CN115790784A - 一种水库大坝渗流监测装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水库大坝渗流监测装置，涉及水库大坝安全监测的领域，包括：监测箱体，竖直埋设在坝体中的监测槽内，并延伸至坝体底部，用于收集渗流水；浮力监测机构，包括连接在监测箱体上的安装座、连接在安装座下端的浮力组件、连接在安装座顶端的高度指示表盘以及连接在浮力组件和高度指示表盘之间的传动组件；以及排水系统，设置在监测槽内，用于将监测槽内的渗流水定期排出。本申请采用机械结构对大坝渗流情况进行监测，降低坝体内浸水和恶劣环境对装置的影响，维持装置的长时间正常工作。

Description

一种水库大坝渗流监测装置

技术领域

本申请涉及水库大坝安全监测的领域，尤其是涉及一种水库大坝渗流监测装置。

背景技术

大坝渗流不稳定会降低坝坡稳定性，造成土石坝坝基坝体和结构渗流破坏，对混凝土坝坝基和结构造成水化学伤害，此外过大的渗流损失减低了工程效益。因此，监测大坝的渗流渗压是衡量水库工程运行安全程度的重要指标之一，而一般监测大坝的渗流渗压是通过监测水位来实现的。

相关技术中，水库大坝渗流渗压监测装置包括水位传感器和多个监测模块组成的控制盒，其构造特征是由两根平 行并列排布的电缆线、其外包左右两端为凸圆、中部有凹形槽沟的∞型防水皮层构成的水位传感器的上端与由可将水位信息和环境温度信息转换为数字信息的信号采集单元、可对由水位信息转换的数字信息进行修正和计算的微处理器单元、可将水位运算信息发送出去的无线通信模块单元、以及电池组单元和可将电池组电压进行升压、并可实时监测电池电量的电压转换单元组成的控制盒相连接构成为水库大坝渗流渗压监测装置，将该装置安装于插埋在水库大坝坝体中的测压管内，即可实施监测功能。

上述相关技术中，采用电子元件和系统来对大坝渗流情况进行监测，电子元件需要浸入到水中，但是坝体内环境比较恶劣，而各种电子元件防水措施往往做的不到位，造成电子元件容易损坏，进而影响监测装置的正常使用。

发明内容

本申请的目的是提供一种水库大坝渗流监测装置，采用机械结构对大坝渗流情况进行监测，降低坝体内浸水和恶劣环境对装置的影响，维持装置的长时间正常工作。

本申请提供的一种水库大坝渗流监测装置采用如下的技术方案：

一种水库大坝渗流监测装置，包括：

监测箱体，竖直埋设在坝体中的监测槽内，并延伸至坝体内部，用于收集渗流水；

浮力监测机构，包括连接在监测箱体上的安装座、连接在安装座下端的浮力组件、连接在安装座顶端的高度指示表盘以及连接在浮力组件和高度指示表盘之间的传动组件；以及

排水系统，设置在监测槽内，用于将监测槽内的渗流水定期排出。

通过采用上述技术方案，大坝渗流会通过坝体流入到监测槽中，在监测槽中汇聚，并随着时间的流逝，监测槽中的水位会逐渐升高，随着水位的升高，会驱动浮力组件上浮，浮力组件将浮力通过传动组件传递给高度指示表盘，并驱动高度指示表盘转动，高度指示表盘能够显示监测槽内的水位高度；监测槽内设置的排水系统则能够定期将监测槽内的渗流水排出，使浮力监测机构能够在每一个渗流时间段内监测水位上升情况以及坝体的渗流情况。

可选的，所述监测箱体顶部延伸至坝体顶部，监测箱体朝向坝体存水的一侧设置为开口，其余三个侧面设置为挡水板。

通过采用上述技术方案，监测箱体设置为一侧开口、三侧封口的结构，开口侧便于渗流的进入，开口侧能够减少渗流的流出，方便收集渗流，使监测槽内的水位高度更能够准确显示坝体的渗流情况。

可选的，所述监测箱体包括多个上下相对设置并连接的拼接箱体以及连接在拼接箱体之间的勾连组件，勾连组件包括连接在上部拼接箱体下端的环件和连接在下部拼接箱体上端的钩件，钩件连接在环件上。

通过采用上述技术方案，监测箱体分成多段，缩短了单体结构的长度，便于运输和安装；安装监测箱体时，可以先将一个拼接箱体下放至监测槽内，拼接箱体顶端位于监测槽上开口，然后在拼接箱体上端通过勾连组件连接另一个拼接箱体，再将两个拼接箱体下放，按照相同的方式向上依次连接拼接箱体，最后整体下放，这样监测箱体在安装时不需要吊装过大的高度，降低了本申请监测装置的安装施工难度，特别是在坝体上高度大、场地狭小的施工环境；同样，拆卸装置时，也是按照从监测槽上开口吊出一个拼接箱体，拆掉一个拼接箱体的步骤进行，降低了监测箱体的拆卸施工难度。

可选的，所述安装座设置为沿监测箱体上下方向布置的杆体，浮力组件包括转动连接在安装座下端的浮力杆和连接在浮力杆端部的浮球，传动组件包括转动连接在安装座上端的主动轴、固定连接在主动轴上的摆杆以及连接在浮力杆与摆杆之间的同步推杆，高度指示表盘包括刻度盘和由主动轴驱动转动的指示针。

通过采用上述技术方案，安装座安装在监测箱体中之后，浮球会随着渗流液面的上升而上升，使浮力杆向上转动，浮力杆推动同步推杆上升，同步推杆推动摆杆转动，摆杆带动主动轴一起转动，主动轴又带动指示针转动，指示针会在刻度盘上指示出高度数值来，可以根据浮球的上升高度和浮力杆的转动角度对应在刻度盘上刻出对应的高度来。

可选的，所述主动轴和指示针的转动轴上均连接有传动齿轮，两个传动齿轮大小相同且相互啮合。

通过采用上述技术方案，主动轴与指示针之间利用传动齿轮进行转动，在摆杆和指示针转动角度相同的情况下，缩小指示针的大小，进而缩小刻度盘的大小，减小刻度盘的占用空间。

可选的，所述安装座下端设置有上限位件和下限位件，上限位件和下限位件分别设置在浮力杆的上侧和下侧，限制浮力杆的终点浮动高度和起点浮动高度。

通过采用上述技术方案，上限位件和下限位件能够限制浮球的最小高度和最大高度，进而控制浮力杆的摆动区间，使浮力杆能够正常摆动，随着水位的升降而升降。

可选的，所述浮力监测机构在监测箱体设置有多个，多个浮力监测机构上浮力杆的设置高度逐渐升高，下方浮力杆上浮球的终点浮动高度是上方相邻的浮力杆上浮球的起点浮动高度。

通过采用上述技术方案，多个浮力监测机构利用浮球进行接力，能够监测更大的水位上升范围，进而扩大了渗流监测装置的监测范围，提高了渗流监测装置的适用范围。

可选的，随着浮力监测机构下端高度的逐渐升高，对应的刻度盘上的刻度数值也逐渐增大，并且一个刻度盘上的最大刻度是另一个刻度盘上的最小刻度。

通过采用上述技术方案，多个浮力监测机构利用刻度盘进行接力，能够指示出更大的水位高度数值，进而扩大了渗流监测装置的监测范围。

可选的，所述监测箱体的内壁上沿上下方向设置有安装滑轨，安装座从上向下滑动连接到安装滑轨上，安装座上端与监测箱体上端连接。

通过采用上述技术方案，使安装座稳定在监测箱体内，安装座能够保持在上下布置的方向，不会在监测箱体内发生晃动提高监测结果的稳定性。

可选的，所述排水系统包括设置于监测槽底部的排水泵、连接在排水泵上的排水管以及控制排水泵定期排水的控制器。

通过采用上述技术方案，控制器定期控制排水泵工作，将监测槽内的渗透水定期排出，就能够监测到坝体在每个单位时间内的渗流情况，进而方便工作人员实时掌控坝体内部的情况，及时发现问题上报问题，有利于排除隐患。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中利用浮力结构驱动机械结构，进而驱动指示表盘转动，能够显示监测槽内的水位高度，便于判断单位时间段内的渗流情况，采用机械结构进行渗流监测，更加安全可靠，损坏易维修，受坝体内恶劣环境影响小。

2.安装座安装在监测箱体中之后，浮球会随着渗流液面的上升而上升，使浮力杆向上转动，浮力杆推动同步推杆上升，同步推杆推动摆杆转动，摆杆带动转动轴一起转动，主动轴又带动指示针转动，指示针会在刻度盘上指示出高度数值来，可以根据浮球的上升高度和浮力杆的转动角度对应在刻度盘上刻出对应的高度来。

3.多个浮力监测机构利用浮球进行接力，能够监测更大的水位上升范围，进而扩大了渗流监测装置的监测范围，提高了渗流监测装置的适用范围，多个浮力监测机构利用刻度盘进行接力，能够指示出更大的水位高度数值，进而扩大了渗流监测装置的监测范围。

4.控制器定期控制排水泵工作，将监测槽内的渗透水定期排出，就能够监测到坝体在每个单位时间内的渗流情况，进而方便工作人员实时掌控坝体内部的情况，及时发现问题上报问题，有利于排除隐患。

附图说明

图1是本申请实施例监测装置的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中浮力监测机构的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是本申请实施例中监测箱体的结构示意图；

图5是本申请实施例监测装置在坝体内的使用状态示意图；

图中，1、监测箱体；100、坝体；101、监测槽；11、挡水板；12、拼接箱体；13、环件；14、钩件；15、安装滑轨；21、安装座；211、上限位件；212、下限位件；22、浮力杆；23、浮球；24、主动轴；25、摆杆；26、同步推杆；27、刻度盘；28、指示针；29、传动齿轮；31、排水泵；32、排水管。

具体实施方式

以下结合附图1-附图5，对本申请作进一步详细说明。

本申请提出一种水库大坝渗流监测装置，参照图1，该装置包括监测箱体1、浮力监测机构和排水系统，监测箱体1用于收集渗透水并组织渗透水流出，渗透水会在监测箱体1内聚集并导致水位上升，浮力监测机构设置在监测箱体1内，用于测量监测箱体1内的水位变化，并将水位高度直接呈现出来，排水系统也设置在监测箱体1内，定期将监测箱体1内聚集的渗透水排出，排数系统相邻两次启动排水的时间间隔，即为本检测装置的一个监测周期。

参照图1和2，浮力监测机构在监测箱体1设置有多个，本实施例中以三个为例进行说明。三个浮力监测机构的上端设置高度相同，下端的设置高度依次逐渐升高，用于监测不同水位高度范围内的高度变化。

浮力监测机构包括安装座21、浮力组件、高度指示表盘和传动组件。安装座21可拆卸连接在监测箱体1内壁上，监测箱体1的内壁上沿上下方向设置有安装滑轨15，本实施例中安装滑轨15设置为横截面呈工字形的型材轨道，安装座21一侧面开设有横截面为T形的滑槽，滑槽贯通安装座21的上下两端，使安装座21能够从上向下滑动连接到安装滑轨15上，为了防止安装座21滑落到安装滑轨15的底部，安装座21的上端与监测箱体1上端连接，具体为，安装座21顶部设置有卡板，卡板卡在监测箱体1的顶部或者安装滑轨15的顶部，并用螺栓固定。

参照图2和3，浮力组件连接在安装座21下端背离安装滑轨15的一侧，浮力组件包括浮力杆22和浮球23，浮力杆22和浮球23采用轻质材料制成，例如塑料，浮力杆一端转动连接在安装座21上，另一端连接在浮球23上，浮球23放置在渗透水水面上，随着水位的上升或下降，浮球23带动浮力杆22上下摆动。

传动组件包括主动轴24、摆杆25和同步推杆26，主动轴24通过轴承座转动连接在安装座21上端背离安装滑轨15的一侧，主动轴24与浮力杆22的转动轴平行且上下位置相对，摆杆25固定连接在主动轴24上，能够与主动轴24一起转动，同步推杆26连接在浮力杆22与摆杆25之间，安装座21、浮力杆22、摆杆25和同步推杆26组成呈平行四边形的四连杆机构，浮球23上升过程中，浮力杆22的摆动角度与摆杆25的摆动角度相同。

高度指示表盘连接在安装座21的顶端，包括刻度盘27和指示针28，刻度盘27上设置有用于显示浮球23上升高度的刻度，指示针28能够由主动轴24驱动转动，用于指示浮球23上升的高度。为了方便刻度盘27的设置和指示针28的转动，主动轴24与指示针28的转动轴之间通过齿轮组件连接，指示针28的转动轴通过轴承座连接在安装座21上，主动轴24和指示针28的转动轴上均连接有传动齿轮29，两个传动齿轮29大小型号相同，并且啮合在一起，实现主动轴24驱动指示针28转动，且摆杆25和指示针28的摆动角度相同。

参照图1和2，安装座21下端设置有上限位件211和下限位件212，上限位件211和下限位件212均为直杆；上限位件211设置在浮力杆22的正上方，一端固定连接在安装座21上，另一端挡在浮力杆22转动轨迹的上方；下限位件212设置在浮力杆22的正下方，同样挡在浮力杆22转动轨迹的下方，通过上限位件211和下限位件212限制浮力杆22的终点浮动高度和起点浮动高度，控制浮力杆22的摆动区间。

为了增大监测装置监测的水位高度范围，三个浮力监测机构上的浮力杆22的设置高度逐渐升高，下方浮力杆22上浮球23的终点浮动高度是上方相邻的浮力杆22上浮球23的起点浮动高度，三个浮力监测机构利用浮球23进行无缝对接，能够监测更大的水位上升范围。

为了能够匹配三个浮球23的上浮高度，随着安装座21下端设置浮力杆22高度的逐渐升高，对应安装座21的刻度盘27上的刻度数值也逐渐增大，一个刻度盘27上的最大刻度数值是另一个刻度盘27上的最小刻度数值，能够增大刻度盘27的指示范围。

参照图1和4，监测箱体1设置为立放的矩形箱体结构，其上下两端开口，监测箱体1四个侧面中一个侧面设置为开口，其余三个侧面设置为挡水板11，挡水板11表面喷涂有防水涂层，避免监测箱体1被锈蚀。这样渗流能够从监测箱体1开口一侧流入，又不会从其余三侧流出。

为了方便监测箱体1的安装，本实施例中将监测箱体1设置为多个上下相对连接的拼接箱体12，相邻的拼接箱体12之间通过勾连组件连接，勾连组件包括环件13和钩件14，本实施例中环件13连接在上部拼接箱体12的下端，钩件14连接在下部拼接箱体12的上端，钩件14连接在环件13上。

具体的说，环件13设置在拼接箱体12三面侧壁围成的两个拐角处，环件13设置为通过绳索连接的圆环。钩件14也连接在拼接箱体12三面侧壁围成的两个拐角处，设置为通过绳索连接的登山扣。在进行两个拼接箱体12对接时，钩件14上的登山扣与环件13上的圆环扣在一起，绳索自然垂落，实现钩件14和环件13的勾连。

监测箱体1分成多个拼接箱体12，安装滑轨15也分成多段，随着多个拼接箱体12的对接，多段安装滑轨15也连成一条直线，方便安装座21的安装。

本申请实施例的实施原理为：参照图1和5，本申请的渗流监测装置安装在坝体100内，坝体100上开设有横截面为矩形的监测槽101，监测槽101沿竖直方向延伸至坝体100内部，监测槽101的长宽与监测箱体1的长宽相适配，使监测箱体1能够安装到监测槽101中。

排水系统包括排水泵31、排水管32和控制器，排水泵31安装在监测槽101的底部，用于将监测槽101内的渗流水排出，排水管32的一端连接在排水泵31上，另一端伸出到监测槽101外部，将监测槽101内的渗流水排出，控制器则与排水泵31电性连接，用于控制排水泵31周期性的启停，一个监测周期结束，需要用排水泵31将监测槽101中的水排出。本实施例中的渗流监测装置是周期性的监测装置，1天、3天或者一周作为一个监测周期。

使用时，先安装监测箱体1，可以先将一个拼接箱体12下放至监测槽101内，拼接箱体12顶端位于监测槽101上开口，然后在拼接箱体12上端通过勾连组件连接另一个拼接箱体12，再将两个拼接箱体12下放，按照相同的方式向上依次连接拼接箱体12，最后整体下放，监测箱体1下端触底，上端露出监测槽101表面。

然后将多个浮力监测机构按照从低到高的顺序依次安装到监测箱体1中，抽光监测槽101内的渗流水，开始监测周期。随着监测箱体1内液位的上升，浮球23会随着渗流液面的上升而上升，使浮力杆22向上转动，浮力杆22推动同步推杆26上升，同步推杆26推动摆杆25转动，摆杆25带动主动轴24一起转动，主动轴24又带动指示针28转动，指示针28会在刻度盘27上指示出高度数值来。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，包括：

监测箱体（1），竖直埋设在坝体（100）中的监测槽（101）内，并延伸至坝体（100）内部，用于收集渗流水；

浮力监测机构，包括连接在监测箱体（1）上的安装座（21）、连接在安装座（21）下端的浮力组件、连接在安装座（21）顶端的高度指示表盘以及连接在浮力组件和高度指示表盘之间的传动组件；以及

排水系统，设置在监测槽（101）内，用于将监测槽（101）内的渗流水定期排出。

2.根据权利要求1所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述监测箱体（1）顶部延伸至坝体（100）顶部，监测箱体（1）朝向坝体（100）存水的一侧设置为开口，其余三个侧面设置为挡水板（11）。

3.根据权利要求1所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述监测箱体（1）包括多个上下相对设置并连接的拼接箱体（12）以及连接在拼接箱体（12）之间的勾连组件，勾连组件包括连接在上部拼接箱体（12）下端的环件（13）和连接在下部拼接箱体（12）上端的钩件（14），钩件（14）连接在环件（13）上。

4.根据权利要求1所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述安装座（21）设置为沿监测箱体（1）上下方向布置的杆体，浮力组件包括转动连接在安装座（21）下端的浮力杆（22）和连接在浮力杆（22）端部的浮球（23），传动组件包括转动连接在安装座（21）上端的主动轴（24）、固定连接在主动轴（24）上的摆杆（25）以及连接在浮力杆（22）与摆杆（25）之间的同步推杆（26），高度指示表盘包括刻度盘（27）和由主动轴（24）驱动转动的指示针（28）。

5.根据权利要求4所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述主动轴（24）和指示针（28）的转动轴上均连接有传动齿轮（29），两个传动齿轮（29）大小相同且相互啮合。

6.根据权利要求4所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述安装座（21）下端设置有上限位件（211）和下限位件（212），上限位件（211）和下限位件（212）分别设置在浮力杆（22）的上侧和下侧，限制浮力杆（22）的终点浮动高度和起点浮动高度。

7.根据权利要求4所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述浮力监测机构在监测箱体（1）设置有多个，多个浮力监测机构上浮力杆（22）的设置高度逐渐升高，下方浮力杆（22）上浮球（23）的终点浮动高度是上方相邻的浮力杆（22）上浮球（23）的起点浮动高度。

8.根据权利要求7所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，随着浮力监测机构下端高度的逐渐升高，对应的刻度盘（27）上的刻度数值也逐渐增大，并且一个刻度盘（27）上的最大刻度是另一个刻度盘（27）上的最小刻度。

9.根据权利要求1所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述监测箱体（1）的内壁上沿上下方向设置有安装滑轨（15），安装座（21）从上向下滑动连接到安装滑轨（15）上，安装座（21）上端与监测箱体（1）上端连接。

10.根据权利要求1所述的一种水库大坝渗流监测装置，其特征在于，所述排水系统包括设置于监测槽（101）底部的排水泵（31）、连接在排水泵（31）上的排水管（32）以及控制排水泵（31）定期排水的控制器。

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