CZ305696B6 - Způsob měření průsaků vody, zejména do podzemních děl a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká způsobu měření průsaků vody, zejména do podzemních děl, při kterém se průsaková voda přivádí do měrné nádoby (3) a v určených časových intervalech se souběžně zaznamenává čas měření, tlak pomocí hydrostatického tlakového čidla (8) uvnitř měrné nádoby (3) a barometrický tlak pomocí barometrického tlakového čidla (9) vně měrné nádoby (3). Po naplnění měrné nádoby (3) vodou až do úrovně horního čidla vodivosti (6) se měrná nádoba automaticky vypustí výtokovým ventilem (4) umístěným v její spodní části a výtokový ventil (4) se automaticky uzavře při poklesu vodní hladiny pod úroveň spodního čidla (5) vodivosti. Dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu měření průsaků vody, které sestává ze sběrného žlábku (1) průsakové vody, který je vsazen do stěny pod místem výtoku průsakové vody a je propojen se sběrným trychtýřem (2) umístěným nad ústím měrné nádoby (3) s otevřeným vrchním koncem a pevným dnem, která je ve své spodní části opatřena výtokovým ventilem (4), připojeným k řídicí jednotce (7) a uvnitř měrné nádoby (3) je v její spodní části nad úrovní výtokového ventilu (4) umístěno spodní čidlo (5) vodivosti a v horní části je u ústí měrné nádoby (3) umístěno horní čidlo (6) vodivosti, přičemž spodní čidlo (5) vodivosti a horní čidlo (6) vodivosti jsou připojena k řídicí jednotce (7) a u dna měrné nádoby (3) je umístěno hydrostatické tlakové čidlo (8) a vně měrné nádoby (3) se nachází barometrické tlakové čidlo (9), která jsou připojena k programovatelné datové záznamové jednotce (10) s interní pamětí.

Description

JUDr. Adam Batuna, Panská 895/6, 110 00 Praha 1 výtoku průsakové vody a je propojen se sběrným trychtýřem (2) umístěným nad ústím měmé nádoby (3) s otevřeným vrchním koncem a pevným dnem, která je ve své spodní Části opatřena výtokovým ventilem (4), připojeným k řídicí jednotce (7) a uvnitř měmé nádoby (3) je v její spodní části nad úrovní výtokového ventilu (4) umístěno spodní čidlo (5) vodivosti a v horní části je u ústí měmé nádoby (3) umístěno horní čidlo (6) vodivosti, přičemž spodní čidlo (5) vodivosti a horní čidlo (6) vodivosti jsou připojena k řídicí jednotce (7) a u dna měmé nádoby (3) je umístěno hydrostatické tlakové čidlo (8) a vně měmé nádoby (3) se nachází barometrické tlakové čidlo (9), která jsou připojena k programovatelné datové záznamové jednotce (10) s interní pamětí.

(54) Název vynálezu:

Způsob měření průsaků vody, zejména do podzemních děl a zařízení k provádění tohoto způsobu (57) Anotace:

Vynález se týká způsobu měření průsaků vody, zejména do podzemních děl, při kterém se průsaková voda přivádí do měmé nádoby (3) a v určených časových intervalech se souběžně zaznamenává čas měření, tlak pomocí hydrostatického tlakového čidla (8) uvnitř měmé nádoby (3) a barometrický tlak pomocí barometrického tlakového čidla (9) vně měmé nádoby (3). Po naplnění měmé nádoby (3) vodou až do úrovně horního čidla vodivosti (6) se měrná nádoba automaticky vypustí výtokovým ventilem (4) umístěným v její spodní části a výtokový ventil (4) se automaticky uzavře při poklesu vodní hladiny pod úroveň spodního čidla (5) vodivosti. Dále se vynález týká zařízení k provádění tohoto způsobu měření průsaků vody, které sestává ze sběrného žlábku (1) průsakové vody, který je vsazen do stěny pod místem

Způsob měření průsaků vody, zejména do podzemních děl a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu měření průsaků vody, zejména do podzemních děl a zařízení k provádění tohoto způsobu. Svojí technickou podstatou zařízení spadá do oblasti inženýrské geologie, stavebního inženýrství, hydrogeologie a ekologie.

Dosavadní stav techniky

Měření průsaků podzemní nebo povrchové vody do tunelů, revizních šachet a štol přehradních hrází, vodovodních přivaděčů a dalších podzemních děl je důležitou součástí kontrolního monitoringu stavu a bezpečnosti díla. Zvýšení vydatnosti průsaku může indikovat zhoršující se technický stav těsnicích prvků a výstroje a narušení stability díla.

V dosavadní praxi je v rámci kontroly měřen obvykle pouze celkový odtok vod z drenážního systému podzemního díla bud’ manuálně, nebo automaticky na měrných profilech v drenážním kanálu. Známá zařízení pro automatické měření průsaků vody spolu se způsoby tohoto měření jsou popsány v patentu US 5497663 a v patentu CN 102749117. Tyto systémy ale neumožňují sledovat přímo místo, tj. puklinu, prasklinu a podobně, kde k průsaku dochází a změny vydatnosti průsaku s časem.

Průsak do podzemního díla má obvykle liniový nebo plošný charakter - průsak z puklin nebo prasklin v horninách či konstrukcích. Často se nejedná o souvislý výtok, ale slabý průsak ve formě kapek. Vydatnosti těchto průsaků jsou variabilní v čase v závislosti na srážkách, výšce hladiny podzemní vody a na technickém stavu těsnicích prvků. Použití průtokoměrů pro takové měření není vhodné, při nesouvislém nátoku dochází k jejich zavzdušnění a citlivé průtokoměry mají současně omezený měřící rozsah.

Proto se k měření vydatností průsaků do štol běžně používají zařízení konstruovaná pro měření atmosférických srážek. Jedná se o zařízení pracující na principu počítání pulsů vzniklých překlopením děleného překlápěcího člunku umístěného pod průsakem do podzemního díla. Po naplnění jedné poloviny člunku příslušným objemem vody se člunek překlopí, čímž z této poloviny vyteče voda a začne se plnit druhá polovina člunku. Každý pulz je zaznamenáván připojenou registrační jednotkou. Nevýhodou tohoto způsobu měření je náročná instalace vyplývající z nutnosti přesného vyvážení misek, snižování přesnosti měření vlivem zarůstání usazeninami z mineralizované podzemní vody a časté poruchy způsobené únavou používaného materiálu. Při vývěru podzemních vod do štoly se mění jejich fyzikálně chemické parametry, což způsobuje vysrážení sekundárních minerálů z těchto vod. Tyto minerály tvoří povlaky v okolí místa vývěru i na měřicím zařízení, narušují rovnováhu člunku a mění jeho objem. Překlápěcí člunky jsou konstruovány na měření občasných srážek, při nepřetržitém provozu v podzemí dochází k rychlejšímu opotřebování zařízení a k následným poruchám.

Další možností monitoringu plošných průsaků na stěnách je instalace netkaných textilií s vysokou absorpční schopností. Z hmotnosti textilie před a po instalaci je následně stanoveno celkové množství zachycené vody, které prosakovalo do měřeného úseku po dobu měření. Tento způsob byl aplikován například v podzemní laboratoři Áspo ve Švédsku (Forsmark, T., Rhén, I. (2005): Áspó Hard Rock Laboratory. Prototype Repository. Hydrogeology - diaper measurements in DA3551G01 and DA3545G01, flow measurements in section II and tunnel G, past grouting activities. SKB Techn. Rep. IPR-O5-O3, Stockholm). Měření umožní zaznamenat i velmi slabé průsaky, záznam vydatností ale není kontinuální a při zvýšení vydatnosti může dojít k překročení absorpční kapacity textilie.

- 1 CZ 305696 B6

Monitorování vydatnosti průsaků kontinuálním sledováním hladiny vody v odměmém válci opatřeném sadou otvorů bylo aplikováno ve vodovodním přivaděči Bedřichov, (Rálek, P., Hokr M. (2013): Methods of water inflowmeasurement in the Bedřichov tunnel. EGRSE International Journal of Exploration Geophysics, Remote Sensing and Environment, 20, no. 2, v tisku). Vydatnost průsaku je stanovována ze vztahu mezi rychlostí výtoku z nádoby otvory a výškou hladiny. Uvedený systém umožňuje měřit průsaky s variabilní vydatností. Stejně jako u překlápěcích člunků může přesnost měření silně ovlivnit zanášení otvorů usazeninami. Při vyšších průtocích, než na které je zařízení dimenzované, je možné přetečení měrného válce a průtokové špičky nejsou zaznamenány.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem měření průsaků vody, zejména do podzemních děl, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že při použití způsobu měření, kdy se průsaková voda přivádí do měrné nádoby a v určených časových intervalech se souběžně zaznamenává čas měření, tlak pomocí hydrostatického tlakového čidla uvnitř měrné nádoby a barometrický tlak pomocí barometrického tlakového čidla vně měrné nádoby, se měrná nádoba po naplnění vodou až do úrovně čidla vodivostí umístěného v horní části automaticky vypustí výtokovým ventilem umístěným v její spodní části a výtokový ventil se automaticky uzavře při poklesu vodní hladiny pod úroveň spodního čidla vodivosti umístěného těsně nad výtokovým ventilem.

Dalším předmětem vynálezu je zařízení k provádění výše uvedeného způsobu měření průsaků vody. Jeho podstatou je to, že sestává ze sběrného žlábku průsakové vody, který je vsazen do stěny pod místem výtoku průsakové vody a je propojen se sběrným trychtýřem umístěným nad ústím měrné nádoby s otevřeným vrchním koncem a pevným dnem. Měrná nádoba je ve své spodní části opatřena výtokovým ventilem, připojeným k řídicí jednotce. Uvnitř měrné nádoby je v její spodní části nad úrovní výtokového ventilu umístěno spodní čidlo vodivosti a v horní části je u ústí měrné nádoby umístěno horní čidlo vodivosti. Spodní čidlo vodivosti a horní čidlo vodivosti jsou připojena k řídicí jednotce a u dna měrné nádoby je umístěno hydrostatické tlakové čidlo a vně měrné nádoby se nachází barometrické tlakové čidlo, které jsou připojeny k programovatelné datové záznamové jednotce s interní pamětí.

Výtokový ventil je s výhodou elektromagneticky řízený solenoidový výtokový ventil. Spodní čidlo vodivosti a horní čidlo vodivosti jsou ve výhodném provedení připojena k řídicí jednotce dvěma samostatnými elektrickými okruhy.

Hydrostatické tlakové čidlo má s výhodou minimální rozlišovací schopnost 5 Pa a rozsah 0 až 25 kPa a barometrické tlakové čidlo má s výhodou minimální rozlišovací schopnost 2 Pa a rozsah 7 až 12 kPa.

K datové záznamové jednotce může být připojena komunikační jednotka pro transport měřených údajů přes TCP/IP protokol k uživateli. Datová záznamová jednotka může být opatřena časovačem pro nastavení intervalu odečtu hydrostatického tlakového senzoru a barometrického tlakového senzoru.

U nově vyvinutého zařízení je monitorovaný průsak sveden do měrné nádoby se svislými stěnami. Vydatnost průsaku je stanovena z kontinuálně měřených změn výšky hladiny v měrné nádobě za čas. Změna hladiny je měřena pomocí tlakového snímače. Součástí zařízení je řídicí jednotka, která zajišťuje automatické vyprázdnění nádoby v okamžiku, kdy se hladina přiblíží k hornímu okraji měrné nádoby. Instalace zařízení je jednoduchá, povlaky vysrážených minerálů na stěnách odměmé nádoby způsobují jen minimální chybu a kapacita měrné nádoby díky automatickému vypouštění nemůže být nikdy překročena. Zařízení je proto vhodné pro širokou škálu vydatností průsaků.

_ o _

Zařízení slouží k in-situ měření vydatnosti průsaků a úkapů z nízce propustných matric, zejména z hornin, betonů a dalších těsnicích materiálů podzemních děl. Princip zařízení spočívá v detekci přírůstku výšky vodního sloupce zachycené průsakové vody v měmé nádobě v čase pomocí tlakového čidla.

Z měřeného tlaku, známé hustoty vody a konstanty gravitačního zrychlení lze vypočítat odpovídající výšku vodního sloupce v měmé nádobě. Při známé geometrii měmé nádoby je pak následně vypočten objem zachycené průsakové vody. V průběhu měření tlakovým čidlem je zaznamenáván i časový údaj doby odečtu. Ze zachyceného objemu vody vztaženého na časový interval je dále vypočtena vydatnost zdroje.

Hydrostatický tlak (p) v kapalině je přímo úměrný výšce (h) sloupce kapaliny nad daným místem, hustotě (p) kapaliny a na gravitačním zrychlení (g). Působí-li na hladině kapaliny nenulový aerostatický tlak (b), je nutno ho přičíst. Vztah výsledného hydrostatického tlaku sloupce kapaliny je dán rovnicí:

p = hpg + b

Výška vodního sloupce nad bodem měření tlakovým čidlem je pak dána vztahem:

p-g

Za běžných podmínek, kdy má podzemní voda mineralizaci v řádu prvních stovek miligramů rozpuštěných solí na litr vody, je možné ve výpočtu zanedbat obsah solí a hodnotu hustoty vody uvádět 1000 kg.m³. Střední hodnota gravitačního zrychlení je mezinárodní úmluvou stanovena na g = 9,80665 m.s ². Opomenout však ve výpočtu nelze proměnlivý atmosférický tlak působící na hladinu vody v měmé nádobě. Ten je proměnlivý v řádu hodin a jeho nekompenzovaná variabilita by způsobila v měření značné chyby. Atmosférický tlak je nutné monitorovat barometrickým tlakovým čidlem souběžně s měřením hydrostatického tlaku a je nutné ho odečíst od měřených hodnot hydrostatického tlaku.

Je-li kapalina o výšce (h) sloupce v nádobě se svislými stěnami a neměnným průřezem (S), pak pro objem (V) platí vztah:

V = Sh

Vydatnost (Q) zdroje v čase (t) je dána vztahem

Q = V-r¹

Zařízení na měření průsaků pomocí tlakového čidla přináší výhodu vysoké míry spolehlivosti, jednoduchou instalaci zařízení in-situ a vysokou přesnost měření při vhodně zvoleném rozměru měmé nádoby v porovnání s konvenčními aparaturami založenými na pulsním odečtu překlápěného děleného člunku. Další výhodou zařízení je minimální množství mechanických pohyblivých součástí, což pozitivně ovlivňuje spolehlivost celého zařízení.

Zařízení se skládá ze dvou základních komponent. Prvním z nich jsou součásti pro záchyt vody ze zdroje průsaku s automatizovaným řízeným vyprazdňováním měmé nádoby a druhou klíčovou komponentou jsou měřicí tlaková čidla s napojením na datovou záznamovou jednotku. Volitelnou součástí aparatury je komunikační jednotka připojená k datové záznamové jednotce sloužící ke vzdálenému přenosu měřených údajů.

Zdroj průsakové vody je často vázán na poruchu - trhlinu nebo má plošný charakter. V případě stékání průsakové vody po stěnách je průsaková voda zachycena a svedena do měmé nádoby pomocí sběrného žlábku zasazeného do stěny. Pokud průsaková voda volně skapává ze stropuje možné měrnou nádobu instalovat přímo pod místo skapu a vodu zachytávat sběrným trychtýřem.

- 3 CZ 305696 B6

Automatické vyprazdňování měrné nádoby je řízeno pomocí elektronické jednotky s dvojicí čidel vodivosti umístěných ve spodní a v horní části měrné nádoby. Tato čidla vodivosti jsou napojena dvoužilovým kabelem na řídicí jednotku a tvoří dva samostatné elektrické okruhy. V dolní části měrné nádoby pod spodním čidlem vodivosti je dále umístěn elektricky řízený solenoidový výto5 kový ventil, který je taktéž napojen na řídicí jednotku a tvoří třetí samostatný elektrický okruh.

Solenoidový ventil je ve stavu bez elektrického napětí uzavřený.

Proces automatického vyprazdňování měrné nádoby probíhá následujícím způsobem. V počáteční fázi plnicího cyklu je měrná nádoba prázdná. Výtokový solenoidový ventil je uzavřený, elek10 trický okruh spodního čidla vodivosti je deaktivovaný, horní čidlo vodivosti je aktivní. Měrná nádoba se postupně plní průsakovou vodou, až hladina vodního sloupce vystoupí do úrovně horního čidla vodivosti. V tomto okamžiku řídicí jednotka zaznamená průtok elektrického proudu okruhem horního čidla vodivosti. Následně se aktivuje elektrický okruh spodního čidla vodivosti a začne jím protékat elektrický proud. Dále řídicí jednotka otevře výtokový solenoidový ventil. 15 Voda gravitačně odtéká z nádoby ven otevřeným ventilem. V okamžiku, kdy se hladina klesajícího vodního sloupce dostane pod úroveň spodního čidla vodivosti, je elektrický obvod spodního čidla vodivosti přerušen a solenoidový ventil je řídicí jednotkou uzavřen. Elektrický okruh spodního čidla vodivosti je deaktivován a řídicí jednotka je přepnuta do režimu spánku do doby, než je opětovně probuzena horním čidlem vodivosti v dalším cyklu vyprazdňování.

Profil měrné nádoby je tvořen trubkou nebo dutým hranolem s přesně definovanou plochou příčného průřezu v celé své délce. Měrná nádoba je instalována v místě měření svisle tak, aby zachycená průsaková voda v nádobě vytvořila vodní sloupec kolmý k horizontální rovině. Výška a plocha příčného průřezu měrné nádoby je volena s ohledem na předpokládanou vydatnost průsa25 ku, požadovanou přesnost měření a prostorové možnosti v podzemním díle. Běžně dostupné tlakové senzory jsou schopné zaznamenat změnu 1 mm vodního sloupce. Citlivost měřicího zařízení je dána plochou příčného průřezu nádoby. Orientační vydatnost zdroje je ověřena před instalací měrného zařízení opakovaným manuálním měřením.

Měření tlaku zachyceného vodního sloupce v měrné nádobě pracuje zcela nezávisle na systému vyprazdňování měrné nádoby. Hydrostatické tlakové čidlo společně s barometrickým tlakovým čidlem, záznamovou jednotkou (dataloggerem) a volitelnou komunikační jednotkou tvoří samostatný elektronický systém. Hydrostatické tlakové čidlo a barometrické tlakové čidlo jsou napojeny na záznamovou datovou jednotku. Na datovou jednotku je dále volitelně připojena komuni35 kační jednotka. Datová jednotka je programovatelná pomocí běžného PC. Datová jednotka řídí frekvenci odečtu měření z tlakových senzorů a ukládá měřené veličiny ve své vnitřní paměti včetně časového údaje měření. Datová jednotka umožňuje nastavení libovolné frekvence odečtu tlakových čidel v rozmezí sekund až hodin. Volitelná komunikační jednotka se stará o přenos měřených veličin přes TCP/IP protokol.

Celé zařízení obsahuje řadu elektronických součástí vyžadujících ke svému chodu napájení elektrickou energií. Veškeré elektronické součásti jsou napájeny jednotným zdrojem stejnosměrného proudu o napětí 12 V. V místech instalace zařízení, kde je dostupná elektrická přípojka 230V je výhodné využití komerčně dostupného napájecího adaptéru AC 230 V/DC 12 V. V místech bez 45 elektrické přípojky je možné zařízení napájet i z běžných automobilových akumulátorů, avšak je nutné počítat s omezenou dobou provozu a nutností výměny zdroje elektrické energie.

Přehled používaných pojmů a zkratek

AC - alternating current, střídavý elektrický proud

DC - direct current, stejnosměrný elektrický proud

PE - polyetylén

PA - polyamid

PVC - polyvinylchlorid

TCP/IP - transmission control protocol I internet protocol, přenosový řídicí protokol / internetový protokol

PC - personal computer, osobní počítač, notebook

Objasnění výkresu

Zařízení pro měření průsaků vody, zejména do podzemních děl, podle tohoto technického řešení je podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na Obr. 1 je schématický nákres zapojení součástí zařízení pro měření vydatnosti zdrojů průsakové vody.

Příklady uskutečnění vynálezu

Průsaková voda se přivádí do měrné nádoby 3 a v určených časových intervalech se souběžně zaznamenává čas a tlak pomocí hydrostatického tlakového čidla 8 uvnitř měrné nádoby 3 a barometrický tlak pomocí barometrického tlakového čidla 9 vně měrné nádoby 3. Po naplnění měrné nádoby 3 vodou až do úrovně horního čidla 6 vodivosti se měrná nádoba 3 automaticky vypustí výtokovým ventilem 4 umístěným v její spodní části a výtokový ventil 4 se automaticky uzavře při poklesu vodní hladiny pod úroveň spodního čidla 5 vodivosti.

Zařízení pro měření průsaků vody sestává ze sběrného žlábku 1 průsakové vody, který je vsazen do stěny pod místem výtoku průsakové vody. Zachycená voda ze sběrného žlábku 1 je přivedena do sběrného trychtýře 2 umístěného na ústí měrné nádoby 3. Sběrný trychtýř 2 usnadňuje zachycení průsakové vody. Měrná nádoba 3 je tvořena trubkou nebo dutým hranolem se svrchním koncem otevřeným a spodním dnem uzavřeným. Konstrukční materiál žlábku 1, sběrného trychtýře 2 a měrné nádoby 3 je termoplastická umělá hmota, například PE, PA, PVC, o tloušťce materiálu 0,5 až 3 mm. Měmá nádoba 3 je ve spodní části opatřena elektromagneticky řízeným solenoidovým výtokovým ventilem 4. Výtokový ventil 4 je elektricky připojen k řídicí jednotce 7 a dále je s tělesem měrné nádoby 3 spojen DIN závitem o rozměru 1/16 až 1/4. Výtokový ventil 4 je bez elektrického napětí v poloze uzavřeno. Uvnitř měrné nádoby 3 jsou dále umístěna spodní čidlo 5 vodivosti ve spodní části těsně nad úrovní výtokového ventilu 4 a v horní části v blízkosti ústí horní čidlo 6 vodivosti. Spodní čidlo 5 a horní čidlo 6 vodivosti jsou připojena k elektronické řídicí jednotce 7 dvěma samostatnými elektrickými okruhy. U dna měrné nádoby 3 je umístěno hydrostatické tlakové čidlo 8 a vně měrné nádoby 3 se nachází barometrické tlakové čidlo 9. Hydrostatické tlakové čidlo 8 má minimální rozlišovací schopnost 5 Pa a rozsah 0 až 25 kPa, barometrické tlakové čidlo 9 má minimální rozlišovací schopnost 2 Pa a rozsah 7 až 12 kPa. Hydrostatické tlakové čidlo 8 a barometrické tlakové čidlo 9 jsou připojena k programovatelné datové záznamové jednotce JO. Tato záznamová jednotka 10 umožňuje uživatelské nastavení frekvence odečtu hydrostatického tlakového čidla 8 a barometrického tlakového čidla 9 v libovolném intervalu v řádu sekund až hodin a ukládá měřené hodnoty do své interní paměti včetně reálného času měření. K datové záznamové jednotce 10 může být volitelně připojena komunikační jednotka 11. která slouží k transportu měřených údajů přes TCP/IP protokol k uživateli. Elektronické součástí zařízení - výtokový ventil 4, řídicí jednotka 7, záznamová jednotka 10 a komunikační jednotka 11 jsou napájeny zdrojem 12 stejnosměrného elektrického proudu o napětí 12 V. V případě dostupnosti běžné elektrické přípojky 230 V/50 Hz se jeví jako výhodné použití komerčního elektrického zdroje, který konvertuje střídavý elektrický proud o napětí 230 V na 12 V stejnosměrného napětí. Pokud elektrická přípojka 230 V není k dispozici, pak lze jako elektrický zdroj 12 použít automobilový akumulátor o kapacitě alespoň 50 Ah.

Měření vydatnosti zdrojů průsakové vody za použití zařízení popsaného výše se sestává z následujících postupných kroků:

1) Umístění sběrného žlábku 1 pod zdroj průsakové vody. Výhodné je použití úhlové brusky, tzv. „flexy“ k vybroušení zářezů ve stěně. Do zářezu je následně vlepen sběrný žlábek 1 pomocí epoxidové pryskyřice.

2) Dále se provede instalace zkompletovaného celku měrné nádoby 3 pod svod sběrného žlábku 1. Měrná nádoba 3 je stabilizována kolmo k vodorovné ploše. Voda vytékající ze sběrného žlábku 1 je usměrněna do měrné nádoby 3 pomocí sběrného trychtýře 2.

3) Poté se zapojí spodní čidlo 5 a horní čidlo 6 vodivosti a elektromagnetického výtokového ventilu 4 do elektronické ovládací jednotky 7 a zapojí se hydrostatické tlakové čidlo 8 a barometrické tlakové čidlo 9 do záznamové datové jednotky 10. Záznamová datová jednotka 10 se propojí s komunikační jednotkou U·

4) Následuje připojení elektronické ovládací jednotky 7, datové záznamové jednotky 10, komunikační jednotky 11 ke zdroji 12 stejnosměrného elektrického proudu o napětí 12 V.

5) Na datové záznamové jednotce IQje uživatelem nastaven interval odečtu hydrostatického tlakového senzoru 8 a barometrického tlakového senzoru 9. Záznamová jednotka 10 v určených intervalech do své paměti ukládá záznamy o změřeném tlaku z hydrostatického tlakového senzoru 8, barometrického tlakového senzoru 9 a čas odečtu měření.

6) Proces automatického vyprazdňování měrné nádoby 3 v průběhu měření probíhá následujícím způsobem. V počáteční fázi plnicího cyklu je měrná nádoba 3 prázdná. Výtokový solenoidový ventil 4 je uzavřený, elektrický okruh spodního čidla 5 vodivosti je deaktivovaný, horní čidlo 6 vodivosti je aktivní. Měrná nádoba 3 se postupně plní průsakovou vodou, až hladina vodního sloupce vystoupí do úrovně horního čidla 6 vodivosti. V tomto okamžiku řídicí jednotka 7 zaznamená průtok elektrického proudu okruhem horního čidla 6 vodivosti. Následně se aktivuje elektrický okruh spodního čidla 5 vodivosti a začne jím protékat elektrický proud. Dále řídicí jednotka 7 otevře výtokový solenoidový ventil 4. Voda gravitačně odtéká z měrné nádoby 3 ven otevřeným ventilem 4. V okamžiku, kdy se hladina klesajícího vodního sloupce dostane pod úroveň spodního čidla 5 vodivosti, je elektrický obvod spodního čidla 5 vodivosti přerušen a solenoidový ventil 4 je řídicí jednotkou 7 uzavřen. Elektrický okruh spodního čidla 5 vodivosti je deaktivován a řídicí jednotka 7 je přepnuta do režimu spánku do doby, než je opětovně probuzena horním čidlem 6 vodivosti v dalším cyklu vyprazdňování.

7) Nastavené zařízení měří zcela autonomně a uživatel má kdykoliv přístup k uloženým datům v záznamové jednotce 10 po připojení běžného PC k této jednotce 10 nebo vzdáleně přes komunikační jednotku 11 skrz protokol TCP/IP.

8) Získaná změřená data jsou zpracována a vyhodnocena v reálném čase nebo ex-post matematickým algoritmem.

Průmyslová využitelnost

Díky výše popsanému zařízení a metodě lze v terénních podmínkách měřit lokální průsaky vod, které zpravidla indikují mechanické porušení horninového prostředí nebo tělesa stavby. Dlouhodobé plně automatizované sledování těchto průsaků je důležité pro monitorování změn vydatnosti průsaků a stability prostředí. Změny vydatnosti průsaků mohou souviset s mechanickou reaktivací poruch a postupné dlouhodobé zvyšování průsaků je jedním a varovných signálů nestability prostředí. Průmyslová využitelnost tohoto zařízení je zejména při konstrukci a provozu podzemních zásobníků, tunelů, důlních děl, při monitoringu těsnosti těles přehradních hrází. Zařízení je dále využitelné v geologii a hydrogeologii při aplikovaném výzkumu a modelování šíření kontaminací horninovým prostředím v rámci bezpečnostních analýz. Dále je možné pomocí tohoto zařízení sledovat odezvy a chování průsaků v podzemí na vnější vlivy, jako je srážková aktivita na zemském povrchu.

Claims (8)

1. Způsob měření průsaků vody zejména do podzemních děl prováděný tak, že se průsaková voda přivádí do měrné nádoby (3) a v určených časových intervalech se souběžně zaznamenává čas měření, tlak pomocí hydrostatického tlakového čidla (8) uvnitř měrné nádoby (3) a barometrický tlak pomocí barometrického tlakového čidla (9) vně měrné nádoby (3), vyznačující se tím, že po naplnění měrné nádoby (3) vodou až do úrovně horního čidla vodivosti (6) se měrná nádoba automaticky vypustí výtokovým ventilem (4) umístěným v její spodní části a výtokový ventil (4) se automaticky uzavře při poklesu vodní hladiny pod úroveň spodního čidla (5) vodivosti.

2. Zařízení k provádění způsobu měření průsaků vody podle nároku 1, vyznačující se tím, že sestává ze sběrného žlábku (1) průsakové vody, který je vsazen do stěny pod místem výtoku průsakové vody a je propojen se sběrným trychtýřem (2) umístěným nad ústím měrné nádoby (3) s otevřeným vrchním koncem a pevným dnem, která je ve své spodní části opatřena výtokovým ventilem (4), připojeným k řídicí jednotce (7) a uvnitř měrné nádoby (3) je v její spodní části nad úrovní výtokového ventilu (4) umístěno spodní čidlo (5) vodivosti a v horní Části je u ústí měrné nádoby (3) umístěno horní čidlo (6) vodivosti, přičemž spodní čidlo (5) vodivosti a horní čidlo (6) vodivosti jsou připojena k řídicí jednotce (7) a u dna měrné nádoby (3) je umístěno hydrostatické tlakové čidlo (8) a vně měmé nádoby (3) se nachází barometrické tlakové čidlo (9), která jsou připojena k programovatelné datové záznamové jednotce (10) s interní pamětí.

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že výtokový ventil (4) je elektromagneticky řízený solenoidový výtokový ventil.

4. Zařízení podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že spodní čidlo (5) vodivosti a horní čidlo (6) vodivosti jsou připojena k řídicí jednotce (7) dvěma samostatnými elektrickými okruhy.

5. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků 2až4, vyznačující se tím, že hydrostatické tlakové čidlo (8) má minimální rozlišovací schopnost 5 Pa a rozsah 0 až 25 kPa.

6. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků 2až5, vyznačující se tím, že barometrické tlakové čidlo (9) má minimální rozlišovací schopnost 2 Pa a rozsah 7 až 12 kPa.

7. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků 2až6, vyznačující se tím, že k datové záznamové jednotce (10) je připojena komunikační jednotka (11) pro transport měřených údajů přes TCP/IP protokol k uživateli.

8. Zařízení podle kteréhokoli z předchozích nároků 2až7, vyznačující se tím, že datová záznamová jednotka (10) je opatřena časovačem pro nastavení intervalu odečtu hydrostatického tlakového senzoru (8) a barometrického tlakového senzoru (9).