CN111141416A - 一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，能够解决满水状态下或者透视性极差的条件下探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的问题。它采用能够传感温度的分布式光纤，所述分布式光纤形成“U型”回路并在回转处连接“U型”保护头，其两端与采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)的温度分析仪连接，分析仪按一定间距测量管道或暗涵内水的温度；在“U型”保护头上固定漂浮物。本发明不仅探测效率高(一次性可探测数十米至数公里)，而且探测精度高(定位精度可达±0.5m)，为市政排水管涵治理和雨污分离施工提供基础依据。

Description

一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或 暗涵的位置的方法

技术领域

本发明涉及管道外地下水或其他管道水进入埋地管道、暗涵的位置的探测方法，适用于污水管、雨水管、暗涵等市政管道排查时探测埋地管道外水进入点及位置。

背景技术

当城市地下管道破损或接头连接不良时，管道外侧的地下水将通过破损位置或连接不良部位进入处于地下水位以下的管道、暗涵内；也可能有一些其他管道接入管道或暗涵，如雨水管接入污水管；这两种情况将导致污水处理量增加，严重影响污水处理站的处理效率，是当前市政排水管网雨污分离的主要目的。在城市生态治理和正本清源时，必须查明管道外地下水或雨水进入管道、暗涵的位置，以便实施管道破损封堵或雨污分离施工。当前，管道渗入水检查方法通常采用管道机器人(管道CCTV)进入管道、暗涵内(因人员无法进入)或采用管道窥视镜(QV)，通过摄录管道或暗涵内的图像观察是否是外水进入或管道接入，因排水管道中的污水透视性极差，只能检查管道内水位以上空间的渗漏水和外接水管；当管道满水时，就无法检查；当渗入水处于水位以下时也无法发现。采用管道机器人或窥视镜检查管道不仅效率低、费用高，而且受到管内水位、淤积等诸多条件的制约，经常无法进行有效的检查。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，以解决满水状态下或者透视性极差的条件下探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的问题。为此，本发明采用以下技术方案：

一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于它采用能够传感温度的分布式光纤，所述分布式光纤形成“U型”回路并在回转处连接“U型”保护头，其两端与相应的分析仪连接，所述分析仪为采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)的温度分析仪，分析仪采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)按一定间距测量管道或暗涵内水的温度；在“U型”保护头上固定漂浮物，所述方法包括以下步骤：

(1)在管道或暗涵上游检查井中施放U形回转处连接“U型”保护头以及固定漂浮物的分布式光纤，光纤在漂浮物的带动下在管道或暗涵内随水流飘向下游，达到预期长度或到达预定位置；

(2)分析仪按一定间距测量管道或暗涵内水的温度；

(3)根据管道内水的温度及变化，判断水温变化的位置有管道外水进入；根据该位置距离上游检查井的光纤长度即可在地面确定管道外水进入管道或暗涵的位置。

当管道没有外水进入时，管道内上下游水的温度应基本相同。当管道内某处有管道外水进入时，管道外水(地下水、雨水下渗水或其他管道水)和管道内水来源不同，一般存在温差，管道外水进入将导致水温变化(两股水通常存在温差)，若外水温度较高则管道内水温升高，若外水水温较低则管道内水温降低。因此通过连续测量一定管道长度的管道内水温变化，分析各测点的水温及变化情况，在水温有明显变化的位置，可判断该位置有管道外水进入，可以确定管道外水进入管道内的位置(定位精度为±0.5m)，并根据管道内水温变化幅度及范围可大致分析进入管道内的水量。

采用分布式感温光纤连接布里渊光时域分析仪，通过光纤实测有外水进入部位的温度与无外水进入部位有所不同。若外部进入水流的流量较大、温差较大，则水温变化较大。

本发明方法的步骤，最佳时机在雨天或下雨后进行。必要时，可选择晴天、雨天不同进水量时段进行对比检测，可相互验证检测结果，排除信号噪点。

所述方法，采用温度传感测量来判定位置，还可以利用回转光纤的温度测值来复核测量结果和验证位置；或者也可采用重复测量，即不同时段重复用温度传感测量来判定、验证位置和排除测量信号的噪声，判定管道外水进入埋地管道或暗涵的位置。

在施放光纤时，根据实际需要，释放的光纤长度数十米乃至数公里，到达预定位置(从下游检查井观察)后固定。然后，分析仪采用布里渊光时域分析技术(BOTDA)按一定间距测量管道或暗涵内水的温度，该距离可以设定为0.2m、0.5m、1m等。

进一步地，所述分布式光纤可采用铠装分布式光纤，以加强强度，或者在不影响温度传感的情况下，也可采用平列捆绑其它高强度绳子等方式来加强强度。

所述“U型”保护头可采用木质、塑料或橡胶质材料制成，“U型”保护头的长度不小于10cm，回转半径不应小于5cm，确保光信号在“U型”回转处顺利通过。

所述漂浮物可采用泡沫块或其它具有浮力的装置。在分布式光纤中间，在不影响传感的情况下，也可捆扎或采用其它方法固定有浮力的结构。

本发明通过连续测量和分析一段长度管道内水的温度，确定管道外地下水或其他管道水进入埋地管道、暗涵的位置，而且解决了管道内满管流、厚淤积等情况下探测管道外水进入管道位置的难题，不仅探测效率高(一次性可探测数十米至数公里)，而且探测精度高(定位精度可达±0.5m)，为市政排水管涵治理和雨污分离施工提供基础依据。

附图说明

图1是本发明用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入管道位置的方法示意图。

具体实施方式

参照附图。本发明的用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，采用能够传感温度的分布式光纤1，该光纤为铠装分布式光纤，所述分布式光纤1的长度两倍于需要探测的管道长度，在“U型”保护头2处回转形成通路，所述“U型”保护头2可以是一个具有一定硬度的U形管，在“U型”保护头2处绑扎作为漂浮物的泡沫块3，回转后的分布式光纤两端与采用布里渊光时域分析技术的分析仪4连接，分析仪记录分布式光纤回转处至分析仪的长度；

所述方法包括以下步骤：

(1)将分布式光纤1在中间回转，回转处用“U型”保护头2定型保护，并绑扎泡沫块3。

(2)在管道100或暗涵上游检查井101中施放绑扎泡沫块3的“U型”保护头2，分布式光纤1在泡沫块3的带动下在管道100或暗涵内随水流飘向下游，达到预期长度或到达预定位置后固定光纤。

(3)分析仪4按最高分辨率设置采样间距(如0.2m)，测量管道或暗涵内不同位置的水的温度；

(4)分析管道内各位置的水温及变化情况，在水温有明显变化的位置判定有管道外水进入。

(5)根据回转光纤(即U形回转后的光纤)在该位置的温度测值，核验结果判定及位置。

确定该位置距离上游检查井101的光纤长度，并结合上游检查井101位置、管道延伸方向，在地面确定管道外水进入管道、暗涵的位置。

根据水温变化幅度及影响范围，大致判断管道外进水量的多少。

测量的最佳时机是在雨天或下雨后进行。若在晴天测量时，管道外入水量较小或水温变化不大，则在雨天进行重复测量；比对分析两次测量结果，做进一步判断。

以上所述仅为发明的具体实施案例，本发明的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于它采用能够传感温度的分布式光纤，所述分布式光纤形成“U型”回路并在回转处连接“U型”保护头，其两端与相应的分析仪连接，所述分析仪为采用布里渊光时域分析技术的温度分析仪，在“U型”保护头上固定漂浮物，所述方法包括以下步骤：

(1)在管道或暗涵上游检查井中施放U形回转处连接“U型”保护头以及固定漂浮物的分布式光纤，光纤在漂浮物的带动下在管道或暗涵内随水流飘向下游，达到预期长度或到达预定位置；

(2)分析仪按一定间距测量管道或暗涵内水的温度；

(3)根据管道内水的温度及变化，判断水温变化的位置有管道外水进入；根据该位置距离上游检查井的光纤长度即可在地面确定管道外水进入管道或暗涵的位置。

2.如权利要求1所述的一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于当管道或暗涵内水的流速较小时，在“U型”保护头上引一个细绳，先将将细绳放入水中，待细绳头部漂至下游检查井后，再在下游检查井用细绳拖曳“U型”保护头。

3.如权利要求1所述的一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于根据判定的位置检查该位置在回转光纤上的水温测值，并进行核验。

4.如权利要求1所述的一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于所述分布式光纤采用铠装分布式感温光纤。

5.如权利要求1所述的一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于所述“U型”保护头，采用木质、塑料或橡胶质材料，“U型”保护头的长度不小于10cm，回转半径不应小于5cm。

6.如权利要求1所述的一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于所述漂浮物采用泡沫块或其他漂浮物。

7.如权利要求1所述的一种用布里渊光时域分析技术探测管道外水进入埋地管道或暗涵的位置的方法，其特征在于所述步骤在雨天或下雨后进行。

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