多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置，包括加熱系統(tǒng)（1）、分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)（2）、埋設有監(jiān)測光纖的多孔介質結構體模型槽（3）和出水系統(tǒng)（4）；所述加熱系統(tǒng)（1）、分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)（2）和出水系統(tǒng)（4）分別與所述多孔介質結構體模型槽（3）連接。本實用新型突破常規(guī)的光纖滲流監(jiān)測方法中監(jiān)測周期為整個光纜加熱的溫升周期，準確定位了滲流流速同平均導熱系數的線性相關性，監(jiān)測精度得到可靠保證。
【專利說明】多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置及方法。
【背景技術】
[0002]中央關于水利建設的一號文件，加快了我國水利事業(yè)的建設步伐，我國的土石堤壩工程面臨的主要問題有滲漏、管涌、坍塌、裂縫、滑坡、護坡破壞、沖刷空蝕等。滲漏是影響堤壩安全的一個重要因素，若滲漏隱患發(fā)現的不及時、滲控措施不到位，極有可能引起滲透破壞和壩坡失穩(wěn)，嚴重影響工程安全，甚至導致堤壩潰決。據統(tǒng)計，土石壩工程中，超過三分之一的破壞是由于不同程度的滲漏以及滲漏衍生的各種問題所致；堤防潰決90%以上是由于滲漏破壞造成。
[0003]大量工程經驗表明，加強土石堤壩滲漏與滲透變形的實時定位和定量監(jiān)測，對保障工程的安全運行具有非常重要的意義，在對傳統(tǒng)監(jiān)測技術進行不斷完善和發(fā)展的同時，越來越多的新型技術被引入堤壩安全監(jiān)測領域，開展新技術在壩工領域中監(jiān)測原理和實現方法、技術等的研究，已成為一個熱點科研課題；相對于常規(guī)的點式監(jiān)測儀器的監(jiān)控盲區(qū)大、易造成測值的空間不連續(xù)及漏測，分布式光纖溫度傳感技術分布式、連續(xù)性地實時進行堤壩滲漏監(jiān)測測量已引起了工程界和學術界的高度關注，但是該技術在滲漏監(jiān)測應用方面的理論還不成熟，特別是目前尚未建立光纖加熱溫升同滲流流速、環(huán)境溫度、加熱功率之間定量關系模型，因此進行土石堤壩滲流流速光纖監(jiān)測理論研究和模型試驗具有重要的意義。

【發(fā)明內容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高效精確的多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置。
[0005]技術方案:本發(fā)明多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置，包括加熱系統(tǒng)、分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)、埋設有監(jiān)測光纖的多孔介質結構體模型槽和出水系統(tǒng)；所述加熱系統(tǒng)、分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)和出水系統(tǒng)分別與所述多孔介質結構體模型槽連接。
[0006]所述加熱系統(tǒng)為主要由交流電源、調壓器和負載發(fā)熱電阻絲組成的并聯電路，通過負載發(fā)熱電阻絲對監(jiān)測光纖加熱，通過調壓器控制電壓從而控制加熱功率。
[0007]所述分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)包括分布式光纖測溫主機和線性多模感溫光纜，所述分布式光纖測溫主機通過脈沖激光設備與所述線性多模感溫光纜相連并輸出光脈沖；所述線性多模感溫光纜的尾部與光纖連接器相連。
[0008]所述出水系統(tǒng)包括水箱、流速控制閥、水泵及循環(huán)水池；所述水箱的位置高于所述循環(huán)水池，所述水箱的水位線上部通過溢流管與所述循環(huán)水池連接；所述循環(huán)水池通過水泵將水輸送到水箱中；所述水箱底部通過管道與所述多孔介質結構體模型槽連接；所述流速控制閥分別設置在水箱與所述多孔介質結構體模型槽和循環(huán)水池之間的管道上。
[0009]多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗方法，包括如下步驟:[0010](I)構建埋設有監(jiān)測光纖的多孔介質結構體模型槽?；诓煌囼炓?，根據具體設計搭建帶監(jiān)測光纖的多孔介質結構體模型槽。
[0011](2)調整出水系統(tǒng)以形成均勻穩(wěn)定滲流場。將出水系統(tǒng)閥門調節(jié)到某一確定位置，后持續(xù)監(jiān)測出水系統(tǒng)的出流量，待出流量穩(wěn)定時，認為均勻穩(wěn)定滲流場已經形成。
[0012](3)基于分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)對埋設于模型槽中的監(jiān)測光纖進行溫度監(jiān)測；拉曼散射和布里淵散射對溫度均有敏感性，可以用來測量溫度，考慮到布里淵散射受應力等其他因素影響較大，故主要采用拉曼散射對溫度進行測。通過斯托克斯光與反斯托克斯光計算出溫度值:
【權利要求】
1.一種多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置，其特征在于:包括加熱系統(tǒng)(I)、分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(2)、埋設有監(jiān)測光纖的多孔介質結構體模型槽(3)和出水系統(tǒng)(4)；所述加熱系統(tǒng)(I)、分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(2)和出水系統(tǒng)(4)分別與所述多孔介質結構體模型槽(3)連接。
2.根據權利要求1所述的多孔介質結構體滲流流速監(jiān)測試驗裝置，其特征在于: 所述加熱系統(tǒng)為主要由交流電源(9)、調壓器(10)和負載發(fā)熱電阻絲(11)組成的并聯電路，通過負載發(fā)熱電阻絲(11)對監(jiān)測光纖加熱，通過調壓器(10)控制電壓從而控制加熱功率; 所述分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)包括分布式光纖測溫主機和線性多模感溫光纜，所述分布式光纖測溫主機通過脈沖激光設備與所述線性多模感溫光纜相連并輸出光脈沖；所述線性多模感溫光纜的尾部與光纖連接器相連； 所述出水系統(tǒng)包括水箱(5)、流速控制閥(6)、水泵(7)及循環(huán)水池(8);所述水箱(5)的位置高于所述循環(huán)水池(8)，所述水箱(5)的水位線上部通過溢流管與所述循環(huán)水池(8)連接；所述循環(huán)水池(8)通過水泵(7)將水輸送到水箱(5)中；所述水箱(5)底部通過管道與所述多孔介質結構體模型槽(3)連接；所述流速控制閥(6)分別設置在水箱(5)與所述多孔介質結構體模型槽(3)和循環(huán)水池(8)之間的管道上。
【文檔編號】G01P5/26GK203396784SQ201320430347
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】蘇懷智, 崔書生, 楊孟, 歐斌, 房彬 申請人:河海大學