分布式温度感测技术在金坛地区地层导热性能评价中的应用

为了确定常州市金坛地区地下热物性系数,为浅层地热能的开发提供理论依据,基于线热源理论将分布式温度感测技术(distributed temperature sensing,DTS)与现场热响应技术(thermal response test,TRT)相结合,利用分布式热响应试验(distributed thermal response test,DTRT)及主动加热光纤的热响应试验(active heating optical fiber thermal response test,ATRT),对该地区不同深度地层的导热系数进行了监测计算和分析评价,并比较了不同技术的监测结果。试验结果表明:基于DTS技术的DTRT相比于传统TRT,可以实现各土层导热系数的分布式测试;ATRT计算得出的各层导热系数分布趋势与DTRT趋势大体相同,证明了将ATRT应用到导热系数的测试中的可行性。并且,相比TRT和DTRT,ATRT耗时更短耗能更低的优势,这也使得ATRT技术在地温场监测中具有较大的潜力。

基于蒸发增强型DTS技术的管道常温液体渗漏监测试验研究

管道渗漏的实时监测和渗漏点的精准定位对保障排水管道安全运行具有重要作用。为了弥补常规管道渗漏监测方法存在的不足,基于分布式温度感测技术,在蒸发式湿度测量原理的基础上提出了一种蒸发增强型分布式温度传感(EEDTS)监测法。通过室内试验研究了EEDTS光缆对管道常温液体渗漏监测的可行性,并探究了风速和湿度对监测结果的影响。试验结果表明:采用EEDTS法监测管道渗漏具有良好的可行性,当环境湿度为38%RH~73.9%RH时,实测温差为2.46~5.13℃,且风速大的环境形成的温差会更大,更有利于管道渗漏的识别。该方法简单易行,具有体积小、抗电磁干扰、分布式、实时监测等优点,为管道常温液体渗漏的监测提供了新的思路。

基于Si-DTS的砂性土渗流量监测试验研究

为了改善分布式光纤在监测砂性土渗流时存在的对周围土体温差较小、渗流量较小的地方无法监测,以及测量精度低等不足,提出了一种基于硅橡胶加热光缆的分布式温度光纤感测技术(Si-DTS)。首先分析了该监测方法的基本原理;然后,设计了砂性土渗流模拟试验装置,并对砂性土中不同渗流量下的渗流场进行了室内试验。通过试验确定了Si-DTS实测温度与渗流量之间存在的线性关系,证明了采用硅橡胶加热光缆能够有效地提高DTS监测的敏感性,可实现结构渗流量的分布式监测。后续又设计了模拟渗流装置以及监测方案,对砂性土中不同渗流量进行了模拟试验研究,得到了温度介值与渗流量之间的相关性。最终,提出了砂性土中渗流量定量监测的方法。