CN103364320A - 多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法，包括如下步骤:(1)构建多孔介质结构体模型槽；(2)形成均匀稳定渗流场；(3)对埋设于模型槽中的目标光纤进行温度监测；(4)对目标光纤做通电加热操作；(5)测得该稳定渗流情况下的不同加热功率的温升曲线；(6)构建光缆总传热系数的传热方程；(7)以总传热系数表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热；(8)测得不同渗流流速情况下的不同加热功率的温升曲线；(9)实现对渗流流速的监测。本发明建立了渗流流速总传热系数的经验关系数学模型，准确定位了渗流流速同平均总传热系数的线性相关性，监测精度得到可靠保证。

Description

多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法

技术领域

本发明涉及一种多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试试验装置及方法。

背景技术

我国的土石堤坝工程面临的主要问题有渗漏、管涌、坍塌、裂缝、滑坡、护坡破坏、冲刷空蚀等，据统计，土石坝工程中，超过三分之一的破坏是由于不同程度的渗漏以及渗漏衍生的各种问题所致，堤防溃决90%以上是由于渗漏破坏造成。

大量工程经验表明，加强土石堤坝渗漏与渗透变形的实时定位和定量监测，对保障工程的安全运行具有非常重要的意义。土石堤坝渗流问题具有时空随机性、隐蔽性特征，且初始量级细微，常规的点式监测仪器，多选择几个典型断面，采用大间距网格布设，监测盲区大，往往造成监测的空间不连续，极易导致漏检。

在对传统监测技术进行不断完善和发展的同时，越来越多的新型技术被引入堤坝安全监测领域，开展新技术在坝工领域中监测原理和实现方法、技术等的研究，已成为一个热点科研课题。光纤传感技术因其独特的优势，已经广泛应用于建筑（大型桥梁应力、应变监测，水利工程）、航天、石油化工、电力、医疗等。

分布式光纤温度传感技术分布式、连续性地实时进行堤坝渗漏监测测量已引起了工程界和学术界的高度关注。基于分布式光纤温度传感系统（DTS）的渗流监测方法提出和应用，使得全方位监测渗流场成为可能，但是目前该项技术的研究尚处于起步阶段，多用于定性识别，要达到定量化的应用，急切需要探索性、创新性的研究。

美国、德国、西班牙等国家20世纪70年代就采用温度场研究大坝渗漏，不过这个时期，主要通过离散点温度值监测渗漏通道，随着分布式光纤测温系统的推出，温度示踪法研究堤坝渗漏这一课题更加吸引了大量的研究人员。但是该技术在渗漏监测应用方面的理论还不成熟，特别是目前尚未建立光纤加热温升同渗流流速、环境温度、加热功率之间定量关系模型，因此进行土石堤坝渗流流速光纤监测理论研究、研制渗流监测方法及装置具有重要的意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效精确的多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法。

技术方案：本发明受传热学中的传热系数概念的启发，首创以总传热系数表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热，进而分析了影响总传热系数的因素，发现了在相同流速、相同水温情况下，影响总传热系数的因素仅为渗流流速；继而通过试验数据分析，探讨了总传热系数同渗流流速的关系，得到了两者的数学关系模型，该渗流流速的监测方法及装置建立了渗流流速总传热系数的经验关系数学模型，从而达到了实现渗流流速的间接监测。

多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试装置，包括加热系统、分布式光纤温度传感系统、埋设有监测光纤的多孔介质结构体模型槽和出水系统；所述加热系统、分布式光纤温度传感系统和出水系统分别与所述多孔介质结构体模型槽连接。

所述加热系统为主要由交流电源、调压器和负载发热电阻丝组成的并联电路，通过负载发热电阻丝对监测光纤加热，通过调压器控制电压从而控制加热功率。

所述分布式光纤温度传感系统包括分布式光纤测温主机和线性多模感温光缆，所述分布式光纤测温主机通过脉冲激光设备与所述线性多模感温光缆相连并输出光脉冲；所述线性多模感温光缆的尾部与光纤连接器相连。

所述出水系统包括水箱、流速控制阀、水泵及循环水池；所述水箱的位置高于所述循环水池，所述水箱的水位线上部通过溢流管与所述循环水池连接；所述循环水池通过水泵将水输送到水箱中；所述水箱底部通过管道与所述多孔介质结构体模型槽连接；所述流速控制阀分别设置在水箱与所述多孔介质结构体模型槽和循环水池之间的管道上。

本发明多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法,包括如下步骤:

(1)构建埋设有监测光纤的多孔介质结构体模型槽。基于不同试验要求，根据具体设计搭建带监测光纤的多孔介质结构体模型槽。多孔介质主要由固、液、气三相组成，对于许多土石坝及土石堤防的筑坝材料很多是由多孔介质材料组成。

(2)调整出水系统以形成均匀稳定渗流场。基于渗流出水控制监测仪器，将出水系统阀门调节到某一确定位置，后持续监测出水系统的出流量，待出流量稳定时，认为均匀稳定渗流场已经形成。

(3)基于分布式光纤温度传感系统对埋设于模型槽中的目标光纤进行温度监测；拉曼散射和布里渊散射对温度均有敏感性，可以用来测量温度，考虑到布里渊散射受应力等其他因素影响较大，故主要采用拉曼散射对温度进行测。通过斯托克斯光与反斯托克斯光计算出温度值：

$T=\frac{\mathrm{hCV}}{K[\ln \mathrm{\α}-\ln \left(\frac{l_{\mathrm{as}}}{l_s}\right)]},$

其中，式中：l_as为反斯托克斯光光强；l_s为斯托克斯光光强；α为温度相关系数；h为普朗克系数；C为真空中的光速；V为拉曼平移量；K为鲍尔茨曼常数；T为绝对温度值。通过上述方法可以得到光缆温度值，技术上，还需要知道该温度值对应的位置值，光时域反射技术（OTDR）可以解决该问题。通过测量入射光与反射光的时间差Δt，就可以知道反射点距发射端的距离X：

式中：C为真空中的光速，n为光纤的折射率。

(4)经分布式光纤温度传感系统监测10分钟之后，通过供电加热电路装置对埋设于待测模型槽中的目标光纤做通电加热操作。对监测光缆中固定用钢丝利用单线热源法通电加热，其中单线热源法中均匀稳恒渗流场影响下的温度场求解模型如下： $\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\∂}^{2}T}{\∂x^2}+\frac{{\∂}^{2}T}{\∂y^2}-d\frac{\∂T}{\∂x}=0& (x,y)\∈\mathrm{\Ω}\\ -\mathrm{\λ}\frac{\∂T(x,y)}{\∂n}=q& (x,y)\∈{\mathrm{\Γ}}_1\\ T(x,y)=T_0& (x,y)\∈{\mathrm{\Γ}}_0\end{array}\right.,$ 式中：Ω为模型区域；Γ₁为模型内边界oabc；Γ₀为模型外边界OABC；λ为介质导热系数；n代表边界面某处的外法线方向。在一次监测周期完成后，改变加热功率，测得在该渗流速度下不同加热功率的温升曲线

单线法只需要一根热源光纤即可反演出渗流流速，而双线法需要一根热源光纤和一根温度场感温光纤。在土石坝及土石堤防的渗流监测中，单线热源法只需在渗流场区域布设一根测温光纤，利用DTS测温仪测出目标光纤稳定温度T₁、起始温度（即加热时的环境温度）T₀以及目标光纤的加热功率q。利用上述数据即可通过单线热源法反演出渗流流速v。

之所以可以采用上述加热方式来达到间接监测渗流流速的效果，主要因为土石坝及堤防工程中的渗流场和温度场是相互作用、相互影响的。根据x、y及z方向的渗透流速得温度场影响下的土石堤坝渗流场基本方程为

式中：K=K(x,y,z)=K(T)为土石坝坝体各向同性渗透系数，是温度的函数；S_S为贮水系数；▽为哈密顿算子；水体从坝体中流过，当两种介质存在温度差时，必然产生热量交换，当并考虑到源汇项可以得到考虑渗流影响的三维导热方程为：

$\frac{\∂}{\∂x}\left({\mathrm{\λ}}_x\frac{\∂T}{\∂x}\right)+\frac{\∂}{\∂y}\left({\mathrm{\λ}}_y\frac{\∂T}{\∂y}\right)+\frac{\∂}{\∂z}\left({\mathrm{\λ}}_z\frac{\∂T}{\∂z}\right)-c_w{\mathrm{\ρ}}_w[\frac{\∂\left(v_{x}T\right)}{\∂x}+\frac{\∂\left(v_{y}T\right)}{\∂y}+\frac{\∂\left(v_{z}T\right)}{\∂z}]+Q_T=\mathrm{c\ρ}\frac{\∂T}{\∂\mathrm{\τ}}$

式中 $\frac{\∂\left(v_{x}T\right)}{\∂x}=v_x\frac{\∂T}{\∂x}+T\frac{\∂v_x}{\∂x},$ $\frac{\∂\left(v_{y}T\right)}{\∂y}=v_y\frac{\∂T}{\∂y}+T\frac{\∂v_y}{\∂y},$ $\frac{\∂\left(v_{z}T\right)}{\∂z}=v_z\frac{\∂T}{\∂z}+T\frac{\∂v_y}{\∂z};$ 由达西定律可知： $v_x=-k_x\frac{\∂H}{\∂x},$ $v_y=-k_y\frac{\∂H}{\∂y},$ $v_z=-k_z\frac{\∂H}{\∂z}.$ 假设k_x、k_y、k_z不随空间坐标改变，且为各向同性时，即k_x=k_y=k_z=k，则式上述式可写为：

$\mathrm{\λ}{\▿}^{2}T+k{c}_w{\mathrm{\ρ}}_w\left\{\right[\frac{\∂H}{\∂x}\frac{\∂T}{\∂x}+\frac{\∂H}{\∂y}\frac{\∂T}{\∂y}+\frac{\∂H}{\∂z}\frac{\∂T}{\∂z}]+T{\▿}^{2}H\}+Q_T=\mathrm{c\ρ}\frac{\∂T}{\∂\mathrm{\τ}}$

$\mathrm{\λ}{\▿}^{2}T+k{c}_w{\mathrm{\ρ}}_w\{\▿H\▿T+T{\▿}^{2}H\}+Q_T=\mathrm{c\ρ}\frac{\∂T}{\∂\mathrm{\τ}};$ 考虑稳定温度场和无源汇项，则

则上式可写为λ▽²T+kc_wρ_w{▽H▽T+T▽²H}=0，令a=λ，b=c_wρ_w，则可以写为a▽²T+kb{▽H▽T+T▽²H}=0。

(5)设计该稳定渗流场流速下的不同的加热功率工况，重复步骤（4），改变供电加热电路装置来测得该稳定渗流情况下的不同加热功率的温升曲线。

可以通过不断的重复测温试验来达到渗流光纤监测的目的，其支撑的理论为基于渗流光纤监测的理论方程式：多孔介质中热能和流体之间不断动态调整变化的过程，介质内存在渗流时，光纤和介质之间的传热方式具体包括光纤和固体之间的热传导、光纤和水之间的热对流及光纤和水之间的热传导，光纤和水流由热对流传递的热量按下式计算：

当光纤在外加电源加热后处于稳定状态时，外界电源所产生的热量等于光纤向饱和多孔介质传递的传导热和渗流所带走的热对流热之和，即

式中：为渗流情况下光纤与饱和多孔介质之间的传导热；Q_对流为光纤和水流之间的热对流热。通过排除次要因素，对一些情况进行简化假定之后，推导了多孔介质修正导热系数：式中：Δx为光纤加热之后影响的范围；ΔT为相距为Δx的两点的温度差。于是有

经整流器将电压为U、电流为I的交流电变为直流电后，施加在长为l、半径为R的铠装光纤上，所产生的总内热源大小为P=IU。传热面积为A₀=2πRl。将P和A₀代入式并引入过余温度θ=T_∞-T₀，得到

进而对流速公式进行了推导：

将h、P、A₀值代入式

中，变换成流速u的函数:

(6)构建光缆总传热系数的传热方程。习惯上把热量从高温流体一侧经过某一壁面传递给另外一侧低温流体的过程称为传热过程，将通以特定功率加热并处于稳定状态下的光缆表面视为传热表面，该传热过程可以用如下传热方程来描述

Φ=kA(T₁-T₀)

式中：k为总传热系数；Φ为单位长度光缆传热热流量，单位W；A为单位长度光缆表面积；T₁为通电加热光缆处于稳定状态时的温度；T₀为加热初始阶段的初始温度；上式即为建立的总传热系数测量导热系数的基本方程。

(7)受传热学中的传热系数概念的启发，首创提出了表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间传热的总传热系数，其具体表达式推导过程为：根据能量守恒，处于稳定状态下的光缆，单位时间由于传热过程所耗散的能量等于钢丝由于通电加热而产生的热量，即p=Φ=kA(T₁-T₀)，式中：p为单位长度光缆加热功率，单位为W/m；

这样，k可表示为

式中：总传热系数k中包含了热传导和热对流两种要素的影响，而在同种介质条件下，热传导的影响不会随着流速而改变，唯一改变的就是流速对于热对流部分的影响。据此，可以根据不同的试验参数来求解不同的总传热系数，以总传热系数表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热；

(8)设计不同渗流流速及对应加热功率的工况，并重复操作（2）～（4），测得不同渗流流速情况下的不同加热功率的温升曲线；

(9)不同的渗流场，与之对应的总传热系数必定不同；通过理论分析、试验研究分析处于渗流场中通电加热的光缆在各种流速下平均功率温升比同渗流流速的关系。据此，通过确定总传热系数和渗流流速的关系数学模型，实现对渗流流速的监测。

不同渗流场流速，与之对应的总传热系数必定不同，这两者之间存在某种关系，利用对应渗流场下不同数据拟合出的关系式，在已知功率温升比（总传热系数）的情况下即可算出一个个与之对应的渗流流速，从而可以达到通过总传热系数来监测渗流流速的目的，最终达到在工程监测中的应用。

通过适当假设，渗流场影响下的三维导热方程可以写为下列形式：

${\▿}^{2}T-\frac{c_w{\mathrm{\ρ}}_w}{\mathrm{\λ}}[v_x\frac{\∂T}{\∂x}+v_y\frac{\∂T}{\∂y}+v_z\frac{\∂T}{\∂z}]=0,$ 令 $-\frac{c_w{\mathrm{\ρ}}_w}{\mathrm{\λ}}{v}_x=a1,$ $-\frac{c_w{\mathrm{\ρ}}_w}{\mathrm{\λ}}{v}_y=a2,$

$-\frac{c_w{\mathrm{\ρ}}_w}{\mathrm{\λ}}{v}_z=a3$

则上式可以化简为

该式即为只考虑渗流对温度影响、渗流流速为常数的监测模型方程式。可以看出，对于给定的边值条件，温度场的分布只与系数a1、a2、a3有关，而对于某一特定介质，

为常数，所以温度场的分布只与渗流流速v有关系，流速v会和温度场形成一一对应关系。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：本发明的基于总传热系数的多孔介质结构体渗流流速监测方法及装置，受传热学中传热系数概念的启发，首创以表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热的总传热系数，本发明建立了渗流流速总传热系数的经验关系数学模型，准确定位了渗流流速同平均总传热系数的线性相关性，监测精度得到可靠保证，该发明通过了理论研究、试验验证，结果真实可靠，从而达到了实现渗流流速的间接监测，对于亟待研究的实际工程中埋设光缆的渗流流速监测具有重大意义。

附图说明

图1为本发明的基于总传热系数的多孔介质结构体渗流流速监测装置示意图；

图2为多孔介质结构体渗流流速监测装置模型槽前视图（单位cm）；

图3为多孔介质结构体渗流流速监测装置模型槽左视断面图(单位cm)；

图4为功率温升比（总传热系数）同渗流流速关系分布图及拟合曲线。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：本发明所述的基于总传热系数的多孔介质结构体渗流流速监测装置，其装置示意图如图1所示，包括加热系统1、分布式光纤温度传感系统2、埋设有监测光纤的多孔介质结构体模型槽3和出水系统4；所述加热系统1、分布式光纤温度传感系统2和出水系统4分别与所述多孔介质结构体模型槽3连接。

所述加热系统1为主要由交流电源11、调压器12和负载发热电阻丝13组成的并联电路，通过负载发热电阻丝13对监测光纤加热，通过调压器控制电压从而控制加热功率。

所述分布式光纤温度传感系统2包括分布式光纤测温主机9和线性多模感温光缆10，所述分布式光纤测温主机9通过脉冲激光设备与所述线性多模感温光缆10相连并输出光脉冲；所述线性多模感温光缆的尾部与光纤连接器相连。

所述出水系统4包括水箱6、流速控制阀5、水泵7及循环水池8；所述水箱6的位置高于所述循环水池8，所述水箱6的水位线上部通过溢流管与所述循环水池8连接；所述循环水池8通过水泵7将水输送到水箱6中；所述水箱6底部通过管道与所述多孔介质结构体模型槽3连接；所述流速控制阀5分别设置在水箱6与所述多孔介质结构体模型槽3和循环水池8之间的管道上。

本发明所述的基于总传热系数的多孔介质结构体渗流流速监测方法，包括如下步骤：

（1）组建埋设有目标光纤的待测模型槽。基于不同要求，依据具体设计，构建基于监测光纤的多孔介质结构体模型槽。

基于本实验的研究需要，构建了渗流监测模型槽，具体模型槽的尺寸、形状及目标光纤的布置等，见附图2、3：基于不同试验要求，根据具体设计搭建带光纤的多孔介质结构体的待监测模型槽，本实施例主要砌筑一个长2.4m、宽1.1m、高1.25m的模型槽，水池内壁铺设塑料薄膜作为进一步的防渗材料在高度为1m的长度方向墙上预留两个48mm外径的出水口。进、出水口连接进水管14、出水管15；测压管16和光缆17同塑料薄膜的接口部分采用橡皮勒紧和502胶水密封防水；水池底部铺设35cm由各种粒径组成的反滤层18；反滤层上面铺设反滤网19；其上铺设55cm厚的细砂20，细砂上面依旧是反滤网19和反滤层18；在水池的两个宽度方向面的中心，高度为65cm的位置预留目标光纤布置用的穿墙孔，其监测光纤用铠装光缆ZTT-GYXTW-4A1a（50/125um多模四芯，内置钢丝加强筋）。

（2）控制渗流供水装置以形成均匀稳定渗流场。基于渗流出水控制监测仪器，将渗流供水装置的供水阀门调节到某一位置，持续监测渗流出水装置的出水流量，待流量稳定时，认为均匀稳定渗流场已经基本形成。

（3）基于DTS系统（分布式光纤温度传感系统）对埋设于待测模型槽中的目标光纤进行温度监测。本实验的分布式光纤温度传感系统主要由SentinelDTS-LR型号的分布式光纤测温主机和50/125线性多模感温光缆，Sentinel DTS配设一个脉冲激光设备，其尾部同E2000光纤连接器相连。

（4）选择加热方式。只需要一根热源光纤即可反演出渗流流速，双线法需要一根热源光纤和一根温度场感温光纤，在土石坝及土石堤防的渗流监测中，单线热源法只需在渗流场区域布设一根测温光纤，利用DTS测温仪测出目标光纤稳定温度T₁、起始温度（即加热时的环境温度）T₀以及目标光纤的加热功率q。利用上述数据即可通过单线热源法反演出渗流流速v。基于本实验的基本情况，考虑使用单线热源法对目标光纤进行加热。（5）通过供电加热电路装置对目标光纤进行供电加热操作。经分布式光纤温度传感系统监测10分钟之后，对目标光缆中固定用钢丝使用单端加热法通电加热。

在试验中，选用TDGC2-5型单相调压器，并设置防跳闸启动加载电路；当需要比较大的加热功率，就需要很大的电流，所以在选用调压器时，需考虑调压器的额定电流；经分布式光纤温度传感系统监测10分钟之后，再对目标光缆中固定用钢丝利用单端加热法通电加热，并且不断的监测目标光缆分布式温度，并且记录下加热功率和起始加热时刻的监测文件名；（6）设计试验中该稳定渗流场流速下的不同的加热功率工况，并在一次监测周期完成后，改变供电加热电路装置来改变加热功率，重复步骤（5），测得在该渗流速度下不同加热功率的温升曲线。（7）构建光缆总传热系数的传热方程。习惯上把热量从高温流体一侧经过某一壁面传递给另外一侧低温流体的过程称为传热过程，将通以特定功率加热并处于稳定状态下的光缆表面视为传热表面，该传热过程可以用如下传热方程来描述Φ=kA(T₁-T₀)，式中：k为总传热系数；Φ为单位长度光缆传热热流量，单位W；A为单位长度光缆表面积；T₁为通电加热光缆处于稳定状态时的温度；T₀为加热初始阶段的初始温度，上式即为建立的总传热系数测量导热系数的基本方程。（8）首创提出以总传热系数表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热。

受传热学中的传热系数概念的启发，首创提出了以总传热系数表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热，其具体的表达式推导过程为：根据能量守恒，处于稳定状态下的光缆，单位时间由于传热过程所耗散的能量等于钢丝由于通电加热而产生的热量，即p=Φ=kA(T₁-T₀)，式中：p为单位长度光缆加热功率，单位为W/m。这样，总传热系数k可表示为式中：总传热系数k中包含了热传导和热对流两种要素的影响，而在同种介质条件下，热传导的影响不会随着流速而改变，唯一改变的就是流速对于热对流部分的影响。

其中，单位长度光缆加热功率、加热初始阶段的初始温度及稳定状态时的温度等参数都可以在本试验中获取，其具体的参数值可参见附表1。通过前面推导的总传热系数计算模型，本试验基于不同加热功率及光缆温度变化，达到求解不同的总传热系数（功率温升比）的目的。

（9）设计试验中不同渗流流速及对应加热功率的工况。通过控制渗流供水系统装置来设计试验中不同的流速工况；通过控制通电加热系统装置来设计试验中不同的加热功率工况，由于加热电路相同，所以采用控制电压来控制不同的加热功率工况。根据不同的设计工况，并重复操作（2）～（5），测得不同渗流流速情况下的不同加热功率的温升曲线。

本试验设计了七种不同流速工况：0m/s、0.0530×10^-3m/s、0.0571×10^-3m/s、0.0730×10^-3m/s、0.0974×10^-3m/s、0.1130×10^-3m/s、0.1575×10^-3m/s。由于加热电路相同，所以采用电压来控制加热功率，每一种渗流流速工况下都对应着七种不同的加热功率，其具体的参数设置见附表1。根据上述试验参数不断重复上述基本操作。

表1不同流速下不同加热功率功率温升比（总传热系数）求解表；

（10）实现对渗流流速的监测。不同的渗流场，与之对应的总传热系数必定不同；分析处于渗流场中通电加热的光缆在各种流速下平均功率温升比（总传热系数）同渗流流速的关系，以总传热系数为x轴，渗流流速为y轴，通过绘制关系图，具体见附图4，分析发现渗流流速与平均功率温升比具有一定的线性关系，对其进行线性拟合，得到公式为y=0.2112x-0.2716，式中：y为渗流流速；x为功率温升比（总传热系数）。复相关系数R=0.85。据此，通过确定总传热系数和渗流流速的关系数学模型，达到对渗流流速的监测。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (3)

1.一种多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)构建埋设有监测光纤的多孔介质结构体模型槽；

(2)调整出水系统以形成均匀稳定渗流场；

(3)基于分布式光纤温度传感系统对埋设于模型槽中的目标光纤进行温度监测；

(4)经分布式光纤温度传感系统监测10分钟之后，通过供电加热电路装置对埋设于待测模型槽中的目标光纤做通电加热操作；

(5)设计该稳定渗流场流速下的不同的加热功率工况，重复步骤（4），改变供电加热电路装置来测得该稳定渗流情况下的不同加热功率的温升曲线；

(6)构建光缆总传热系数的传热方程：

Φ=kA(T₁-T₀)

式中：k为总传热系数；Φ为单位长度光缆传热热流量，单位W；A为单位长度光缆表面积；T₁为通电加热光缆处于稳定状态时的温度；T₀为加热初始阶段的初始温度；

(7)根据能量守恒，处于稳定状态下的光缆，单位时间由于传热过程所耗散的能量等于钢丝由于通电加热而产生的热量，即p=Φ=kA(T₁-T₀)，式中：p为单位长度光缆加热功率，单位为W/m；

因此， $k=\frac{p}{A(T_1-T_0)},$

以总传热系数表征光纤同包含渗流的饱和多孔介质之间的传热；

(8)设计不同渗流流速及对应加热功率的工况，并重复操作（2）～（4），测得不同渗流流速情况下的不同加热功率的温升曲线；

(9)通过确定总传热系数和渗流流速的关系数学模型，实现对渗流流速的监测。

2.根据权利要求1所述的多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法,其特征在于：

步骤（1）中，所述多孔介质主要由固、液、气三相组成。

3.根据权利要求1所述的多孔介质结构体渗流的分布式光纤测试方法,其特征在于：

步骤（2）中，将出水系统阀门调节到某一确定位置，后持续监测出水系统的出流量，待出流量稳定时，认为均匀稳定渗流场已经形成。

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