[发明专利]一种基于Si-DTS的砂性土渗流量监测平台

说明书

本发明公开了一种基于Si‑DTS的砂性土渗流量监测平台，包括加热系统、渗流系统和分布式光纤测温系统，加热系统包括硅橡胶加热带和供电的交流电源，渗流系统包括模型管和为模型管内砂性土提供渗流的供水系统，分布式光纤测温系统包括测温光缆、与测温光缆依次连接的DTS解调仪和分布式光纤测温主控机，测温光缆缠绕在PVC管外壁上，硅橡胶加热带缠绕在测温光缆外侧，组成测管，分布式光纤测温主控机用于采集和分析感温光纤相应的位置和温度信息。本发明通过加热系统、渗流系统和分布式光纤测温系统测试砂性土中测管的温度介值与渗流量的相对关系，进而获得所测砂性土内部渗流场的渗流量，操作简单，准确度高。

技术领域

本发明属于砂性土渗流灾害防治领域，具体涉及一种基于Si-DTS的砂性土渗流量监测平台。

背景技术

对于土石坝、土石堤防等土石结构的安全监测，渗流是最重要的监测内容之一。土石结构的渗流监测主要包括渗透压力、渗流量等项目。传统的土石结构渗流监测系统主要由测量渗透压力的渗压计(或测压管)与测量渗流量的量水堰组成。

近年来的研究发现，温度可以持续通过介质进行传递，这就从而为结构渗流量的监测提供了一个新的温度量。在各种渗流监测的温度示踪方法中，分布式光纤温度传感系统(Distributed Fiber Optic Temperature Sensor System,简称DTS)比较引人关注，并且在国内外取得了一定的研究进展。Aufleger等提出了采用分布式光纤对土石堤防进行长期在线监测的构想，较全面地介绍了分布式光纤在水利工程中的应用，为后续研究指明了方向，奠定了基础；Thiele和Artieres等将分布式光纤与水利工程中常用的防渗土工织物相结合，通过渗漏探测和应变监测相结合的方式来进行结构破坏的定位和早期预警；Nikles和Mishra等对基于DTS的油气管道渗漏监测方法进行了研究，并采用工程实例验证了方法的效果；Harvie等对基于DTS的尾矿坝渗流监测方法进行了试验研究；Vogt等通过分布式光纤测温数据获得高精度垂直温度分布剖面，采用动力谐波分析方法对温度监测数据进行处理，进而对河流补给地下水渗流流速进行估算；Beck等采用两个大比例尺试验研究和某堤坝的现场监测数据分析结果，对基于DTS的堤坝渗流和管涌监测方法进行了介绍。在国内，孙东亚等撰文对基于DTS的土石坝渗漏监测的一些国外理论和试验研究成果进行了介绍。李端有等分析了分布式光纤测温方法在长江堤防渗漏监测中应用的可行性。魏德荣和秦一涛等介绍了DTS在混凝土面板堆石坝周边缝渗漏定位监测的应用情况。肖衡林等撰文对基于DTS的渗流监测的一些国外理论和试验研究成果进行了介绍。

目前，DTS已被尝试应用于贵州三板溪水电站面板坝、浙江桐柏水电站面板坝、广东长调水电站水电站面板坝、桂林思安江混凝土面板坝等多个面板坝工程的渗流监测中。虽然分布式光纤温度传感技术在土石堤防监测取得了一定的成果，但也存在了不少问题，例如，针对渗流量较小因与周围岩土体温差较小而无法监测到，测量精度易受环境温差的影响等。因而，目前分布式光纤温度传感技术只能适用于温差较大、流速较大的渗流场监测，还不能满足所有渗流场的监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Si-DTS的砂性土渗流量监测平台，解决现有砂性土渗流量监测平台不适用于流速较小的渗流场监测的问题。

本发明采用的技术方案是，一种基于Si-DTS的砂性土渗流量监测平台，包括加热系统、渗流系统和分布式光纤测温系统，加热系统包括可产生热量的硅橡胶加热带和为硅橡胶加热带供电的交流电源；

其中，渗流系统包括模型管和为模型管内砂性土提供渗流的供水系统；

分布式光纤测温系统包括测温光缆、与测温光缆依次连接的DTS解调仪和分布式光纤测温主控机，测温光缆缠绕在PVC管外壁上，硅橡胶加热带缠绕在测温光缆外侧，组成测管，分布式光纤测温主控机用于采集和分析感温光纤相应的位置和温度信息。

本发明的技术特征还在于，