CN113866215A - 一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，包括：超弱光栅阵列自加热温度光缆、固定夹具、槽钢钻头、引线和无线解调设备，所述固定夹具沿桥梁桩基的纵向间隔设置多个，所述槽钢钻头固定于所述桥梁桩基的尾端且位于河床下，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆纵向固定于所述桥梁桩基上，所述无线解调设备通过引线与所述超弱光栅阵列自加热温度光缆连接，所述无线解调设备用于所述超弱光栅阵列自加热温度光缆的数据采集、数据处理、数据存储和数据无线传输。本发明还公开了一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测方法。本发明具有结构简单，工程现场实用性强，监测精度高，运维成本低，具备无人实时测试、无线传输数据等特点。

Description

一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁结构健康监测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统及方法。

背景技术

我国是桥梁大国，桥梁是交通运输中重要的一环，其中，桥梁桩基多位于水下，常年受到水流冲刷侵蚀，其周围河床床面也受局部冲刷影响。桥梁桩基的局部冲刷可能会引起突发的灾难性后果，造成不良的社会影响。

近年来对桥梁的健康监测迅速发展，关系着道路畅通和行车安全。其中对桥梁桩基冲刷的监测技术使用较多的有探地雷达冲刷监测技术与回声测深冲刷监测技术。探地雷达技术是利用天线发射和接收高频电磁波来探测介质内部物质特性和分布规律的一种地球物理方法，具备精度高、效率高和无损检测的特点，缺点是受水下基础和河床面多次放射形成的噪声的影响较大，对深水区域的监测效果差。回声探测技术是根据超声波在均匀介质中将匀速直线传播和在不同介质界面上将产生反射的原理来测量河床深度，缺点是易受到水深、水温盐度、含沙量和水下地形复杂程度的影响。

基于光学的光纤传感技术可以感测到待测结构的应变和温度变化，可以对桥梁桩基冲刷进行监测。然而实际应用中该如何选取监测技术、如何测到想要的物理量、如何实时自动监测是个问题，而且水下环境复杂，如何保证传感器工作的有效性也是亟待解决的难题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统及方法，实现桥梁桩基冲刷的实时监测。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，包括：超弱光栅阵列自加热温度光缆、固定夹具、槽钢钻头、引线和无线解调设备，所述固定夹具沿桥梁桩基的纵向间隔设置多个，所述槽钢钻头固定于所述桥梁桩基的尾端且位于河床下，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆通过所述固定夹具纵向固定于所述桥梁桩基上且从所述槽钢钻头内部向上延伸至水面外，所述无线解调设备设置于所述桥梁桩基的顶部并通过引线与所述超弱光栅阵列自加热温度光缆连接，所述无线解调设备用于所述超弱光栅阵列自加热温度光缆的数据采集、数据处理、数据存储和数据无线传输。

优选的是，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆为超弱光栅阵列和加热电阻丝铠装成的光缆，其中光栅点间距和串联个数依据实际检测环境设定。

优选的是，所述无线解调设备包括超弱光栅阵列解调仪和加热电源，所述超弱光栅阵列解调仪用于通过引线传输采集的超弱光栅阵列传输的波长数据，并解调处理后传输至基站，所述加热电源用于加热电阻丝。

优选的是，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆设置多根，所述固定夹具为并排开设有多个卡槽的方体结构，所述卡槽恰好对应卡合多根所述超弱光栅阵列自加热温度光缆。

优选的是，所述槽钢钻头为相对的一对侧面均为直角梯形的槽体结构，在河床下所述固定夹具固定所述超弱光栅阵列自加热温度光缆于所述槽钢钻头的槽体内。

优选的是，所述引线为铠装信号传输光缆，其外套设防水的软套管。

优选的是，所述无线解调设备连接多根引线，其分别连接多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆，每组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆设置多根，多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆沿桥梁桩基的周向间隔设置，每组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆对应同一纵向设置的多个固定夹具和槽钢钻头。

本发明还公开了一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测方法，通过超弱光栅阵列自加热温度光缆中加热电阻丝的加热作用，利用超弱光栅阵列自加热温度光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理，监测桥墩周围介质的温度变化速率情况，可感知桥墩周围河床泥沙和流水的温度变化速率差别，实现监测桥墩的冲刷或积於情况。

优选的是，具体包括如下步骤：

S1：超弱光栅阵列自加热温度光缆、固定夹具、槽钢钻头预先安装固定于桥梁桩基上，随桥梁桩基打入水面及河床中，桥梁桩基部分位于水中即位于水面和河床之间；

S2：通过引线将超弱光栅阵列自加热温度光缆连接至位于桥梁桩基顶部的无线解调设备中，无线解调设备内置加热电源和储存电源，加热电源连接超弱光栅阵列自加热温度光缆的加热电阻丝用于加热，储存电源给超弱光栅阵列自加热温度光缆供电并提供电流，无线解调设备中内置未升温时，波长与超弱光栅阵列自加热温度光缆不同位置高度的光栅点距离曲线图记为初始图；

S3：启动加热电源实现超弱光栅阵列自加热温度光缆的自加热，通过无线解调设备实时获取不同位置光栅点对应的波长数据，并绘制成波长与不同位置光栅点的曲线图；

S4：将实时获取的曲线图与初始图进行对比，观察分界点是否发生变化，记录分界点对应的距离发生的变化值，即为冲刷或积於的距离。

优选的是，超弱光栅阵列自加热温度光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理具体为：

超弱光栅阵列自加热温度光缆位于水中的部分，水流的对流传热：

Q_w＝A_wh(t_s-t_f)

式中，Q_w为水流的对流换热热量；

式中，A_w为换热面积；

式中，h为换热系数；

式中，t_s为与水流接触物体的温度；

式中，t_f为水流的温度；

超弱光栅阵列自加热温度光缆位于河床中的部分，导热方程为：

式中，Q_总为多孔介质和孔隙水的热量总和；

式中，k_s＝1-e为固体骨架的占比；

式中，λ_s为多空介质的导热系数；

式中，λ_f为水的导热系数；

式中，e为孔隙率；

式中，c为λ_f的修正系数，受多孔介质含水率影响；

式中，A₀为传热面积；

式中，T为温度；

式中，x为温度边界层；

超弱光栅阵列自加热温度光缆本身剩余的热量为：

通过Q_l的不同，便可得出超弱光栅阵列自加热温度光缆的升温速率不同，便可分析出超弱光栅阵列自加热温度光缆所处的周围介质，从而监测出桥梁桩基受冲刷或积於情况。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明提出的附着式桥梁桩基冲刷积於深度实时动态监测系统结构简单，工程现场实用性强，监测精度高，运维成本低，具备无人实时测试、无线传输数据等特点。

2、本发明提出的附着式桥梁桩基冲刷积於深度实时动态监测方法将超弱阵列光栅技术与自加热光缆结合在一起，通过超弱光栅阵列自加热温度光缆中加热电阻丝的加热作用，利用光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理，监测桥墩周围介质的温度变化速率情况，可感知桥墩周围河床泥沙和流水的温度变化速率差别，实现实时监测桥墩的冲刷或积於情况，监测精度高，效果优良。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统的结构示意图；

图2为本发明桥梁桩基的部分节段的立体示意图；

图3为本发明附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统的俯视图(不包含无线解调设备)；

图4为本发明固定夹具的结构示意图；

图5为本发明槽钢钻头的结构示意图。

附图标记说明：

1、超弱光栅阵列自加热温度光缆，2、固定夹具，3、槽钢钻头，4、无线解调设备，5、水面，6、桥梁桩基，7、河床，8、引线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至5所示，本发明提供一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，包括：超弱光栅阵列自加热温度光缆1、固定夹具2、槽钢钻头3、引线8和无线解调设备4，所述固定夹具2沿桥梁桩基6的纵向间隔设置多个，所述槽钢钻头3固定于所述桥梁桩基6的尾端且位于河床7下，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1通过所述固定夹具2纵向固定于所述桥梁桩基6上且从所述槽钢钻头3内部向上延伸至水面5外，所述无线解调设备4设置于所述桥梁桩基6的顶部并通过引线8与所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1连接，所述无线解调设备4用于所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1的数据采集、数据处理、数据存储和数据无线传输。

在上述技术方案中，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1通过所述固定夹具2沿纵向固定于桥梁桩基6即桥墩上，并沿桥墩纵向呈直线状，所述固定夹具2焊接于桥墩上，将所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1固定，所述槽钢钻头3通过焊接的方式固定于桥墩尾端，起到破土和保护所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1的作用，所述无线解调设备4放置于桥墩顶部，具备数据采集、数据处理、数据存储和无线传输功能，所述引线8为铠装信号传输光缆，将所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1与所述无线解调设备4相连。所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1、所述固定夹具2、所述槽钢钻头3预先安装固定于桥梁桩基6即桥墩上，随桥墩打入水面5及河床7中。

所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1具有自加热功能且内部具有多个不同的光栅检测点，由于所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1沿纵向分布，其部分位于水面5上，部分位于水中，部分位于水底的河床7内，当光缆自加热升温后，由于光缆处于不同的介质中，不同介质中的光栅升温速率不同，所反映和检测波长数据不同，根据此不同可以判断出桥梁桩基6不同位置的冲刷或积於情况。具体为：首先光缆在不同温度下对应的波长数据有一个确定的温度-波长对应关系，将此对应关系数据内置于无线解调设备4中，同时将波长与光缆中不同的光栅点距离绘制成一个对比曲线图，横坐标为光缆光栅点在水中或河床7中的距离，而纵坐标为波长，在不同的高度距离上不同介质中对应的波长有一个明显的分界点，当对光缆进行加热时，由于加热的速率是一致的，但是光缆在不同介质中其升温速率不一致，因此，光缆在同一时刻在不同介质中对应的温度就不同，通过无线解调设备4解调反应出的波长就不同，通过将不同高度的光栅点对应的波长反应在曲线图上，可以对应不同的高度距离，并且能看到明显的分界点，即为不同介质的分界点，通过实时监测实时获取波长数据，当桥梁桩基6发生冲刷或者积於时，对应位置的光缆所处的介质发生变化，反应到曲线图中的分界点也必然会发生变化，根据距离分界点的变化，以此推断出桥梁桩基6发生冲刷或积於的高度情况。无线解调设备4采用波分复用或时分复用技术，将超弱光栅阵列自加热温度光缆1受温度影响的波长信息解调出来，根据预先标定的温度-波长对应系数，从而得到光缆的升温速率。

在另一种技术方案中，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1为超弱光栅阵列和加热电阻丝铠装成的自加热光缆，其中光栅点间距和串联个数依据实际检测环境设定，根据要求定制。

在上述技术方案中，超弱光栅阵列自加热温度光缆1的光栅点间距d，即为其监测的分辨率，d的大小可根据要求定制，其最小间距可达到10cm级，即监测的分辨率可以达到10cm；其栅点串联个数s，即监测的距离，也可根据要求定制，最多可达到2km级。

在另一种技术方案中，所述无线解调设备4包括超弱光栅阵列解调仪和加热电源，所述超弱光栅阵列解调仪用于通过引线8传输采集的超弱光栅阵列传输的波长数据，并解调处理后传输至基站，所述加热电源用于加热电阻丝。

在上述技术方案中，所述无线解调设备4包含超弱光栅阵列解调仪和稳定加热电源，放置于桥墩顶部，具备实时自动数据采集、数据处理、数据存储、无线传输和加热所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1中电阻丝的功能，通过与所述引线8相连，能够将引线8传递过来的超弱光栅阵列的波长数据进行采集、处理，通过无线传输至云端数据库储存，用户可通过网络下载数据。

在另一种技术方案中，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1设置多根，所述固定夹具2为并排开设有多个卡槽的方体结构，所述卡槽恰好对应卡合多根所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1。

在上述技术方案中，所述固定夹具2可根据所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1的直径型号和数量开槽，其纵向焊接数量和安装间距可根据要求改变。开设的卡槽宽度与光缆的直径相同，恰好卡合光缆即可。光缆在同一个位置设置多根，实现同一个位置的多点监测，避免单一监测出现损坏或者不准确的情况，实现数据采集的准确性和安全保障性。

在另一种技术方案中，所述槽钢钻头3为相对的一对侧面均为直角梯形的槽体结构，在河床7下所述固定夹具2固定所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1于所述槽钢钻头3的槽体内。

在上述技术方案中，所述槽钢钻头3为槽钢型材切割而成，在切割面补焊一块钢板，通过焊接的方式固定于桥墩尾端，随着桥墩打入河床7中，起到破土和保护所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1的作用，其规格和型号可根据要求而定。

在另一种技术方案中，所述引线8为铠装信号传输光缆，其外套设防水的软套管，将所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1与所述无线解调设备4相连，将所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1的波长数据传输至所述无线解调设备4。

在另一种技术方案中，所述无线解调设备4连接多根引线8，其分别连接多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1，每组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1设置多根，多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1沿桥梁桩基6的周向间隔设置，每组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1对应同一纵向设置的多个固定夹具2和槽钢钻头3。多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆1的设置能保证桥梁桩基6的不同侧面的冲刷或积於情况均能实时监测到。

本发明还提供一种附着式桥梁桩基6冲刷积於实时监测方法，通过超弱光栅阵列自加热温度光缆1中加热电阻丝的加热作用，利用光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理，监测桥墩周围介质的温度变化速率情况，可感知桥墩周围河床7泥沙和流水的温度变化速率差别，实现监测桥墩的冲刷或积於情况。

在上述技术方案中，桥梁桩基6有位于水中和河床7内的部分，超弱光栅阵列自加热温度光缆1在接入电流的情况下可通过内置的电阻丝升温使本体加热，由于超弱光栅阵列自加热温度光缆1在纵深方向所处的环境介质不同(水中或河床7内)，使得其沿纵深长度方向自加热升温的速率不同，从而可以根据升温速率有变化的区域的波长不同反应的位置信息，判断出桥梁桩基6受冲刷或积於的情况，实现监测目的。

在另一种技术方案中，具体包括如下步骤：

S1：超弱光栅阵列自加热温度光缆1、固定夹具2、槽钢钻头3预先安装固定于桥梁桩基6上，随桥梁桩基6打入水面5及河床7中，桥梁桩基6部分位于水中即位于水面5和河床7之间；

S2：通过引线8将超弱光栅阵列自加热温度光缆1连接至位于桥梁桩基6顶部的无线解调设备4中，无线解调设备4内置加热电源和储存电源，加热电源连接超弱光栅阵列自加热温度光缆1的加热电阻丝用于加热，储存电源给超弱光栅阵列自加热温度光缆1供电并提供电流，无线解调设备4中内置未升温时，波长与超弱光栅阵列自加热温度光缆1不同位置高度的光栅点距离曲线图记为初始图；

S3：启动加热电源实现超弱光栅阵列自加热温度光缆1的自加热，通过无线解调设备4实时获取不同位置光栅点对应的波长数据，并绘制成波长与不同位置光栅点的曲线图；

S4：将实时获取的曲线图与初始图进行对比，观察分界点是否发生变化，记录分界点对应的距离发生的变化值，即为冲刷或积於的距离。

在另一种技术方案中，光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理具体为：

超弱光栅阵列自加热温度光缆1的加热升温速率受其周围介质影响，其中位于水中的部分——水平面与河床7之间的部分，其周围介质为流水，加热的热传导为与水流的对流换热，水的对流换热包括水的热传导和水的热对流，以牛顿冷却公式计算水流的对流传热：

Q_w＝A_wh(t_s-t_f)

式中，Q_w为水流的对流换热热量；

式中，A_w为换热面积；

式中，h为换热系数；

式中，t_s为与水流接触物体的温度；

式中，t_f为水流的温度。

其中位于河床7内的部分，其周围介质为多孔介质(沙土或淤泥)和介质中的水分，与空气的导热量忽略不计，假设多孔介质各项同性、孔隙互相连通、忽略热辐射、传热过程不发生相变、固体与流体的温度基本相同、固体和流体的物性参数均为常数，则其导热方程为：

式中，Q_总为多孔介质和孔隙水的热量总和；

式中，k_s＝1-e为固体骨架的占比；

式中，λ_s为多空介质的导热系数；

式中，λ_f为水的导热系数；

式中，e为孔隙率；

式中，c为λ_f的修正系数，受多孔介质含水率影响；

式中，A₀为传热面积；

式中，T为温度；

式中，x为温度边界层；

相同的加热时间、相同的光缆1纵深长度内，光缆1本身产生的热量Q_p是相同的，由于受到周围不同介质的热传导影响，光缆1本身剩余的热量为

通过Q_l的不同，便可得出光缆1的升温速率不同，便可分析出光缆1所处的周围介质，从而监测出桥梁桩基6受冲刷或积於情况。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，包括：超弱光栅阵列自加热温度光缆、固定夹具、槽钢钻头、引线和无线解调设备，所述固定夹具沿桥梁桩基的纵向间隔设置多个，所述槽钢钻头固定于所述桥梁桩基的尾端且位于河床下，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆通过所述固定夹具纵向固定于所述桥梁桩基上且从所述槽钢钻头内部向上延伸至水面外，所述无线解调设备设置于所述桥梁桩基的顶部并通过引线与所述超弱光栅阵列自加热温度光缆连接，所述无线解调设备用于所述超弱光栅阵列自加热温度光缆的数据采集、数据处理、数据存储和数据无线传输。

2.如权利要求1所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆为超弱光栅阵列和加热电阻丝铠装成的光缆，其中光栅点间距和串联个数依据实际检测环境设定。

3.如权利要求2所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，所述无线解调设备包括超弱光栅阵列解调仪和加热电源，所述超弱光栅阵列解调仪用于通过引线传输采集的超弱光栅阵列传输的波长数据，并解调处理后传输至基站，所述加热电源用于加热电阻丝。

4.如权利要求1所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，所述超弱光栅阵列自加热温度光缆设置多根，所述固定夹具为并排开设有多个卡槽的方体结构，所述卡槽恰好对应卡合多根所述超弱光栅阵列自加热温度光缆。

5.如权利要求1所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，所述槽钢钻头为相对的一对侧面均为直角梯形的槽体结构，在河床下所述固定夹具固定所述超弱光栅阵列自加热温度光缆于所述槽钢钻头的槽体内。

6.如权利要求1所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，所述引线为铠装信号传输光缆，其外套设防水的软套管。

7.如权利要求4所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测系统，其特征在于，所述无线解调设备连接多根引线，其分别连接多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆，每组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆设置多根，多组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆沿桥梁桩基的周向间隔设置，每组所述超弱光栅阵列自加热温度光缆对应同一纵向设置的多个固定夹具和槽钢钻头。

8.一种附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测方法，其特征在于，通过超弱光栅阵列自加热温度光缆中加热电阻丝的加热作用，利用超弱光栅阵列自加热温度光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理，监测桥墩周围介质的温度变化速率情况，可感知桥墩周围河床泥沙和流水的温度变化速率差别，实现监测桥墩的冲刷或积於情况。

9.如权利要求7所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：超弱光栅阵列自加热温度光缆、固定夹具、槽钢钻头预先安装固定于桥梁桩基上，随桥梁桩基打入水面及河床中，桥梁桩基部分位于水中即位于水面和河床之间；

S2：通过引线将超弱光栅阵列自加热温度光缆连接至位于桥梁桩基顶部的无线解调设备中，无线解调设备内置加热电源和储存电源，加热电源连接超弱光栅阵列自加热温度光缆的加热电阻丝用于加热，储存电源给超弱光栅阵列自加热温度光缆供电并提供电流，无线解调设备中内置未升温时，波长与超弱光栅阵列自加热温度光缆不同位置高度的光栅点距离曲线图记为初始图；

S3：启动加热电源实现超弱光栅阵列自加热温度光缆的自加热，通过无线解调设备实时获取不同位置光栅点对应的波长数据，并绘制成波长与不同位置光栅点的曲线图；

S4：将实时获取的曲线图与初始图进行对比，观察分界点是否发生变化，记录分界点对应的距离发生的变化值，即为冲刷或积於的距离。

10.如权利要求7所述的附着式桥梁桩基冲刷积於实时监测方法，其特征在于，超弱光栅阵列自加热温度光缆周围介质不同热量耗散程度不同的原理具体为：

超弱光栅阵列自加热温度光缆位于水中的部分，水流的对流传热：

Q_w＝A_wh(t_s-t_f)

式中，Q_w为水流的对流换热热量；

式中，A_w为换热面积；

式中，h为换热系数；

式中，t_s为与水流接触物体的温度；

式中，t_f为水流的温度；

超弱光栅阵列自加热温度光缆位于河床中的部分，导热方程为：

式中，Q_总为多孔介质和孔隙水的热量总和；

式中，k_s＝1-e为固体骨架的占比；

式中，λ_s为多空介质的导热系数；

式中，λ_f为水的导热系数；

式中，e为孔隙率；

式中，c为λ_f的修正系数，受多孔介质含水率影响；

式中，A₀为传热面积；

式中，T为温度；

式中，x为温度边界层；

超弱光栅阵列自加热温度光缆本身剩余的热量为：

通过Q_l的不同，便可得出超弱光栅阵列自加热温度光缆的升温速率不同，便可分析出超弱光栅阵列自加热温度光缆所处的周围介质，从而监测出桥梁桩基受冲刷或积於情况。

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