CN204679657U - 一种面板坝渗漏检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，包括DTS主机、光纤土工布传感单元和光纤加热单元，所述DTS主机分别连接光纤土工布传感单元和光纤加热单元，所述DTS主机包括激光组件、光纤波分复用器、光电接收放大组件和信号处理系统；本实用新型所述一种面板坝渗漏检测装置能够精确的检测出渗漏位置，且不用放空水库去检查，传统的面板渗漏检测往往需要放空水库，这对有的处于干旱地区的水库来说是很大的损失，而采用本实用新型，并不需要如此繁琐，只要将光纤土工布放下就可以检测到面板上的渗漏部位，较为省时省力。

Description

一种面板坝渗漏检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种面板坝渗漏检测装置，具体地说是涉及一种使用分布式光纤与土工布结合的面板坝渗漏检测装置。

背景技术

混凝土面板堆石坝是以堆石体作为支撑结构，并在其上游设置钢筋混凝土面板作为挡水防渗结构的一种堆石坝。它与传统的土石坝相比，具有投资省、工期短、安全可靠、施工简便、适应性广等优点，是目前极有应用前途的一种坝型。与国外相比，我国起步虽晚，但是起点较高，发展很快，因此面板堆石坝以良好的安全性和经济性得到迅速推广，至今已有30年历程。

   虽然面板坝的建设在国内取得了很大的成就，但在发展的过程中也出现了不少问题。由于混凝土面板堆石坝工作条件复杂，其运行状态受设计、施工和运行环境影响。已有10多座坝出现事故，最为严重的是沟后溃坝，后来重建，其次是株树桥坝产生严重漏水，以及面板混凝土结构性裂缝和接缝两侧混凝土的挤压破坏等。多座坝因事故而放空水库或降低库水位检修。

   面板良好的工作状态，对面板坝的安全运行而言至关重要，其具有挡水防渗的作用，一旦面板出现渗漏现象，会导致水流冲刷面板后堆石体，掏空坝体，最终面板失去支撑，后果十分严重，甚至发生溃坝。如青海沟后面板坝就是因为    坝顶面板接缝大量漏水，超过了坝体排水的能力，以致浸润线很高，坝顶几乎完全饱和，坝内孔隙压力、渗流冲刷力和滑动力都显著增大，有效抗滑力大大减小，坝体已趋于失稳，最终导致溃坝。因此对于面板坝的渗漏监测对面板坝的安全运行是重要的。

现在用于面板坝渗漏监测的方法，主要还是采用量水堰。大坝渗水通过量水堰的堰口流向下游。量水堰位于大坝下游坝坡底部，用于观测大坝的渗漏量，量水堰所监测的渗水汇集边界范围一般包括左右岸坝肩边坡基岩面以上、坝基基岩面以上的整个坝体渗流区域。采用量水堰监测的方法，只能对于大坝整体的渗流量情况有大致的掌握，一旦发现异常的渗漏情况，并不能确定面板具体某个位置的渗流情况，此时往往需要放空水库或者降低水位来检修面板，这对水库的正常运行会产生较大的干扰。

实用新型内容

本实用新型提供一种面板坝渗漏检测装置，具体而言是一种分布式光纤和土工布相结合的面板渗漏监测方法。具有操作简便、可回收重复使用、对渗漏部位定位准确、监测精度高的优点。

本实用新型采用如下技术方案实现：一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，包括DTS主机、光纤土工布传感单元和光纤加热单元，所述DTS主机分别连接光纤土工布传感单元和光纤加热单元，所述DTS主机包括激光组件、光纤波分复用器、光电接收放大组件和信号处理系统，所述DTS主机用于采集和分析激光脉冲从线性多模感温光纤的注入端注入后在光纤内传播时产生的Raman背向反射光的时间和强度信息得到相应的位置和温度信息。

    优选的是，所述光纤土工布传感单元包括铠装光纤和土工布，所述铠装光纤设于两层可透水的土工布之间，并在一端留出接口用于接入DTS主机。

    优选的是，所述铠装光纤为多模感温光纤。

    优选的是，所述铠装光纤呈“几”或“N”字形布置于土工布内。

    优选的是，土工布的下端设置配重物，所述配重物为不锈钢钢管，以便可以在坝面上顺利的展开。当有需要对面板进行渗漏部位检测时，只要从坝顶将该光纤土工布放下，让其在面板上铺开，然后利用DTS系统根据温度的变化就可以分析出渗漏的部位。

     优选的是，光纤加热系统主要用于对光纤进行加热，光纤加热单元为铠装光纤铠装金属网或金属管,光纤加热系统的加热方法采用电热法，一般而言，分布式光纤温度传感系统检测渗漏主要有两种方法：梯度法和电热法。梯度法利用光纤系统直接测量结构内实际温度，不对光缆进行加热，温差越大，梯度越大，越容易判别渗漏位置。但是由于渗漏引起的温度场改变非常微弱，温差小，容易漏测。因此，为提高DTS系统的应用范围和测试精度，采用电热法，即通过专用加热方法对光纤保护层的金属铠或特制光纤中的电导体通电，对光纤加热升温，当光纤周围某处出现渗漏时，该处光纤温度上升幅度明显小于没有渗漏部位的光纤温度，从而使渗漏点获得定位，这便是分布式光纤电加热法的渗漏检测原理。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型所述一种面板坝渗漏检测装置通过DTS主机分别连接光纤土工布传感单元和光纤加热单元的设置，能够精确的检测出渗漏位置，且不用放空水库去检查，传统的面板渗漏检测往往需要放空水库，这对有的处于干旱地区的水库来说是很大的损失，而采用本装置，并不需要如此繁琐，只要将土工布放下就可以检测到面板上的渗漏部位，较为省时省力。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的土工布结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

    如图1所示，一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，包括DTS主机1、光纤土工布传感单元3和光纤加热单元2，所述DTS主机1分别连接光纤土工布传感单元3和光纤加热单元2，所述DTS主机1包括激光组件、光纤波分复用器、光电接收放大组件和信号处理系统，所述DTS主机1用于采集和分析激光脉冲从线性多模感温光纤的注入端注入后在光纤内传播时产生的Raman背向反射光的时间和强度信息得到相应的位置和温度信息，所述光纤土工布传感单元3包括铠装光纤和土工布4，所述铠装光纤设于两层可透水的土工布4之间，并在一端留出接口用于接入DTS主机，所述铠装光纤为多模感温光纤，所述铠装光纤呈“几”字形布置于土工布4内，土工布4的下端设置配重物5，所述配重物5为不锈钢钢管，以便可以在坝面上顺利的展开,当有需要对面板进行渗漏部位检测时，只要从坝顶将该光纤土工布放下，让其在面板上铺开，然后利用DTS系统根据温度的变化就可以分析出渗漏的部位，光纤加热系统主要用于对光纤进行加热，光纤加热系统的加热方法采用电热法。

   如图2所示，土工布4分为上层土工布6和下层土工布7，均为透水土工布，铠装光纤8设于两层可透水的土工布4之间。

本实用新型的实施过程如下：

(1)首先根据坝体面板的大小，选择合适长度的土工布4，然后将土工布4的配重物不锈钢管5从坝顶放下，让土工布4能够铺展并完全覆盖在所要检测的坝面上。

(2)将铠装光纤8接入DTS主机1对布设于土工布4中的铠装光纤8进行温度监测。

(3)通过加热方法对铠装光纤8的金属铠进行加热。

(4)根据DTS主机对温度场进行实时测量，观察实测面板温度场是否出现突变，若有突变点该部位极有可能就是渗漏点。

(5)当确定好渗漏部位以后，就可以将土工布收起，可以多次重复使用，并不需要一直铺设在面板上，提高了使用寿命。

该检测方法主要利用了光纤背向拉曼散射的温度效应，光纤所处空间各点的场调制了光纤中的背向散射的强度，经过波分复用器和光电检测器采集了带有温度信号的背向拉曼散射光电信号，再经过信号处理系统解调后，将温度信息实时从噪声中提取。

  DTS主机可以对光纤所处部位的温度场进行实时测量，并利用光时域反射技术(OTDR)可以对测量点进行精确定位。正常情况下，当光纤所处部位没有出现渗漏时，光纤周围的温度场处于相对稳定的状态；当光纤监测的某个部位出现渗漏时，原有的结构厂将改变，DTS系统实测该部位的温度分布将出现突变现象。这样，就可以依据分布式光纤实测面板温度场出现突变的地点和时间来判断结构出现渗漏的部位和时间，这就是基于分布式光纤拉曼散射的渗漏定位的原理。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，包括DTS主机、光纤土工布传感单元和光纤加热单元，所述DTS主机分别连接光纤土工布传感单元和光纤加热单元，所述DTS主机包括激光组件、光纤波分复用器、光电接收放大组件和信号处理系统。

2.根据权利要求1所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，所述光纤土工布传感单元包括铠装光纤和土工布，所述铠装光纤设于两层可透水的土工布之间。

3.根据权利要求2所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，所述铠装光纤为多模感温光纤。

4.根据权利要求2所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，所述铠装光纤呈“几”或“N”字形布置于土工布内。

5.根据权利要求2所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，土工布的下端设置配重物。

6.根据权利要求1所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，所述配重物为不锈钢钢管。

7.根据权利要求1所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，光纤加热系统的加热方法采用电热法。

8.根据权利要求1所述的一种面板坝渗漏检测装置，其特征是，光纤加热单元为铠装光纤铠装金属网或金属管。