KR20200088181A - A system and method for monitoring water distribution in the dike - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The examples below relate to systems and methods for monitoring the distribution of moisture in an embankment.
하천제방 누수는 하천 외수위가 상승하여 제체 또는 기초지반을 통해 제내지 측으로 침투수가 유출하는 현상을 말한다. 이때, 제체 누수는 침윤선이 제내지 비탈면에 도달하여 침투수가 유출하는 것으로 심각할 경우 제방붕괴를 야기 시킨다. 하천제방 제체 누수의 원인은 제방 단면이 너무 작은 경우, 제방이 사질토 또는 조립토를 다량으로 포함한 토사로 만들어지고 제외지 또는 중심부에 물막이벽이 없는 경우, 제체를 충분히 다지지 않은 경우, 두더지 등의 동물에 의해 구멍이 뚫린 경우, 제체 내에 매설되어 있는 구조물과의 접합부에 흐름이 생기는 경우 등이 있다.Leakage in a river bank refers to a phenomenon in which infiltrated water flows out through the body or the foundation to the site of the mine due to an increase in the level outside the river. At this time, the leakage of the body will cause the embankment to collapse when the infiltrating line reaches the inside of the mine or the slope, and the permeate flows out. The cause of water leakage in river embankments is that if the embankment cross section is too small, the embankment is made of sand that contains a large amount of sandy soil or granulated soil, and there is no water barrier in the exclusion or center, or if the embankment is not sufficiently compacted, animals such as moles In the case where a hole is drilled by a flow, there may be a case where a flow occurs at a junction with a structure buried in the body.
한편, 기초지반 누수는 파이핑 현상으로도 불리우며, 치수상 문제가 되기 때문에 유선망, 침투압, 누수량 등을 검토하여 충분한 대책을 강구해야 한다.On the other hand, the foundation ground leakage is also called piping phenomenon, and it is a dimensional problem, so it is necessary to take sufficient measures by examining the wire network, penetration pressure, and leakage amount.
제방에서 발생되는 침투거동은 제내지와 제외지의 수두차에 의하여 발생되며, 이러한 침투현상으로 인해 유선이 집중되어 파이핑이 되면 결과적으로 제방 제체의 안정성을 감소시켜 붕괴를 유발시킬 수 있다. 또한, 일반적으로 정상류 상태일 때보다 홍수나 집중 호우에 의한 비정상류 상태일 때 붕괴가 일어나므로 비정상류 상태의 침투거동을 파악하는 것이 중요하다.Penetration behavior that occurs in the embankment is caused by the difference in the head of the embankment and the exclusion site, and when the piping is concentrated due to the penetration, the stability of the embankment can be reduced and cause collapse. Also, in general, it is important to understand the intrusion behavior of the unsteady flow state because the collapse occurs when the flow is unsteady due to floods or heavy rains.
하지만, 비정상류 상태의 침투거동은 시간 변화에 따라 제방 제체의 함수비 및 간극수압의 변화가 급격히 발생된다. 이를 측정하기 위해서는 정확한 함수비 또는 간극수압계가 필요하며, 기존의 지점형 센서로는 이와 같은 침투거동 현상을 정확히 파악하는데 한계가 있다. 지점형 센서의 단점을 계선하기 위하여 최근 분포형 센서에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.However, the infiltration behavior in the unsteady flow state causes a rapid change in the water content of the embankment and the pore water pressure with time. In order to measure this, an accurate water content or pore water pressure gauge is required, and the existing point-type sensor has a limitation in accurately grasping such a penetration behavior. In order to relay the shortcomings of the point-type sensor, research on a distributed sensor has been actively conducted.
일본공개특허 제2001-108492호에는 제방 감시 시스템에 관한 발명이 개시되어 있다. Japanese Patent Publication No. 2001-108492 discloses an invention relating to a levee monitoring system.
일 실시예에 따른 목적은 저비용으로 제방 내의 침수 특성을 효과적으로 모니터링할 수 있는 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. An object according to one embodiment is to provide a system and method for monitoring the distribution of moisture in a dike, which can effectively monitor immersion characteristics in a dike at low cost.
일 실시예에 따른 목적은 구조적으로 간단하며 내구성이 우수하여 효율적이고 저비용으로 제방 내의 침수 특성을 효과적으로 모니터링할 수 있는 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. An object according to one embodiment is to provide a system and method for monitoring the distribution of moisture in the embankment, which is structurally simple and has excellent durability, and can effectively and effectively monitor immersion characteristics in the embankment at low cost.
일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템은, 한 쌍의 철근으로 형성되고 외력에 의하여 제방에 관입되는 철근부, 상기 철근부와 동축 케이블에 의하여 연결되는 시간 영역 반사계 및 상기 시간 영역 반사계와 통신하는 제어부를 포함하고, 제방에 매설된 철근부에서의 전자기파의 왕복 속도를 측정하고 상기 전자기파의 왕복 속도를 이용하여 제방 내의 수분 함량을 측정할 수 있다. A system for monitoring the distribution of moisture in a dike according to an embodiment includes a reinforcing bar formed of a pair of reinforcing bars and penetrated into the embankment by external force, a time domain reflectometer connected to the reinforcing bar and a coaxial cable, and the time It includes a controller for communicating with the area reflectometer, it is possible to measure the reciprocating speed of the electromagnetic wave in the reinforcing portion buried in the embankment and to measure the moisture content in the embankment using the reciprocating speed of the electromagnetic wave.
이 때, 상기 철근부는 제1 철근 및 제2 철근을 포함하고, 상기 제1 철근에는 +전극이 연결되고, 상기 제2 철근에는 -전극이 연결되며, 상기 제방에는 복수의 철근부가 일정한 간격으로 매설될 수 있다.At this time, the reinforcing bar portion includes a first reinforcing bar and a second reinforcing bar, a + electrode is connected to the first reinforcing bar, a -electrode is connected to the second reinforcing bar, and a plurality of reinforcing bars are buried at regular intervals in the embankment. Can be.
또한, 상기 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템은 상기 복수의 철근부와 상기 시간 영역 반사계 사이에 배치되는 스위치를 더 포함하고, 상기 스위치에 의하여 상기 복수의 철근부 각각에 선택적으로 전극을 가할 수 있다.In addition, the system for monitoring the distribution of moisture in the embankment further includes a switch disposed between the plurality of reinforcing bars and the time-domain reflectometer, and selectively applies an electrode to each of the plurality of reinforcing bars by the switch. Can be.
상기 제1 철근과 상기 제2 철근 사이의 이격된 거리는 2m 이하이며, 상기 복수의 철근부는 상기 제방에 대하여 횡방향으로 2m 이하의 간격으로 매설될 수 있다. The distance between the first reinforcing bar and the second reinforcing bar is 2 m or less, and the plurality of reinforcing bars may be buried in the transverse direction at intervals of 2 m or less.
또는, 상기 복수의 철근부는 상기 제방에 대하여 종방향으로 2m 이하의 간격으로 매설될 수 있다.Alternatively, the plurality of reinforcing bars may be buried at intervals of 2 m or less in the longitudinal direction with respect to the embankment.
아울러, 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량은 상기 시간 영역 반사계에 의하여 측정되는 유전상수 Ka를 통하여 도출할 수 있으며, 상기 유전상수 Ka는 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 증가할수록 커지며 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 감소할수록 작아질 수 있다.In addition, the content of water distributed in the embankment can be derived through the dielectric constant K a measured by the time domain reflectometer, and the dielectric constant K a increases as the content of water distributed in the embankment increases. It may become smaller as the content of water distributed in the embankment decreases.
이 때, 상기 유전상수 Ka는 다음과 같이 나타낼 수 있고,At this time, the dielectric constant K a can be expressed as follows,
상기 유전상수 Ka를 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는, 상기 시간 영역 반사계에서 측정되는 상기 철근의 겉보기 길이 (La, apparent length)는 다음과 같이 나타낼 수 있으며,The apparent length (L a , apparent length) of the reinforcing bar measured in the time domain reflectometer, which must be calculated in advance to derive the dielectric constant K a , may be represented as follows,
여기서, t는 상기 철근 내를 이동하는 전자기파의 이동시간이며, L은 상기 철근의 길이이고, c는 진공상태에서의 전자기파의 속도(3*108 m/s)를 나타낸다.Here, t is the travel time of the electromagnetic wave moving in the reinforcing bar, L is the length of the reinforcing bar, and c represents the velocity of the electromagnetic wave in a vacuum (3*10 8 m/s).
일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 방법은, 한 쌍의 철근으로 형성되고 외력에 의하여 제방에 관입되는 철근부에 전극을 가하는 단계, 상기 철근부와 동축 케이블에 의하여 연결되는 시간 영역 반사계 및 제어부를 이용하여, 철근부에서의 전자기파의 왕복 속도를 측정하고 상기 전자기파의 왕복 속도를 이용하여 제방 내의 수분 함량을 측정하는 단계 및 제방에 일정한 간격으로 매설된 복수의 철근부와 상기 시간 영역 반사계 사이에 배치되는 스위치를 이용하여 상기 복수의 철근부 각각에 선택적으로 전극을 가하는 단계를 포함할 수 있다. Method for monitoring the distribution of water in the embankment according to an embodiment, the step of applying an electrode to the reinforcing bar formed of a pair of reinforcing bars and penetrated into the embankment by an external force, the time domain connected by the rebar and the coaxial cable Using a reflectometer and a control unit, measuring the reciprocating speed of the electromagnetic wave at the rebar, measuring the moisture content in the embankment using the reciprocating speed of the electromagnetic wave, and the plurality of rebar portions buried at regular intervals on the embankment and the time It may include the step of selectively applying an electrode to each of the plurality of reinforcing parts using a switch disposed between the area reflectometer.
이 때, 상기 제방 내의 수분 함량을 측정하는 단계는, 상기 시간 영역 반사계에 의하여 측정되는 유전상수 Ka를 통하여 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량을 도출하는 단계를 포함할 수 있다. At this time, measuring the water content in the embankment may include deriving the content of water distributed in the embankment through the dielectric constant K a measured by the time domain reflectometer.
상기 유전상수 Ka는 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 증가할수록 커지며 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 감소할수록 작아지며, 상기 유전상수 Ka는 다음과 같이 나타낼 수 있고,The dielectric constant K a increases as the content of water distributed in the embankment increases and decreases as the content of water distributed in the embankment decreases, and the dielectric constant K a can be expressed as follows,
상기 유전상수 Ka를 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는, 상기 시간 영역 반사계에서 측정되는 상기 철근의 겉보기 길이 (La, apparent length)는 다음과 같이 나타낼 수 있으며,The apparent length (L a , apparent length) of the reinforcing bar measured in the time domain reflectometer, which must be calculated in advance to derive the dielectric constant K a , may be represented as follows,
여기서, t는 상기 철근 내를 이동하는 전자기파의 이동시간이며, L은 상기 철근의 길이이고, c는 진공상태에서의 전자기파의 속도(3*108 m/s)를 나타낸다. Here, t is the travel time of the electromagnetic wave moving in the reinforcing bar, L is the length of the reinforcing bar, and c represents the velocity of the electromagnetic wave in a vacuum (3*10 8 m/s).
일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법은 저비용으로 제방 내의 침수 특성을 효과적으로 모니터링할 수 있다.The system and method for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to one embodiment can effectively monitor the immersion characteristics in the embankment at low cost.
일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법은 구조적으로 간단하며 내구성이 우수하여 효율적이고 저비용으로 제방 내의 침수 특성을 효과적으로 모니터링할 수 있다. The system and method for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to an embodiment is structurally simple and has excellent durability, so that it is possible to effectively and effectively monitor immersion characteristics in the embankment at low cost.
도1은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템을 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 개념도이다.
도3은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 복수의 철근부가 제방에 대하여 횡방향으로 매설된 상태를 나타낸다.
도4는 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 복수의 철근부가 제방에 대하여 종방향으로 매설된 상태를 나타낸다.
도5는 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 복수의 철근부가 제방에 대하여 다단으로 매설된 상태를 나타낸다.
도6은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템에 의하여 제방 내의 침수 특성을 파악하는 상태를 나타낸다.
도7은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 방법의 순서도를 나타낸다.1 shows a system for monitoring the distribution of moisture in an embankment according to one embodiment.
2 is a conceptual diagram of a system for monitoring the distribution of moisture in an embankment according to one embodiment.
3 shows a state in which a plurality of reinforcing bars of a system for monitoring the distribution of moisture in a dike according to an embodiment is buried transversely with respect to the dike.
4 shows a state in which a plurality of reinforcing bars of a system for monitoring the distribution of moisture in a dike according to an embodiment is buried in the longitudinal direction with respect to the dike.
5 shows a state in which a plurality of reinforcing bars of a system for monitoring moisture distribution in a dike according to an embodiment are buried in multiple stages with respect to the dike.
6 shows a state of grasping the immersion characteristics in the embankment by a system for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to one embodiment.
7 shows a flow chart of a method for monitoring the distribution of moisture in an embankment according to one embodiment.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the embodiments, and the following description forms part of a detailed description of the embodiment.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing one embodiment, detailed descriptions of known functions or configurations will be omitted to clarify the gist of the present invention.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In addition, the terms or words used in the specification and claims should not be interpreted in a conventional or lexical sense, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle of being present, it should be interpreted as a meaning and a concept consistent with the technical idea of a system and method for monitoring the distribution of moisture in an embankment according to an embodiment.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments shown in the embodiments and the drawings described herein are only the most preferred embodiment of the system and method for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to one embodiment, and the distribution of moisture in the embankment according to one embodiment Since it does not represent all technical ideas of the system and method for monitoring the system, it should be understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of application.
도1은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템을 나타내며, 도2는 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 개념도이다. 도3은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 복수의 철근부가 제방에 대하여 횡방향으로 매설된 상태를 나타내며, 도4는 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 복수의 철근부가 제방에 대하여 종방향으로 매설된 상태를 나타낸다. 도5는 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 복수의 철근부가 제방에 대하여 다단으로 매설된 상태를 나타내고, 도6은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템에 의하여 제방 내의 침수 특성을 파악하는 상태를 나타낸다. 도7은 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 방법의 순서도를 나타낸다.Figure 1 shows a system for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to one embodiment, Figure 2 is a conceptual diagram of a system for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to an embodiment. 3 shows a state in which a plurality of reinforcing bars of a system for monitoring the distribution of moisture in a dike according to one embodiment is buried in a transverse direction with respect to the embankment, and FIG. 4 is for monitoring the distribution of moisture in a dike according to an embodiment. It shows a state in which a plurality of reinforcing bars of the system are buried in the longitudinal direction with respect to the embankment. 5 shows a state in which a plurality of reinforcing bars are buried in multiple stages with respect to the embankment, and FIG. 6 is a system for monitoring the distribution of water in the embankment according to an embodiment. It shows the state of grasping the immersion characteristics in the embankment. 7 shows a flow chart of a method for monitoring the distribution of moisture in an embankment according to one embodiment.
도1 및 도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템은, 한 쌍의 철근으로 형성되고 외력에 의하여 제방에 관입되는 철근부(100), 철근부(100)와 동축 케이블(200)에 의하여 연결되는 시간 영역 반사계(300) 및 시간 영역 반사계(300)와 통신하는 제어부(400)를 포함하고, 제방(G)에 매설된 철근부에서의 전자기파의 왕복 속도를 측정하고 전자기파의 왕복 속도를 이용하여 제방 내의 수분 함량을 측정할 수 있다. 1 and 2, the system for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to an embodiment is formed of a pair of reinforcing bars, the
시간 영역 반사계는 토양의 유전상수를 측정하여 간접적으로 용적수분함량을 측정할 수 있다. 토양의 3상, 즉, 토양공기, 토양수, 토양입자의 유전상수는 각각 80, 2~4, 1 정도로, 특히, 토양수가 다른 것에 비해 유전상수가 매우 크다. 따라서, 토양의 유전상수(apparent dielectric constant: Ka)는 토양수분함량에 크게 의존하게 된다.The time domain reflectometer can indirectly measure the volumetric moisture content by measuring the dielectric constant of the soil. The dielectric constant of the three phases of the soil, that is, the soil air, the soil water, and the soil particles is about 80, 2 to 4, and 1, respectively, in particular, the dielectric constant is very large compared to that of the other soil. Therefore, the dielectric constant of the soil (K a ) is highly dependent on the soil moisture content.
따라서, 제방(G) 내에 분포된 수분의 함량은 시간 영역 반사계(300)에 의하여 측정되는 유전상수 Ka를 통하여 도출할 수 있으며, 유전상수 Ka는 제방 내에 분포된 수분의 함량이 증가할수록 커지며 제방 내에 분포된 수분의 함량이 감소할수록 작아질 수 있다.Therefore, the content of water distributed in the embankment G can be derived through the dielectric constant K a measured by the
이 때, 상기 유전상수 Ka는 식(1)과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the dielectric constant K a may be expressed as Equation (1).
식(1) : 
이 때, 상기 유전상수 Ka를 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는, 시간 영역 반사계에서 측정되는 상기 철근의 겉보기 길이 (La, apparent length)는 식(2)와 같이 나타낼 수 있다.At this time, the apparent length (L a , apparent length) of the reinforcing bar measured in a time domain reflectometer, which must be calculated in advance to derive the dielectric constant K a , can be expressed as Equation (2).
식(2) : 
여기서, t는 상기 철근 내를 이동하는 전자기파의 이동시간이며, L은 상기 철근의 길이이고, c는 진공상태에서의 전자기파의 속도(3*108 m/s)를 나타낸다.Here, t is the travel time of the electromagnetic wave moving in the reinforcing bar, L is the length of the reinforcing bar, and c represents the velocity of the electromagnetic wave in a vacuum (3*10 8 m/s).
이 때, 상기 철근은 콘크리트로 형성되는 제방에 삽입이 용이한 이형철근으로 형성될 수 있으며, 철근부(100)는 제1 철근(110) 및 제2 철근(120)을 포함하고, 제1 철근(110)에는 +전극이 연결되고, 제2 철근(120)에는 -전극이 연결될 수 있다.In this case, the reinforcing bar may be formed of a reinforcing bar that is easily inserted into a dike formed of concrete, and the reinforcing
일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템의 단일의 철근부로 형성될 수 있다. 이 때, 시간 영역 반사계(300)는 동축 케이블(200)에 의하여 직접적으로 상기 철근부에 연결될 수 있다.It may be formed of a single reinforcing part of the system for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to one embodiment. At this time, the
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제방(G)에는 복수의 철근부(100)가 일정한 간격으로 매설될 수도 있다. 이 때, 상기 복수의 철근부(100)와 시간 영역 반사계(300) 사이에 배치되는 스위치(500)가 배치될 수 있으며, 상기 스위치(500)에 의하여 복수의 철근부(100) 각각에 선택적으로 전극을 가해질 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of reinforcing
이 경우, 도3과 같이 제1 철근과 상기 제2 철근 사이의 이격된 거리(S)는 2m 이하 일 수 있으며, 복수의 철근부(100)는 제방에 대하여 횡방향으로 서로 간의 이견된 거리(S)를 2m 이하로 유지하면서 매설될 수 있다. In this case, as shown in FIG. 3, the spaced distance S between the first reinforcing bar and the second reinforcing bar may be 2 m or less, and the plurality of reinforcing
뿐만 아니라, 도4와 같이, 복수의 철근부(100)는 제방에 대하여 종방향으로 서로 간의 이견된 거리(S)를 2m 이하로 유지하면서 매설될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 4, the plurality of reinforcing
아울러, 상기와 같은 배치를 중첩적으로 적용하면, 도5와 같이, 제방에 전체적으로 일정한 간격을 유지하며 복수의 철근부(100)가 종횡방향으로 다단의 형태로 매설될 수도 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 배수층을 넘어서는 누수대에 대한 파악이 가능하다. In addition, when the above arrangement is applied in an overlapping manner, as shown in FIG. 5, a plurality of reinforcing
상기와 같은 구성을 통하여, 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템은, 도6과 같이, 제방 내의 침수 특성을 모니터링할 수 있다. 즉, 상기 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템은 경제성이나 설치의 간편성 있는 효율적인 시스템으로서 제방 내 포화도대의 변화특성을 파악할 수 있다. 이 때, 침수 특성에 대한 그래프는 3단계의 직선구간으로 간략화하여 나타낼 수 있으며, 상부부터 건조 또는 초기영역, 중간부의 침투에 의한 불포화영역, 하부는 침투에 의한 포화영역으로 나타낼 수 있다. 이를 이용하면 별도의 정량화 과정을 거치지 않고도 해당 지점마다 제방 내의 침윤선(W)을 쉽게 파악할 수 있다. 외력을 가하여 철근부(100)를 제방 내에 용이하게 관입시킬 수 있으며, 시스템의 구조적 간편성과 내구성이 우수하여, 기존의 대부분 노후화 되어 있는 흙댐의 안정성을 효율적으로 모니터링할 있는 장점이 있다.Through the above-described configuration, the system for monitoring the distribution of moisture in the embankment according to an embodiment, as shown in FIG. 6, can monitor the immersion characteristics in the embankment. That is, the system for monitoring the distribution of moisture in the embankment is an efficient system that is economical or simple to install, and can grasp the change characteristics of the saturation band in the embankment. At this time, the graph of the immersion characteristics can be simplified and expressed as a three-step linear section, from the top to the dry or initial region, the unsaturated region due to penetration in the middle, and the saturated region due to penetration. Using this, it is possible to easily identify the infiltrating line W in the embankment at each point without going through a separate quantification process. By applying an external force, the reinforcing
도7을 참조하면, 일 실시예에 따른 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 방법은, 한 쌍의 철근으로 형성되고 외력에 의하여 제방에 관입되는 철근부에 전극을 가하는 단계(S100), 철근부와 동축 케이블에 의하여 연결되는 시간 영역 반사계 및 제어부를 이용하여 철근부에서의 전자기파의 왕복 속도를 측정하고 전자기파의 왕복 속도를 이용하여 제방 내의 수분 함량을 측정하는 단계(S200) 및 제방에 일정한 간격으로 매설된 복수의 철근부와 시간 영역 반사계 사이에 배치되는 스위치를 이용하여 복수의 철근부 각각에 선택적으로 전극을 가하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. Referring to Figure 7, a method for monitoring the distribution of water in the embankment according to an embodiment, the step of applying an electrode to the reinforcing bar formed of a pair of rebars and penetrated into the embankment by external force (S100), Measuring the reciprocating speed of the electromagnetic wave at the rebar using the time domain reflectometer and control unit connected by the coaxial cable, and measuring the water content in the embankment using the reciprocating speed of the electromagnetic wave (S200) and at regular intervals on the embankment. It may include the step of selectively applying an electrode to each of the plurality of reinforcing bars using a switch disposed between the buried plurality of reinforcing bars and the time-domain reflectometer (S300).
이 때, 상기 제방 내의 수분 함량을 측정하는 단계(S200)는, 시간 영역 반사계에 의하여 측정되는 유전상수 Ka를 통하여 제방 내에 분포된 수분의 함량을 도출하는 단계(S210)를 포함할 수 있다. At this time, measuring the water content in the embankment (S200) may include deriving the content of water distributed in the embankment through the dielectric constant K a measured by the time domain reflectometer (S210). .
상기와 같은 구성을 포함하는 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템 및 방법은 저비용으로 제방 내의 침수 특성을 효과적으로 모니터링할 수 있으며, 구조적으로 간단하며 내구성이 우수하여 효율적이고 저비용으로 제방 내의 침수 특성을 효과적으로 모니터링할 수 있다. The system and method for monitoring the distribution of moisture in the embankment including the above-described configuration can effectively monitor the immersion characteristics in the embankment at low cost, and are structurally simple and excellent in durability, effectively and effectively immersion characteristics in the embankment at low cost. Can be monitored.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in the embodiments, the embodiments have been described by specific matters such as specific components and the like, and the limited embodiments and drawings are provided to help the overall understanding. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and it will be said that not only the following claims, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims are within the scope of the present invention.
100 : 철근부
110: 제1 철근
120 : 제2 철근
200 : 동축 케이블
300 : 시간 영역 반사계
400 : 제어부
500 : 스위치
G : 제방100: rebar
110: first reinforcing bar
120: second reinforcing bar
200: coaxial cable
300: time domain reflectometer
400: control unit
500: switch
G: Embankment
Claims (9)
상기 철근부와 동축 케이블에 의하여 연결되는 시간 영역 반사계; 및
상기 시간 영역 반사계와 통신하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제방에 매설된 철근부에서의 전자기파의 왕복 속도를 측정하고, 상기 전자기파의 왕복 속도를 이용하여 제방 내의 수분 함량을 측정하는, 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
Reinforcing bar formed of a pair of reinforcing bar and penetrated into the embankment by external force;
A time domain reflectometer connected by the rebar and a coaxial cable; And
A control unit communicating with the time domain reflectometer;
Including,
A system for monitoring the distribution of moisture in an embankment, measuring the reciprocating speed of electromagnetic waves in the rebar part buried in the embankment, and measuring the moisture content in the embankment using the reciprocating speed of the electromagnetic waves.
상기 철근부는 제1 철근 및 제2 철근을 포함하고, 상기 제1 철근에는 +전극이 연결되고, 상기 제2 철근에는 -전극이 연결되며,
상기 제방에는 복수의 철근부가 일정한 간격으로 매설되는, 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
According to claim 1,
The reinforcing bar portion includes a first reinforcing bar and a second reinforcing bar, a + electrode is connected to the first reinforcing bar, and a -electrode is connected to the second reinforcing bar,
A system for monitoring the distribution of moisture in the embankment, wherein the embankment is embedded at regular intervals in the embankment.
상기 복수의 철근부와 상기 시간 영역 반사계 사이에 배치되는 스위치;
를 더 포함하고,
상기 스위치에 의하여 상기 복수의 철근부 각각에 선택적으로 전극을 가할 수 있는, 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
According to claim 2,
A switch disposed between the plurality of reinforcing bars and the time domain reflectometer;
Further comprising,
A system for monitoring the distribution of moisture in the embankment, where an electrode can be selectively applied to each of the plurality of reinforcing parts by the switch.
상기 제1 철근과 상기 제2 철근 사이의 이격된 거리는 2m 이하이며,
상기 복수의 철근부는 상기 제방에 대하여 횡방향으로 2m 이하의 간격으로 매설되는, 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
According to claim 2,
The distance between the first rebar and the second rebar is 2 m or less,
The plurality of reinforcing bars are buried at intervals of 2 m or less in the lateral direction with respect to the embankment, a system for monitoring the distribution of moisture in the embankment.
상기 제1 철근과 상기 제2 철근 사이의 이격된 거리는 2m 이하이며,
상기 복수의 철근부는 상기 제방에 대하여 종방향으로 2m 이하의 간격으로 매설되는, 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
According to claim 2,
The distance between the first rebar and the second rebar is 2 m or less,
The plurality of reinforcing bars are buried at intervals of 2 m or less in the longitudinal direction with respect to the embankment, a system for monitoring the distribution of moisture in the embankment.
상기 제방 내에 분포된 수분의 함량은 상기 시간 영역 반사계에 의하여 측정되는 유전상수 Ka를 통하여 도출할 수 있으며,
상기 유전상수 Ka는 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 증가할수록 커지며 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 감소할수록 작아지는,
제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
According to claim 1,
The content of water distributed in the embankment can be derived through the dielectric constant K a measured by the time domain reflectometer,
The dielectric constant K a increases as the content of water distributed in the embankment increases and decreases as the content of water distributed in the embankment decreases,
System for monitoring the distribution of moisture in the embankment.
상기 유전상수 Ka는 다음과 같이 나타낼 수 있고,
상기 유전상수 Ka를 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는, 상기 시간 영역 반사계에서 측정되는 상기 철근의 겉보기 길이 (La, apparent length)는 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
여기서, t는 상기 철근 내를 이동하는 전자기파의 이동시간이며, L은 상기 철근의 길이이고, c는 진공상태에서의 전자기파의 속도(3*108 m/s)를 나타내는, 제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 시스템.
The method of claim 6,
The dielectric constant K a may be represented as follows,
The apparent length (L a , apparent length) of the reinforcing bar measured in the time domain reflectometer, which must be calculated in advance to derive the dielectric constant K a , may be represented as follows,
Here, t is the travel time of the electromagnetic wave moving in the reinforcing bar, L is the length of the reinforcing bar, c is the velocity of the electromagnetic wave in the vacuum state (3 * 10 8 m / s), the moisture distribution in the embankment System for monitoring.
한 쌍의 철근으로 형성되고 외력에 의하여 제방에 관입되는 철근부에 전극을 가하는 단계; 및
상기 철근부와 동축 케이블에 의하여 연결되는 시간 영역 반사계 및 제어부를 이용하여, 철근부에서의 전자기파의 왕복 속도를 측정하고 상기 전자기파의 왕복 속도를 이용하여 제방 내의 수분 함량을 측정하는 단계; 및
제방에 일정한 간격으로 매설된 복수의 철근부와 상기 시간 영역 반사계 사이에 배치되는 스위치를 이용하여 상기 복수의 철근부 각각에 선택적으로 전극을 가하는 단계;
를 포함하는,
제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 방법.
A method for monitoring the distribution of moisture in an embankment,
Applying an electrode to a reinforcing bar formed of a pair of reinforcing bars and penetrated into the embankment by an external force; And
Measuring the reciprocating speed of electromagnetic waves at the rebar and measuring the moisture content in the embankment using the reciprocating speed of the electromagnetic waves using a time domain reflectometer and a control unit connected by the coaxial cable with the reinforcing bar; And
Selectively applying an electrode to each of the plurality of reinforcing bars using a switch disposed between the plurality of reinforcing bars embedded in the embankment at regular intervals and the time domain reflectometer;
Containing,
Method for monitoring the distribution of moisture in the embankment.
상기 제방 내의 수분 함량을 측정하는 단계는,
상기 시간 영역 반사계에 의하여 측정되는 유전상수 Ka를 통하여 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량을 도출하는 단계;
를 포함하고,
상기 유전상수 Ka는 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 증가할수록 커지며 상기 제방 내에 분포된 수분의 함량이 감소할수록 작아지며,
상기 유전상수 Ka는 다음과 같이 나타낼 수 있고,
상기 유전상수 Ka를 도출하기 위하여 선행하여 계산되어야 하는, 상기 시간 영역 반사계에서 측정되는 상기 철근의 겉보기 길이 (La, apparent length)는 다음과 같이 나타낼 수 있으며,
여기서, t는 상기 철근 내를 이동하는 전자기파의 이동시간이며, L은 상기 철근의 길이이고, c는 진공상태에서의 전자기파의 속도(3*108 m/s)를 나타내는,
제방 내의 수분 분포를 모니터링하기 위한 방법.The method of claim 8,
The step of measuring the moisture content in the embankment,
Deriving a moisture content distributed in the embankment through a dielectric constant K a measured by the time domain reflectometer;
Including,
The dielectric constant K a increases as the content of water distributed in the embankment increases and decreases as the content of water distributed in the embankment decreases,
The dielectric constant K a may be represented as follows,
The apparent length (L a , apparent length) of the reinforcing bar measured in the time domain reflectometer, which must be calculated in advance to derive the dielectric constant K a , may be represented as follows,
Here, t is the travel time of the electromagnetic wave moving in the reinforcing bar, L is the length of the reinforcing bar, and c is the speed of the electromagnetic wave in a vacuum (3*10 8 m/s).
Method for monitoring the distribution of moisture in the embankment.
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|---|---|---|---|
| KR1020190004862A KR20200088181A (en) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | A system and method for monitoring water distribution in the dike |
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| KR (1) | KR20200088181A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220135029A (en) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 경북대학교 산학협력단 | leakage monitoring system |
-
2019
- 2019-01-14 KR KR1020190004862A patent/KR20200088181A/en not_active IP Right Cessation
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