是可渗透的，该壁也减慢了通过土工织物的渗漏进程。土工织物减缓了向源侵蚀现象：它局部使用悬浮的土壤粒子堵住渗漏，从而限制流动速度，因此限制了对沿渗漏的壁的冲刷程度。

渗漏和侵蚀现象的减慢是最有利的，因为与加快的检测并定位的速度相结合，所以能够节约时间并及早地采取行动以避免危害构造物的完整性。

这对于干燥的堤防尤其重要，从而能够迅速地采取行动并在堤防断裂之前进行修理。

总之，通过本发明的方案更容易实现用于检测并定位渗漏的设备的安装和利用，该设备能够更快地检测到土木工程中的渗漏的发生，并且具有更高的灵敏度。

可通过各种方式获得光纤(光缆)与土工织物之间的接触，通过仅将光纤(光缆)放置在土工织物上或倚靠在土工织物上，以在光纤(光缆)与土工织物之间形成机械连接或固定。

实际上，通过结合方式(特别地，通过至少一个结合组件)将光缆优选地结合至所述土工织物。该结合组件可能是结扎纱、固定纱、当土工布是编织时的经纱或纬纱、胶、类似于扣件的钩、通过针刺将两个土工织物彼此结合的各土工织物的钩或圈的带或纤维，其中这些结合组件中的每一个可单独使用或者与其它类型的结合组件组合使用。

因此，当光纤(光缆)与土工织物之间存在这样的连接(尤其是机械连接)时，该方案还呈现出附加的优点，即，因为土工织物是至少一个片的形式，因此使得放置土工织物变得非常容易，其中根据构造物的类型和形状，还根据所估计的、对渗漏风险敏感的区域，已经将光纤(光缆)固定于期望的位置。

在本说明书中，术语“土工织物”被广泛地使用，即，它涵盖符合国际标准ISO 10318的土工织物或类似于土工织物的片，其包括无纺的土工织物、复合排水的土工织物、编织的土工织物、或者网格型或针织型的土工织物。

有利地，所述土工织物设置有至少一个其它光纤，所述其它光纤适用于检测接近所述光纤的所述土工织物的变形并适用于在所述土工织物的变形被检测到时传送被修改的信号。

在该方式中，通过同时检测土工织物的温度变化和变形或移动，依靠光纤变形，可更好地估计正在发生的现象。

在这些情况中，光纤(光缆)与土工织物之间的接触(特别是连接)，使得可通过土工织物将地面的移动传递给光纤(光缆)来测量构造物的变形。

同样地，在这些情况中，由于土工织物与其环境(尤其是地面)之间的良好接触特性，因此地面的变形或移动通过摩擦传递给土工织物，该土工织物随之将它们传递给光纤(光缆)，由此在光纤中修改光信号，从而能够比单独使用光纤(光缆)而不使用土工织物检测到更大区域内的任意变形或移动现象。

此外，因为被测信号可对应于相同类型的构造物中的、已经被观测并记录的情形，因此构造物中的温度变化和变形的同时检测提供了附加的信息，从而能够获得渗漏的性质和原因的信息。

在另一个有利的部署中，所述土工织物设置有至少一个其它光纤，所述其它光纤适用于检测所述光纤附近的湿度变化并适用于在所述湿度变化被检测到时传送被修改的信号。

在该方式中，通过同时检测温度变化和湿度含量变化，可获得对渗漏现象的更好的诊断。

优选地，测量光纤(光缆)周围的相对湿度，但是更一般地，该检测可关于光缆周围的土壤或任意介质的的湿度含量。

优选地，本发明的设备具有基本上相互平行设置的多个光纤(光缆)。

因此，由于存在相似的且测量相同参数(特别是温度，还有变形和/或湿度)的多个光纤(光缆)，因此能够定位渗漏的位置和程度。

还可设想这样的情形，其中多个光学(光缆)位于相互接近的位置以形成一束(光缆)，用于测量不同的参数，特别是温度和/或变形，和/或湿度含量，从而获得关于土工织物的给定位置的、几个不同类型的信息。

在一个变体中，所述光学(光缆)一起组合在至少一束光学(光缆)中，这束光缆被放置在土工织物的、与对渗漏敏感的构造物的区域对应的位置处。

在该方式中，通过使用多束光学(光缆)，每束光缆测量多个参数(特别是温度和变形)，能够获得对渗漏现象的更好诊断，并且还可获得其更精确的定位。

根据另一个优选的配置，传送与温度相关联的信号的至少一个光纤被放置在土工织物的接近空气的位置处。

因此，通过适当放置的光纤进行的空气温度的测量被使用，以使所述测量能够构成用于跟踪进行相同测量的其它位置处的温度变化的参考测量。

有利地，本发明的设备进一步包括至少一个纵向加热设备(加热器电线或传送加热流体的管)，该纵向加热设备与所述光纤平行并设置在所述光纤的旁边。

该配置允许使用另一测量技术。

在另一优选的部署中，所述光缆是单模光缆或多模光缆。

在另一有利的部署中，所述光缆被直接或间接地连接到所述土工织物。

在优选的实施方式中，所述光缆或(其它的)光纤通过至少一个结合组件(例如，结扎纱、电缆、针刺、胶合、紧固件、钩和圈带)连接至土工织物。这保证了光缆与土工织物之间的密切接触以使光缆反映土工织物的状态(特别是温度、变形和/或湿度)。通过紧密的机械连接的密切接触对于确保将构造物的变形完全传递给光纤是特别重要的，其中土工织物也遭受同样的变形。

在另一个实施方式中，本发明的设备包括第一土工织物和第二土工织物，并且所述光缆或所述光纤被插入第一土工织物与第二土工织物之间。在这样的情形中，在一个可能的实现中，所述光纤被连接到第一土工织物和第二土工织物或者仅被连接到它们中的一个。

在另一个可能的实现中，在光纤与土工织物之间不存在“密切的连接”：例如，两个土工织物通过平行于光纤的、两个相互啮合的带装配在一起，以使这些光纤在由这两个带限定的空间内有限范围地移动。

在这样的情形中，通过将每个光纤连接到第一土工织物和第二土工织物的不同技术，在每个光纤与两个土工织物之间提供密切连接，这些技术可能单独或结合地被使用。因此，例如，通过粘合剂、针刺法、热密封，使用啮合带、卡钉、或缝合可以实现两个土工织物之间的连接。

在另一个优选的部署中，本发明的设备包括至少一个光纤，该光纤被自由地设置在连接至土工织物的保护管内，以使它不受外部应变的影响。

在这样的情形中，当使用至少两个光纤时，优选地，使用分别由单模光纤和由多模光纤构成的两个光纤，这些光纤有利地被放置在相互接近的位置。这两种不同类型的光纤可被用于测量不同的参数，或者用于测量相同的参数但是使用不同的测量技术。在这样的情形中，可通过使用不同类型的仪器(例如，基于拉曼效应或布里渊效应的检测技术的仪器)执行测量。

因此，总的来说，根据本发明，可选择土工织物中的光纤的类型、个数和位置，以使检测的类型(仅温度、温度和变形、温度和湿度，或者温度和变形和湿度)和被监控的位置适应于构造物的类型、地点和期望的检测敏感度，从而能够在容易安装的产品中提供特制的检测和定位方案。

还可选择土工织物的类型，以匹配光纤期望的保护等级，或满足地面的过滤条件，或者确实适应于其渗漏性或其排水属性。

在传统的方式中，根据构造物的特征计算土工织物的最佳性质。例如，对于保护功能，通常使用厚的无纺土工织物。对于过滤功能，根据将被滤除的土壤的特征计算土工织物的过滤开口和渗透性。然而，众所周知，由于无纺纤维，因此过滤压缩数应该优选地位于25到40之间。对于减慢精细材料的侵蚀的功能，期望具有足够小的过滤开口，以减慢通过流悬浮传送的粒子。

本发明还涉及用于检测并定位水力构造物的流体渗漏的系统，该系统包括前述类型的用于检测并定位渗漏的设备，所述系统还包括至少一个测量仪器，所述测量仪器连接至所述光纤并用于指示由所述光纤传送的信号的任意变化。

此外，本发明还涉及装配有用于检测并定位渗漏的设备的水力构造物，特别是由堤防(干旱或潮湿的)形成的水力构造物，并且其中用于检测并定位渗漏的设备被纵向地设置在堤防的主体中，从而覆盖堤防的一部分高度或实际上整个高度。

在这样的情况下，所述用于检测并定位渗漏的设备被优选地设置在堤防的主体中、远离水的一侧(下游侧)上。

并且优选地，设置在土工织物中对应于接近空气的位置处的所述光纤被设置为位于构造物的顶部。

此外，本发明通过检测并定位水力构造物的流体渗漏的方法实现上述目标，该方法的特征在于，通过在与土工织物接触的光缆中包含的光纤所传送的信号的修改，检测温度的变化，所述光缆被设置在土工织物上或倚靠土工织物，或者被直接或间接地连接至所述土工织物。

优选地，本发明还能够检测：

通过与所述土工织物直接或间接连接(特别地通过结扎纱)的光纤所发射的信号的修改，检测所述土工织物的变形；和/或

通过与所述土工织物直接或间接连接(特别地通过结扎纱)的光纤所发射的信号的修改，检测所述土工织物的湿度含量的变化。

附图说明

在阅读了下面的以实施例的方式作出的描述并参照附图之后，将了解到本发明的其它优点和特征，其中：

图1是用于检测并定位渗漏的本发明的设备的一个实施方式的部分透明的概略透视图；

图2是用于检测并定位渗漏的设备的另一个实施方式的横截面图；和

图3至图7是示出了用于贮水堤防的本发明的设备的多个可能的用法的剖视图。

具体实施方式

参照图1，用于检测并定位渗漏的设备10包括土工织物12，土工织物12在其底面上设置有多个相互平行的光纤(或光缆)14，这些光纤(或光缆)14通过结合方式密切地连接至土工织物12，在该实施例中，结合方法是通过缝合纱或结扎纱16形成的。

作为等效的方式，光缆14可被直接结合到编织的土工织物内，特别是在编织直的经结构时被用作经纱。当编织土工织物时，纬纱被认为是产品的结扎(或结合)构件。

根据另一个可能性，特别是当使用网格型的土工织物时，光缆14通过涂层(例如，PVC)的方法粘合在土工织物上，该涂层通常已经遍布在网格的纱线或小条上。

当使用由几个经纱和纬纱或电缆组成的针织网格型土工织物时，通过结扎纱本身形成纤维织物的纱线还可以将光缆结合至纤维织物的其它纱线。

在图2中示出的另一个实施方式中，用于定位并检测渗漏的设备包括第一土工织物12和第二土工织物13，它们之间设置有多个相互平行的光纤(光缆)14。通过再次由示出的实施例中的缝合纱16构成的方式将两个土工织物12和13连接在一起，从而将该组件结合在一起。

可提供用于将两个土工织物12和13组装到一起的其它方式，特别是选自下列选项的方式：

粘合剂；

两个土工织物12与13之间的缝合，特别是两个土工织物12和13被制成无纺布的情况；

通过熔化土工织物12和13的相对表面而热封；

使用多对自动啮合带(“Velcro”(注册商标)型)，或者两面都是自粘结的多个带，其中自动啮合带分别具有钩和凸出元件，这些凸出元件在它们的自由端处具有凸出部分；

通过卡钉；或者

通过缝合。

还可提供例如通过结扎纱的方式或者通过上述那些用于装配的任何其它方式，将光缆14连接到两个土工织物12和13中的一个。在后面的情况中，用于将光缆14连接至土工织物12或13的方法可能不同于将两个土工织物12和13组装在一起的方法。

在任何情况下，可提供用于两个土工织物12和13之间的连接技术，该技术将被应用于两个土工织物12和13的整个相对区域或者与土工织物的光纤平行的带中。

在该说明书中，上位术语“光缆”用于表示带套管的光纤或者紧密容纳在套管中的多个光纤，或者自由地安装在管中的光纤或者自由地容纳在管中的多个光纤。

现在参照图3，其示出了用于检测并定位渗漏的设备10的第一种用法，其允许通过使用光缆14进行温度测量。

(水)堤防20将“上游的”、充满水的第一空间22(图的左边)与“下游的”、第二空间24(图的右边)分离，使该第二空间保持干燥并且避免水22溢出至第二空间。

堤防20在堤防底部201与顶部202之间垂直地延伸，并且在两个空间22和24中的每一个下面水平地延伸。在空间24中，为了将设备10牢固地压在堤防主体20的下游斜坡上和保持在空间24下方，例如由沙子和/或砾石和/或岩石组成的地面配重26已被置于适当位置。

用于检测并定位渗漏的设备10被设置为覆盖堤防20的、面向空间24的斜坡(下游斜坡)，设备10实际上覆盖了堤防20的整个高度，还覆盖了地面配重26下方、朝向空间24且超过堤防底部201的基本水平部分。

在第一个实施例中，设备10包括被连接到单个光缆14的土工织物12，光缆14位于被认为对于渗漏最敏感的位置，即，位于堤防底部201处，面向空间24的堤防20的主体的下游斜坡的最低点处，即，位于土工织物形成弯曲的位置处。

在图3中，其还示意性地示出了渗漏(箭头30)沿着渗漏通道28的传播，渗漏通道28在堤防20的斜坡的中间高度处穿过空间22和24之间的堤防20。

通道28已由从堤防20面向空间22的侧壁(上游斜坡)流出的水开凿，通道28从空间22朝向空间24自然地略微向下倾斜地延伸。此外，由于向源侵蚀现象基本上发生在堤防20朝向干燥空间24的侧壁(下游斜坡)旁边，因此通道28通常逐渐变大。

土工织物12在与地面配重26的分界面上具有过滤堤防20的主体的土壤的功能。然而，在该实施例中，并且根据本发明，土工织物12在堤防20的下游斜坡中的渗漏通道28的出口处形成了障碍物，因为土工织物是可渗透的，因此该障碍物不能挡住沿着渗漏通道28流动的水，但是可以挡住通过水的流动悬浮在渗漏通道28中的土壤颗粒：因此，土工织物12形成了与渗漏通道28相符的局部塞子，从而限制了渗漏通道28内的流速，因此限制了沿着渗漏通道28的壁被冲刷的程度，从而减缓了渗漏的扩张。

此外，除了阻塞和减缓向源侵蚀的作用，土工织物12还用于将沿着渗漏通道28流动的水向下排放(箭头32)到光缆14，从而用于加速设备10中存在水的信息到达光纤14，光纤14所处位置的高度不同于(具体而言是更低于)渗漏通道28所处的高度。

在可被选择的可能土工织物12中，土工织物12可以是单层或多层无纺土工织物、编织的土工织物、针织的土工织物、包括任何类型土工空间排水核的排水土工合成物、或者这些结构的任意组合、以及特别地通过将针缝的无纺织物与针织加固电缆相关联而制造的复合土工织物。加固电缆与光纤的平行关系便于在土工织物被制造或装配时用于拉动土工织物或展开土工织物，从而避免任何机械应力作用在光缆上。

图3的底部还以更大的比例示出了与三个变化的实施方式中的光缆14的位置对应的细节III。

在图3的底部的左侧(III A)示出的第一个变化的实施方式中，光缆14是多模式型光纤141，其示出了紧密地围绕在光纤141周围的套管14a。这种类型的光缆14通常被用于通过利用拉曼效应实现温度测量。

在这样的情况下，可以理解，当渗漏到达光缆14时，显著的温度变化被检测到，该温度变化对应于堤防20的温度与包含在空间22中的水的温度之间的变化，从而能够创建信号，适用于警告存在通过堤防20的渗漏。

在这样的情况中，可以理解，该测量需要提供相当高的精度以尽快给出渗漏存在的指示。特别地，据估计，在大多数临界条件下，能够测量0.1℃的温度差是必要的，从而能够直接地进行测量而不需要对进行测量的区域进行加热的资源。

在图3的底部的中间(III B)示出的第二个变化的实施方式中，光缆14是由被保护管14b自由环绕的单模光纤142制成。这种类型的光缆14被用于通过利用布里渊效应进行温度测量。

在图3的底部的右边(III C)示出的第三个变化的实施方式中，使用由分别为多模和单模的两个光纤141和142制成的光缆14，这两个光纤自由地容纳在保护管14b中。

两种类型的光纤141和142的存在使得能够通过拉曼效应和/或布里渊效应进行温度测量。在这样的情况中，根据连接到光纤141和142中的一个或者另一个或者两者的可用设备，可在任何时候、在无需任何不同的设备10的情况下，使得测量在技术上和/或经济上被认为是最合适的。

明显地，在所有的情况中，光缆14的两个端部被分别连接到光发射器和测量仪表(未示出)，该测量仪表使到达它的光线被解释为关于光缆14的温度的指示，即，关于堤防底部201的设备10的温度。

现在，参照图4，其示出了用于检测并定位渗漏的设备10的第二种用法，其允许通过一束34光缆同时执行温度测量和变形测量，这束光缆包括两个、三个或多个光缆14。

在下面的描述中，参考图3，使用与上文的那些参考符号相同的参考符号来指示相同的元件，并且只有与图3中示出的第一种用法的那些元件不同的元件将在下面被描述。

第二种用法的通用配置类似于第一种用法的通用配置，唯一的不同是不使用单个光缆14，而是使用光缆14的束34，这束光缆始终位于所述堤防的底部、面向空间24的堤防的侧壁(下游斜坡)的底部。

为此，并且如四个放大的细节IV所示，几个变化的实施方式是可能的。

在图4底部的左侧示出的第一个变化的实施方式中，参考符号IVA，束34是由两个并排设置的光缆14构成：紧密地设置在套管14a中的单模型光纤142(在左侧)；以及紧密地设置在另一个套管14a中的多模型光纤141(在右侧)。

在这样的情况中，单模型光纤142通过布里渊效应工作并且它用于通过土工织物12的变形测量堤防的任意变形，同时，多模光纤141通过拉曼效应工作并且它用于在土工织物12的这个高度上测量温度。

在这样的情况中，可以理解，获得不同类型(即，温度和变形)的这两类信息的可能性使得能够更好地评估发生在堤防20中的现象，以提供更深入的监控。

在图4的底部的从左侧开始的第二个位置处示出的第二个变化的实施方式中，即，参考符号IV B，同样地利用具有两个光缆14的束34，这一次是由紧密地设置在套管14a中的单模光纤142(在左侧)和自由地设置在管14b中的多模型光纤142(在右侧)构成。

在该实施例中，紧密地保持在套管14a中的光纤142用于通过布里渊效应测量变形，同时自由地设置在套管14b中的单模光纤142被用于通过布里渊效应测量温度。

在图4的底部的第三个位置处示出的第三个变化的实施方式中，参考符号IV C，同样地使用由两个光缆14制成的束34。这些首先包括再次紧密地设置在套管14a中的单模型光纤142(在左边)(通过布里渊效应测量变形)，其次包括容纳两个光纤(多模型光纤141(在左边)和多模型光纤142(在右边))的套管14b(在右边)，与图3中的第三个变化III C一样，第二个光缆14用于测量温度。

在图4的底部的右边处的第四个即最后一个位置处示出的第四个变化的实施方式中，参考符号IV D，使用由两个光缆14以及附加的导线15构成的束34：

在左边：紧密地设置在套管14a中的单模光纤142(通过布里渊效应测量变形)；

在中间：电热丝15，从而通过前面提到的所谓的“加热”方法实现由左边的光缆14执行的温度测量；以及

在右边：容纳两个光纤(左侧处的多模光纤141和右侧处的单模光纤142)的套管14b，与图3的第三个变体III C一样，第二个光缆14用于测量温度。

在这四个变体中，可以理解，获得两种不同类型的信息(温度和变形)的可能性使得能够更好地评估发生在堤防20中的现象，以提供更深入的监控。

用于测量变形的光缆的属性不局限于上面提到的那些属性，并且可以使用其它类型的光缆，例如，使用具有布拉格光栅的光纤的那些光缆，特别地如文献FR 2 844 874中的那些光缆。

现在参考图5，其示出了用于检测并定位渗漏的设备10的第三种用法，其在在土工织物12中的多个位置处，通过使用纵向设置在土工织物的不同位置处的光缆14的多个束34，同时实现温度测量和变形测量，其中这些不同位置对应于沿着堤防20面向空间24的侧壁(下游斜坡)的不同高度。

在下面的描述中，与上面使用的那些参考符号相同的参考符号指代相同的元件，只有不同的那些元件将在下面被描述。

第三种用法的通用配置类似于图4中示出的第二种用法的通用配置，唯一的不同是不使用光缆14的单束34，而是使用光缆14的多(两个、三个或多个)束34，它们不仅被设置在堤防20的底部、堤防面向空间24的侧壁的底部，而且还沿着堤防20面向空间24的侧壁设置。

为此，如参考符号为V的四个详细的放大图所示，几个变化的实施方式对于束34中的每一个是可能的，并且束34可彼此相同或不同。

更确切地说，提供了四个变化的实施方式，图5底部的参考符号V A至V D，它们分别等同于在上面参考图4描述的四个变化的实施方式IV A至IV D。

在该结构中，多个束34的存在不仅能够在束34的每个位置处测量温度和变形，而且还能使这些测量中的每一个识别堤防20的相应位置(并且还能够减少土工织物12与束34之间的汇聚点间的流的长度，从而减少用于检测并定位所需的时间)。

参考图6，其描述了另一个变化的实施方式，其中用于检测并定位渗漏的设备10不仅如图3至图5的先前实施例中一样，被设置在堤防20面向空间24的侧壁(下游斜坡)上和空间24之下，还被设置于沿着堤防20的顶部(顶峰)202，然后，地面配重26在堤防20的顶部上、在设备10上延伸，而且还从堤防20向下游延伸(至图6的右边)。

在图6中示出的第四种用法中，土工织物12包括都沿着设备10的光缆14的多个束34，从而能够在堤防20的干燥侧，沿着其顶部和下游，为束34位置中的每一个获得关于温度测量和变形测量还有湿度测量的指示。

同样地，变化的实施方式等同地可应用于分别在图3和图4中示出的第二种用法和第三种用法。

该变化的实施方式还必须被理解为包含另一种用法，即，情况如下，不同于沿着用于检测并定位渗漏的设备10设置光缆14的多个束以覆盖设备10的整个范围(如图6所示)，将多个单独分离的光缆14设置到适当位置，如图3所描述的，每个光缆14仅用于执行温度测量。

应该观察到，在本发明的上下文中，还有必要包括另一结构(未示出)，其中，从图3中示出的实施方式开始，单个电缆14被设置以用于沿着堤防20面向空间24的侧壁(下游斜坡)的高度，在土工织物12的不同位置处测量温度，按照这样的方式从而能够识别每个温度测量的位置。

现在参照图7，其示出了用于检测并定位渗漏的设备10的第五种用法，其中，这一次，设备不是被设置在堤防20面向空间24的侧壁(下游斜坡)上，而是被设置于沿着堤防20面向充满水的空间22的侧壁(上游斜坡)。

为此，例如具有水力或沥青结合料、粘土材料、土工复合粘土或土工膜36的混凝土的任何类型的密封结构被设置在用于检测并定位渗漏的设备10与堤防20面向空间22的侧壁之间，从而保护用于检测并定位渗漏的设备10使之不受由于渗漏的存在而导致的水的任意渗漏的影响。

在该结构中，如图7所示，用于检测并定位渗漏的设备10沿着堤防20面向空间22的侧壁(上游斜坡)纵向延伸，设备10还在堤防20的底部上、比空间22略低地延伸，土工膜33沿着堤防20的顶部(顶峰)202、刚好超过设备10的最大高度延伸，土工膜33还在空间22下方延伸。

再一次地，可能用于检测并定位渗漏的设备10的土工织物12中存在的光缆14的几种结构是：单个的温度测量光缆14，在不同位置处测量温度的多个分离的光缆14，测量温度和变形的单束光缆14，或者，如图7所示，在沿着用于检测并定位渗漏的设备10的不同位置处测量温度和变形(还可能测量湿度)的光缆的多个束34。

应该观察到，在分别参照图3至图7描述的第二至第六种用法的上下文中，(在未示出的结构中)不仅可以测量温度还可以测量变形，还可以通过将用于实现湿度测量(例如参照EP 1 235 089)的附加细丝设置在每个束34中来测量湿度。

此外，在可能包含在本发明的上下文中的其它变体中，应该观察到，可将加固光纤/光缆(由例如聚酯、聚丙烯、芳纶、克维拉等聚合物，或在牵引中提供了主要刚度模块的其它材料制成)插入用于检测并定位渗漏的设备10中，特别地插入土工织物12(和13)中或插在土工织物12(和13)上，使其平行于光缆14延伸，特别地使得在现场安装用于检测并定位渗漏的设备10时能够展开和拉动薄板而不损坏光缆14。

能够以独立或同时的方式，在时间t0、t1、t2...上对上面提到的各种参数(特别是温度、代表变形的信号和湿度)进行连续或间断地测量。

用于检测并定位渗漏的设备还能够由平行设置的带或卷构成，它们或者并排放置，或者稍微相互重叠地放置，或者彼此相隔一定距离放置。当使用相隔一定距离的带时，可设想，它们与放置在它们下面或上面的排水层接触，该排水层可能由颗粒物质(例如，沙子或砂砾)、或者土工织物或类似的板材构成。

Claims (25)

1.一种用于检测并定位水力构造物的流体渗漏的设备(10)，其特征在于：所述设备包括土工织物(12)，所述土工织物设置有至少一个光缆(14)，所述光缆包括适用于检测温度变化和适用于在所述温度变化被检测到时传送被修改的信号的至少一个光纤(141、142)，所述光缆与所述土工织物(12)接触。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述光缆(14)通过结合方式结合至所述土工织物(12)。

3.根据权利要求2所述的设备(10)，其特征在于，所述土工织物设置有至少一个其它光纤(141、142)，所述其它光纤适用于检测接近所述光纤(141、142)的所述土工织物的变形并适用于在所述土工织物(12)的变形被检测到时传送被修改的信号。

4.根据前述任一权利要求所述的设备(10)，其特征在于，所述土工织物设置有至少一个其它光纤(141、142)，所述其它光纤适用于检测所述光纤(141、142)附近的湿度变化并适用于在所述湿度变化被检测到时传送被修改的信号。

5.根据权利要求3或4所述的设备(10)，其特征在于，所述至少一个其它光纤(141、142)通过结合方式结合至所述土工织物。

6.根据前述任一权利要求所述的设备(10)，其特征在于，所述设备具有多个基本相互平行设置的光纤(141、142)。

7.根据权利要求4所述的设备(10)，其特征在于，所述光纤聚合到至少一个光纤束(34)中，所述束(34)设置于所述土工织物(12)的、与所述构造物对渗漏敏感的区域相对应的位置处。

8.根据前述任一权利要求所述的设备(10)，其特征在于，传送与温度相关联的信号的所述光纤(14、141、142)的至少其中之一设置在所述土工织物(12)的、位于接近空气的区域中的位置处。

9.根据前述任一权利要求所述的设备(10)，其特征在于，所述设备进一步包括至少一个加热器纵向元件(15)，所述加热纵向元件与所述光纤(141、142)平行并设置在所述光纤(141、142)的旁边。

10.根据前述任一权利要求所述的设备(10)，其特征在于，所述光纤(141、142)是单模光纤或者多模光纤。

11.根据前述任一权利要求所述的设备(10)，其特征在于，所述设备包括第一土工织物和第二土工织物(12和13)，并且所述光缆(14)插入到所述第一土工织物与所述第二土工织物(12、13)之间。

12.根据权利要求11所述的设备(10)，其特征在于，所述光缆(14)结合至所述第一土工织物与所述第二土工织物(12、13)的至少其中之一。

13.根据权利要求2、5或12所述的设备(10)，其特征在于，所述结合方式包括至少一个结扎纱(16)。

14.根据权利要求7所述的设备(10)，其特征在于，所述设备包括至少一个光纤(14、141、142)，所述光纤自由地设置在与所述土工织物(12)结合的保护管(14b)内。

15.一种用于检测并定位水力构造物的流体渗漏的系统，其特征在于，所述系统包括根据前述任一权利要求所述的设备(10)，所述系统还包括至少一个测量仪器，所述测量仪器连接至所述光纤(141、142)并用于指示由所述光纤(141、142)传送的信号的任意变化。

16.一种水力构造物，其装配有根据权利要求1至13中任意一项所述的、用于检测并定位渗漏的设备(10)。

17.根据权利要求16所述的水力构造物，其特征在于，所述水力构造物由干燥或潮湿的堤防(20)构成，所述用于检测并定位渗漏的设备(10)纵向地设置在所述堤防的主体内，以覆盖所述堤防的至少一部分高度。

18.根据权利要求17所述的水力构造物，其使用根据权利要求8所述的用于检测并定位渗漏的设备(10)，所述构造物的特征在于，所述光纤(14、141、142)设置在所述土工织物(12)的、位于接近空气的区域中的位置处，所述光纤(14、141、142)被设置为位于所述构造物的顶部。

19.一种用于检测并定位水力构造物的流体渗漏的方法，所述方法的特征在于，通过在与土工织物(12)接触的光缆(14)中设置的光纤(141、142)所发射的信号的修改，检测温度的变化。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，通过在与所述土工织物(12)结合的光缆(14)中设置的光纤(141、142)所发射的信号的修改，检测所述土工织物(12)的变形。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其特征在于，通过在与所述土工织物(12)结合的光缆(14)中设置的光纤(141、142)所发射的信号的修改，检测所述土工织物(12)的湿度含量的变化。

22.根据权利要求19或权利要求20或权利要求21所述的方法，其特征在于，所述光缆(14)通过结合方式结合至所述土工织物。

23.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述结合方式包括至少一个结扎纱(16)。

24.根据权利要求19至23中任意一项所述的方法，其特征在于，使用以基本相互平行的方式设置的多个类似的光纤(14、141、142)。

25.根据权利要求19至24中任意一项所述的方法，其特征在于，将所述光纤(14、141、142)聚合到至少一个光纤束(34)中，所述束(34)设置在所述土工织物(12)的、与所述构造物对渗漏敏感的区域相对应的位置。

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