[發明專利]一種土石壩滲流場監控系統及其預警方法

在審

• 申請號: 201810193477.4
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108267394A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 譚磊;江曉益;許小杰;李紅文;陳星;來晟;皮雷;史燕南;岑洋;周會鵬;江樹海
• 申請（專利權）人: 浙江省水利河口研究院;浙江廣川工程咨詢有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所(普通合伙) 33220
• 代理人: 蔣衛東

本發明提供了一種土石壩滲流場監控系統及其預警方法，屬于土石壩滲透災害預警技術領域，一種土石壩滲流場監控系統，包括電法采集儀、數據傳輸裝置、上位機、以及設于壩體內的多個電極，多個所述電極均與所述電法采集儀的輸入端相連，所述電法采集儀的輸出端通過數據傳輸裝置將數據信息傳輸至所述上位機。一種土石壩滲流場監控系統的預警方法，包括現場監測、監控系統布置和終端預警；本發明監測系統全斷面展示大壩滲流特性的特點，有助于對大壩的健康狀態進行全覆蓋式綜合評估，只需一次安裝，測試時間段更加靈活，實時分析大壩內部滲流場的變化特征，實現長期監測；監測系統現場布設靈活，裝置結構簡單，安裝方便。

技術領域

本發明涉及一種土石壩滲流場監控系統及其預警方法，屬于土石壩滲透災害預警領域技術領域，更進一步是基于監測土石壩電阻率的動態變化特征以此反映土石壩的健康狀態的技術手段，主要適用于大壩、堤防以及海塘等擋水建筑物的滲透破壞動態監測及危險預判。

背景技術

土石壩是我國擋水工程體系中的主要組成部分，涉及到中小型水庫、山塘、堤防、海塘以及圍堰等水工建筑物，具有點多、面廣以及規模不等的特點，在社會、經濟和生態方面發揮了重要的作用。由于大壩土石材料屬于散粒體結構，大壩防滲體滲透問題是土石壩安全運行的要害，因此開展大壩運行期的安全維護工作應是保障工程發揮效益的前提。

土石壩滲流是指土石填筑料在上、下游水壓力的作用下，水流在土石顆粒孔隙間發生運動遷移的現象，在不影響大壩安全情況下的正常滲流是被允許的，但隨著滲流的不斷加大而導致的滲透破壞或變形將對大壩安全帶來嚴重危害。尤其建設于上世紀五六十年代的土石壩，因受特定時期技術條件和經濟水平等諸多因素限制，先天不足造成大部分小型壩的建設水平和施工質量較低。隨著使用年限的增長，工程形態不斷發生變化，滲漏安全隱患問題已成為棘手的難題。眾所周知，水庫病害的產生是不良壩體隱患由量變到質變的發展結果，開展大壩動態安全監測是掌握大壩運行實時狀態和安全狀況發展動態趨勢的有效手段和方法，是進一步采取加固措施以防止災害不斷惡化的依據。

當前，隨著計算機水平和智能信息化技術的發展，引入了自動化監測系統，土石壩滲流監測工作已經取得較為突出的成效。通常情況下，大壩滲流安全監測主要還是依靠測壓管、滲壓計等常規觀測設備，此類監測設備雖然能滿足常規自動化數據采集的要求，但傳感器存在的固有缺陷還需要進一步完善，比如傳感器的安裝、維護更新以及測量的時效性等問題，更為突出的問題主要在于觀測點位置以及監測深度的選取方面依舊存在主觀隨意性。水庫大壩滲流區域分布廣泛，造成滲漏病害的位置分布較為隨機、規模較小，通常采用單點或者簡單幾個縱斷面的測試得到的局部滲流參數數據，顯然不能作為評價整個大壩健康狀態的科學依據。

針對部分壩段未布設觀測設備導致監測區域存在局部盲區的問題，地球物理檢測技術是基于大壩內巖土介質之間的物性差異為判斷標準，通過布置相應的觀測系統即可獲取揭示地質異常的技術手段，地球物理檢測方法是一種無損測量手段，具有測試效率高，工作布置靈活，又可大斷面測量可彌補常規觀測設備點式測量的不足。其中，直流電阻率法是在大壩滲漏檢測中應用最廣，效果較好的技術手段。然而，當前地球物理檢測技術主要集中應用于大壩隱患的檢測方面，僅是應用于對大壩病害的一次性檢測查漏，而對長期性監測滲漏隱患的演變過程存在不足，并且對于隱患的識別及判定標準還處于定性分析階段，不具備作出對不同時期監測數據的綜合性評價的能力，不能滿足預測隱患演變狀態的技術要求，顯然未能完全發揮出全天候無損監控預警的優勢。

隨著水利工作向標準化、信息化的發展，無論是已經是開展大壩監測系統的大中型土石壩，或者還未施行自動化監測布置的小型水庫、山塘等水利設施，都急需求一種能彌補當前常規滲流監測手段中存在測定參數孤立、安裝成本較高、運行期施工不便、易受外界干擾、滲流響應延遲以及長期監測中采用數據穩定性較差等缺陷的檢測系統，并且還能夠檢測出大壩的滲流薄弱區，實現對大壩滲流特征更為準確、高效、全時段、全覆蓋式觀測，進一步根據連續監測信息達到滲透破壞預警的目的。

有鑒于此，本申請人對此進行專門研究，開發出一種土石壩滲流場監控系統及其預警方法，本案由此產生。