[發明專利]一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測平臺

在審

• 申請號: 201811533169.8
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109596496A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 楊杰;王趙漢;程琳;張凱;宋福彬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01K11/32
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 常娥

本發明公開了一種基于Si?DTS的砂性土滲流量監測平臺，包括加熱系統、滲流系統和分布式光纖測溫系統，加熱系統包括硅橡膠加熱帶和供電的交流電源，滲流系統包括模型管和為模型管內砂性土提供滲流的供水系統，分布式光纖測溫系統包括測溫光纜、與測溫光纜依次連接的DTS解調儀和分布式光纖測溫主控機，測溫光纜纏繞在PVC管外壁上，硅橡膠加熱帶纏繞在測溫光纜外側，組成測管，分布式光纖測溫主控機用于采集和分析感溫光纖相應的位置和溫度信息。本發明通過加熱系統、滲流系統和分布式光纖測溫系統測試砂性土中測管的溫度介值與滲流量的相對關系，進而獲得所測砂性土內部滲流場的滲流量，操作簡單，準確度高。

技術領域

本發明屬于砂性土滲流災害防治領域，具體涉及一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測平臺。

背景技術

對于土石壩、土石堤防等土石結構的安全監測，滲流是最重要的監測內容之一。土石結構的滲流監測主要包括滲透壓力、滲流量等項目。傳統的土石結構滲流監測系統主要由測量滲透壓力的滲壓計(或測壓管)與測量滲流量的量水堰組成。

近年來的研究發現，溫度可以持續通過介質進行傳遞，這就從而為結構滲流量的監測提供了一個新的溫度量。在各種滲流監測的溫度示蹤方法中，分布式光纖溫度傳感系統(Distributed Fiber Optic Temperature Sensor System,簡稱DTS)比較引人關注，并且在國內外取得了一定的研究進展。Aufleger等提出了采用分布式光纖對土石堤防進行長期在線監測的構想，較全面地介紹了分布式光纖在水利工程中的應用，為后續研究指明了方向，奠定了基礎；Thiele和Artieres等將分布式光纖與水利工程中常用的防滲土工織物相結合，通過滲漏探測和應變監測相結合的方式來進行結構破壞的定位和早期預警；Nikles和Mishra等對基于DTS的油氣管道滲漏監測方法進行了研究，并采用工程實例驗證了方法的效果；Harvie等對基于DTS的尾礦壩滲流監測方法進行了試驗研究；Vogt等通過分布式光纖測溫數據獲得高精度垂直溫度分布剖面，采用動力諧波分析方法對溫度監測數據進行處理，進而對河流補給地下水滲流流速進行估算；Beck等采用兩個大比例尺試驗研究和某堤壩的現場監測數據分析結果，對基于DTS的堤壩滲流和管涌監測方法進行了介紹。在國內，孫東亞等撰文對基于DTS的土石壩滲漏監測的一些國外理論和試驗研究成果進行了介紹。李端有等分析了分布式光纖測溫方法在長江堤防滲漏監測中應用的可行性。魏德榮和秦一濤等介紹了DTS在混凝土面板堆石壩周邊縫滲漏定位監測的應用情況。肖衡林等撰文對基于DTS的滲流監測的一些國外理論和試驗研究成果進行了介紹。

目前，DTS已被嘗試應用于貴州三板溪水電站面板壩、浙江桐柏水電站面板壩、廣東長調水電站水電站面板壩、桂林思安江混凝土面板壩等多個面板壩工程的滲流監測中。雖然分布式光纖溫度傳感技術在土石堤防監測取得了一定的成果，但也存在了不少問題，例如，針對滲流量較小因與周圍巖土體溫差較小而無法監測到，測量精度易受環境溫差的影響等。因而，目前分布式光纖溫度傳感技術只能適用于溫差較大、流速較大的滲流場監測，還不能滿足所有滲流場的監測。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測平臺，解決現有砂性土滲流量監測平臺不適用于流速較小的滲流場監測的問題。

本發明采用的技術方案是，一種基于Si-DTS的砂性土滲流量監測平臺，包括加熱系統、滲流系統和分布式光纖測溫系統，加熱系統包括可產生熱量的硅橡膠加熱帶和為硅橡膠加熱帶供電的交流電源；

其中，滲流系統包括模型管和為模型管內砂性土提供滲流的供水系統；

分布式光纖測溫系統包括測溫光纜、與測溫光纜依次連接的DTS解調儀和分布式光纖測溫主控機，測溫光纜纏繞在PVC管外壁上，硅橡膠加熱帶纏繞在測溫光纜外側，組成測管，分布式光纖測溫主控機用于采集和分析感溫光纖相應的位置和溫度信息。

本發明的技術特征還在于，