CN217505130U - 一种大坝渗流量自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及大坝安全监测领域，具体涉及一种大坝渗流量自动监测装置。本实用新型在量水堰的边墙上安装有水位计，水位计的天线位于量水堰集水区上方，水位计与现地控制单元相连，将水位信号传输至现地控制单元得到空高值即水位计安装水平面与量水堰水面之间的垂直距离，现地控制单元通过通信设备与工控机相连，将空高值传输至工控机，工控机根据接收的空高值计算得出堰上水头和大坝渗流量。大坝渗流量自动监测装置有效避免与水直接接触带来的读数传感器部件生锈、腐蚀、结垢堵塞或冲刷破坏等风险，提高了监测设备的使用寿命和测量精度。同时水位计配合测量模块及工控机可实现定时监测和实时监测，有效提高了渗流量监测工作的及时性和可靠性。

Description

一种大坝渗流量自动监测装置

技术领域

本实用新型涉及大坝安全监测领域，具体地说，涉及一种大坝渗流量自动监测装置。

背景技术

渗流量监测可反映建筑物地下水及边坡地表水的变化情况，在工程运行管理、地质灾害隐患治理等领域广泛应用。在水库工程安全管理工作中，渗流量监测作为大坝安全监测工作的重要组成部分，是评价大坝等水工建筑物运行状态的重要依据。渗流量监测与坝基渗压计、绕坝水位孔等组合，其测值大小可直观反映出大坝面板、灌浆帏幕或心墙等防渗系统的运行工况，进而评判挡水建筑物的工作性能。

目前关于流量的监测，其方法一般是结合量水堰进行，通过获取量水堰的水位信息，得到堰上水头，再根据量水堰的形状构造，结合相应的水头～流量公式，计算出渗流量。传统的大坝渗流量监测工作中，水位测读工作由人工完成，导致渗流量监测效率较低且存在一定的主观因素误差，实时性也不满足安全监测工作中应急加密观测需求。部分振弦式、浮子式渗流量自动监测设备都要求设备直接与水接触，不适用于水质腐蚀性强、泥沙淤积严重或水流冲刷扰动严重等复杂运行环境。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种大坝渗流量自动监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种大坝渗流量自动监测装置，在量水堰的边墙上安装有水位计，所述水位计的天线位于量水堰集水区上方，所述水位计与现地控制单元相连，将水位信号传输至现地控制单元得到空高值，所述空高值即水位计安装水平面与量水堰水面之间的垂直距离，所述现地控制单元通过通信设备与工控机相连，将空高值传输至工控机，所述工控机根据接收的空高值用于计算得出堰上水头和大坝渗流量。

所述量水堰设置于大坝下游，所述量水堰包括挡水墙和边墙，所述挡水墙出口设置有堰槽，堰槽中间安装有堰板，堰板上开设有三角形堰口。

所述堰板材质为不锈钢，堰板厚度10mm，底边长1500mm，高700mm；所述三角形堰口为等腰直角三角形，倒角为45°，三角形堰口倒角顶部厚度为1mm，三角形堰口高的一侧为上游侧。

所述边墙与水位计的天线之间水平距离不少于50cm，所述堰板和水位计之间的水平距离为堰上水头的3-5倍。

所述水位计的天线上加装保护罩，所述天线和保护罩安装在支架上，支架固定在边墙上。

所述现地控制单元安装在边墙上，包括接线端子、电源防雷器、电源整流模块、蓄电池、测量模块、通道切换模块。

所述通信设备包括双绞屏蔽线、光端机、光纤、RS485/USB转换器。

有益效果：本实用新型通过安装于量水堰水面正上方的水位计自动测量两者之间的竖直距离即空高值，避免与水直接接触带来的仪器部件生锈、腐蚀、结垢堵塞或冲刷破坏等风险，提高了监测设备的使用寿命和测量精度。同时水位计配合测量模块及工控机可实现定时监测和实时监测，有效提高了渗流量监测工作的及时性和可靠性。

附图说明

图1为实用新型的整体布置示意图；

图2为实用新型的测量原理示意图；

图3为实用新型的堰板结构示意图；

图4为实用新型中现地控制单元结构示意图；

图5为实用新型中通信设备示意图；

图中各标号：

1、量水堰；

2、挡水墙；

3、边墙；

4、堰槽；41、堰板；411、三角形堰口；

5、水位计；51、天线；52、保护罩；53、支架；

6、现地控制单元；61、接线端子；62、电源防雷器；63、电源整流模块；64、蓄电池；65、测量模块；66、通道切换模块；

7、通信设备；71、双绞屏蔽线；72、光端机；73、光纤；74、RS485/USB转换器；

8、工控机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种大坝渗流量自动监测装置，在量水堰1的边墙3上安装有水位计5，所述水位计5的天线51位于量水堰1集水区上方，所述水位计5与现地控制单元6相连，将水位信号传输至现地控制单元6得到空高值，所述空高值即水位计5安装水平面和量水堰1水面之间的垂直距离，所述现地控制单元6通过通信设备7与工控机8相连，将空高值传输至工控机8，所述工控机8根据接收的空高值用于计算得出堰上水头和大坝渗流量。

如图2-3所示，所述量水堰1设置于大坝下游，所述量水堰1包括挡水墙2和边墙3，所述挡水墙2出口设置有堰槽4，堰槽4中间安装有堰板41，堰板41上开设有三角形堰口411。量水堰1内积水通过堰板41的三角形堰口411自由流出，量水堰1内水面至三角形堰口411的垂直距离为堰上水头。

上述监测装置根据工程渗流量大小选用量程适宜的量水堰1，水位计5可采用高精度的脉冲型雷达，该水位计5在运行状态可接收并执行现地控制单元6的指令测读空高值，将最近一次测读的空高值以485串口信号传输并寄存供现地控制单元6读取。现地控制单元6读取空高值后传输，工控机8通过通信设备7接收485串口信号后方计算出堰上水头和渗流量。该装置具有定时和实时测量两种工作模式，在定时测量模式下，由工控机8中设置好定时测量任务，在规定时间将指令下发至现地控制单元6，现地控制单元6发送数据读取指令到水位计5，将读取的数据传输回工控机8进行计算。在实时模式下，可操作通过工控机8下发实时采集指令至现地控制单元6，实现远程数据采集和计算。

其中，水位计5安装高程为Z₁、三角形堰口高程为Z₃，测量时水位计5发射脉冲波形获得水位计5至量水堰1水面的垂直距离即空高值L₂，现地控制单元6将空高L₂传输至工控机8进行计算。

工控机8预设的堰上水头H计算公式为：H＝Z₁-L₂-Z₃，量水堰1的渗流量Q计算公式：Q＝1.4H^(5/2)。

具体的，如图3所示，所述堰板41材质为耐腐蚀的304不锈钢，堰板41厚度10mm，底边长1500mm，高700mm；所述三角形堰口411为等腰直角三角形，倒角为45°，三角形堰口411倒角顶部厚度为1mm，三角形堰口411高的一侧为上游侧。

具体的，所述边墙3与水位计5的天线51之间水平距离不少于50cm，确保天线51在量水堰1集水区上方。所述堰板41和水位计5之间的水平距离为堰上水头的3-5倍。

具体的，所述水位计5的天线51上加装不锈钢的保护罩52，所述天线51和保护罩52安装在支架53上，支架53固定在边墙3上，水位计5安装更加牢固，保护罩52对水位计5进行保护，防止水位计5受损，延长其使用寿命，保证其测量精度。

具体的，如图4所示，所述现地控制单元6安装在边墙3上，位于水位计5附近，包括接线端子61、电源防雷器62、电源整流模块63、蓄电池64、测量模块65、通道切换模块66。

具体的，如图5所示，所述通信设备7包括双绞屏蔽线71、光端机72、光纤73、RS485/USB转换器74，光端机72之间通过光纤73相连，光端机72和RS485/USB转换器74之间通过双绞屏蔽线71相连。天线51、通道切换模块63、测量模块64之间也通过双绞屏蔽线71相连。

大坝渗漏水在量水堰1汇集后通过挡水墙2上的堰槽4自由流出。首先工控机8下发测量指令，通信设备7将指令传输至现地控制单元6，现地控制单元6中的测量模块65按照一定通信规则将指令发送至安装于边墙3的水位计5。水位计5接收后天线51发射脉冲波，脉冲波遇到量水堰1内的水面发射回到天线51，水位计5获得收发时间间隔，根据传播速度计算出天线51至水面的垂直距离即空高值。现地控制单元6将空高值转换为串口信号传输至工控机8，计算得到堰上水头和渗流量。

本装置充分结合工程的实际需求，可实现全天候不间断监测大坝渗流状态。装置具备运行稳定、操作管理简便等优点。该装置在保证测量质量的前提下有效提高工作效率，提高了渗流量测值的及时性和可靠性，装置实施后可准确掌握大坝渗流量变化情况，分析评判大坝面板防渗性能，确保水工建筑物安全稳定运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：在量水堰(1)的边墙(3)上安装有水位计(5)，所述水位计(5)的天线(51)位于量水堰(1)集水区上方，所述水位计(5)与现地控制单元(6)相连，将水位信号传输至现地控制单元(6)得到空高值，所述空高值即水位计(5)安装水平面与量水堰(1)水面之间的垂直距离，所述现地控制单元(6)通过通信设备(7)与工控机(8)相连，将空高值传输至工控机(8)，所述工控机(8)根据接收的空高值用于计算得出堰上水头和大坝渗流量。

2.根据权利要求1所述的大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：所述量水堰(1)设置于大坝下游，所述量水堰(1)包括挡水墙(2)和边墙(3)，所述挡水墙(2)出口设置有堰槽(4)，堰槽(4)中间安装有堰板(41)，堰板(41)上开设有三角形堰口(411)。

3.根据权利要求2所述的大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：所述堰板(41)材质为不锈钢，堰板(41)厚度10mm，底边长1500mm，高700mm；所述三角形堰口(411)为等腰直角三角形，倒角为45°，三角形堰口(411)倒角顶部厚度为1mm，三角形堰口(411)高的一侧为上游侧。

4.根据权利要求3所述的大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：所述边墙(3)与水位计(5)的天线(51)之间水平距离不少于50cm，所述堰板(41)和水位计(5)之间的水平距离为堰上水头的3-5倍。

5.根据权利要求1或4所述的大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：所述水位计(5)的天线(51)上加装保护罩(52)，所述天线(51)和保护罩(52)安装在支架(53)上，支架(53)固定在边墙(3)上。

6.根据权利要求1所述的大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：所述现地控制单元(6)安装在边墙(3)上，包括接线端子(61)、电源防雷器(62)、电源整流模块(63)、蓄电池(64)、测量模块(65)、通道切换模块(66)。

7.根据权利要求1所述的大坝渗流量自动监测装置，其特征在于：所述通信设备(7)包括双绞屏蔽线(71)、光端机(72)、光纤(73)、RS485/USB转换器(74)。

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