基于分布式光纤温度传感技术的渗漏监测模型试验研究

【摘要】：渗漏问题一直是影响大坝安全的重要因素。对渗漏进行监测是保证大坝,水库与渠道等正常安全运营的重要工作。渗漏监测不仅包括对渗漏是否发生的判断,还包括对渗漏位置的准确定位、渗漏发生的路径以及渗漏速度的大小。由于大坝结构复杂,体积也相当庞大,导致渗漏监测工作的开展复杂而有难度。分布式光纤温度传感系统监测渗流方法的出现,为大坝渗流监测开辟了新的方向,这种分布式监测使得对整个坝体的渗漏进行整体、全面、精确的监测成为一种可能。纵观国内外现状,分布式光纤温度传感器在渗漏监测方面虽刚刚起步,但已出色的展示了其在渗漏监测领域的优势。但目前基于分布式光纤温度传感技术监测渗漏的研究大都停留在定性阶段,即通过监测温度异常来判断渗漏位置,对于渗漏速度的监测方面还不成熟,监测所涉及的相关问题还有待解决。基于对分布式光纤温度监测渗漏理论的研究,本文从监测的基本原理出发,设计了分布式光纤温度传感系统监测渗漏的模型试验,根据实际情况,设计了试验模式,开展了相应的模型试验,得出了一些有用的结论。 本文主要研究内容包括: (1)系统性地总结了大坝渗漏监测的主要方法,对这些方法的应用和优缺点进行了总结。对光纤光栅温度传感系统和分布式光纤温度传感系统监测技术着重进行了比较。 (2)设计了试验模型,并针对试验内容与目的设计了试验方案。详细讨论了试验过程与步骤,对试验所需的仪器设备、介质性质等进行了介绍。 (3)编制了程序对海量数据进行了提取与整理。并通过准备试验,确定了加热功率范围。 (4)研究了不同介质对光纤温升的影响,通过分析发现:在不同介质中,光纤所监测的温度都是随着加热功率的增大而升高,但幅度不一样,三者温升大小为别是:砾石粘土细沙。 (5)研究了含水量对光纤温升的影响,通过研究发现:介质中光纤温升随着介质含水量的增大而减小。在含水量较高而加热功率较低的情况下,温升曲线的波动性比较明显,因此在试验中尽量选取较高的加热功率。 (6)研究了导热系数对光纤温升的影响规律。通过研究可知:温升随着导热系数的增大而减小,但不满足直线关系。 (7)利用模型模拟大坝渗漏,研究了渗漏速度对光纤温升的影响,光纤温升增大的幅度随着流速的增大而减小。其中,粘土温升的减小幅度比较大,细砂次之,砾石的减小幅度最小。