温度示踪法渗流监测技术在长江堤防渗流监测中的应用初探

介绍了水工建筑物中的温度示踪法渗流监测技术的背景和发展过程 ,针对长江中下游堤防的特点及其渗流控制的需要 ,研究了这一技术的最新发展——分布式光纤测温技术在长江堤防渗流监测中应用的可行性。

综合示踪法在岩溶水库渗漏探测中的应用

自蓄水以来,小排吾水库渗漏问题就一直存在,虽经建库初期的坝内铺盖和多次除险加固,近坝库区及库底岩溶渗漏问题依然存在,且日趋严重。为解决这一问题,采用温度法、流场法、自然电场法三种示踪法对该水库岩溶渗漏进行了探测,并依据探测结果对水库进行防渗处理,效果显著。可见,综合示踪法可更准确、有效地探测出岩溶水库的渗流通道。

基于热效应的涉水混凝土工程裂缝监测方法

相比于常规混凝土结构,水下混凝土结构开裂对结构安全具有更加恶劣的影响,准确、及时地监测裂缝的发生发展过程,对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。本文基于流体–热源–裂缝的热效应耦合作用,提出水下混凝土结构裂缝监测的温度示踪法,并设计3种裂缝监测方案,分别采用监测管–多孔套管组件、监测管–空心套管组件和监测管–灌水管组件实现开裂信息与开裂部位热力学信息的转换。其中:前两种监测方案主要利用热传导原理,使开裂后裂缝周围介质的热力学参数发生改变,从而改变热量传递规律;第3种方案主要利用对流传热原理,通过灌水使裂缝截面产生对流传热效应,从而提高传热速度。针对上述3种监测方案,分别制作了混凝土梁试件,采用光纤光栅温度传感器和陶瓷加热管组成的传感加热单元开展了瞬态传热模型试验,根据热源降温曲线的分段特征,定义了反映热源降温速度的判别指标,利用该指标进行裂缝的识别,并对3种方案的裂缝识别效果进行分析和对比。结果表明:3种监测方案均能很好地判断是否有裂缝产生;在裂缝定位方面,方案3效果更好;在裂缝宽度定量识别方面,方案1无法识别裂缝宽度,方案2仅可在流动水环境中识别裂缝宽度,方案3可根据渗漏流量识别裂缝宽度。

基于温度示踪原理的水库渗漏探测研究

土石坝工程的渗漏问题一直受到关注,为了有效治理土石坝渗漏,首先必须查明其渗漏的形式、位置、渗漏强度以及渗漏范围,因此长期以来,土石渗漏探测研究已经成为水利工程和岩土工程的一个重要研究课题。文章以某水电站工程为例,采用温度示踪法,对探测区域的地下水渗漏水来源、渗漏通道等问题进行了研究,确定了渗漏水的补给源,对坝体渗流分布状况进行了评估,相关研究方法可为类似工程提供参考。

不同时期止水帷幕渗漏检测方法探究

地下建筑的施工需要做好防渗工作,可通过两种方法判断止水帷幕是否存在渗漏通道。在浇筑混凝土早期,如果止水帷幕产生裂缝,由于混凝土温度还处于较高状态,当发生渗漏时,水会带走混凝土的大量热量,导致局部混凝土温度降低,通过温度场的异常可以准确探测出止水帷幕的渗漏通道。在混凝土水化热放热结束后,由温差产生的检测渗漏优势变弱,同一深度的止水帷幕的温度趋于一致,且与周围土壤环境的温差较小,这时可采用高密度电法检测是否发生渗漏。地下水通常天然含有钾、钠、镁、钙、氯、硫酸根和碳酸氢根7种离子,当止水帷幕发生渗漏时,由于渗流处水的流动,电导值较未发生渗漏处低,有明显的电性差异。

基于光纤布拉格光栅传感技术的混凝土面板堆石坝渗漏监测模型

面板开裂导致渗漏是混凝土面板堆石坝最常见的病害之一,严重时甚至会引起溃坝事故。为了准确定位混凝土面板渗漏位置,提出了基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的点热源(PHS)渗漏监测方法,利用点热源(PHS)在垫层中的降温特性来进行面板渗漏监测。为验证该方法的有效性,设计了混凝土面板堆石坝渗漏监测的模型试验,考虑渗漏通道位置、数量及蓄水水位影响,分别开展了六种不同工况下的渗漏监测试验,根据PHS的降温时程曲线定义渗漏判别指标,然后利用判别指标的分布定位面板渗漏位置。试验结果表明:越靠近面板渗漏位置,得到的判别指标变化越显著,对于渗漏更为敏感。通过相邻FBG监测结果能够确定渗漏发生的范围。识别结果与实际渗漏状态吻合,验证了该方法的可行性。

低NO_x旋流燃烧器一、二次风混合特性分析

在设计的新型低NOx旋流燃烧器中,采用温度示踪法研究一、二次风的混合情况。通过分析冷态煤粉浓度的分布及煤粉高浓度区域面积的大小,得到:中心管扩角越小,二次风混入越晚,冷态高煤粉浓度区域面积越大;一次风率为0.2、一次风速为15m/s、直流二次风速为25m/s时冷态高煤粉浓度区域面积较大,有利于降低NOx的生成;内二次风旋流开度减小较外二次风旋流开度减小对冷态高煤粉浓度区域面积的影响大;内旋流强度为1.35、外旋流强度为1.56为最佳的试验工况。

光纤光栅-水暖循环集成系统监测渗流的试验研究

为了解决土石坝渗流常规监测手段空间不连续、效率低等缺陷,基于温度示踪法中的加热法,提出了将光纤光栅温度传感系统与水暖循环供热系统相结合的新型监测体系。该集成系统采用锅炉作为加热设备,热水通过分集水器分配到各条供暖管路进行循环加热,光纤光栅温度传感器预埋在供暖管内测量管道内热水的温度,根据温度场与渗流场的相关性间接获得渗流状态。基于牛顿冷却定律,提出根据管路降温曲线拟合出系数ζv并将其作为判别指标识别渗漏状态的新方法。建立了集中渗漏的试验模型,考虑了渗漏通道的位置、数量及渗漏强度等影响因素进行多工况试验,试验结果表明:降温阶段的温度实测数据与按牛顿冷却定律确定的温度变化数学模型基本相符,采用ζv作为判别指标能很好地进行渗漏的定位,其量值与渗漏强度定性相符。因此,本文提出的渗流监测系统及渗流状态识别方法是有效的。

毛乌素湖盆滩地湖水与地下水交互作用分析

湖水与地下水交互作用对于水资源合理开发与利用有着重要意义。基于温度示踪的原理,采用解析法、数值法2种方法,分析了湖床底部埋深0~0.4 m湖水与浅层地下水交互关系,并与水动力学方法进行了对比。结果表明,2018年5月20日至28日,湖水与地下水之间的垂向渗流速度为2×10^(-7)~1×10^(-6) m/s,且在埋深0.4 m时大于埋深0.2 m处。降水会对解析法的结果造成一定影响,0.4 m处受到降雨影响表现为一定的滞后性。无降雨干扰情况下,数值法与水动力学方法估算结果较为吻合,且3种方法的计算结果处于同一数量级。同时,湖床沉积物体积热容和孔隙度2种参数对计算结果影响较大。在半干旱地区湖水与地下水交互研究中,数据较完备时,数值模拟法是更好的选择。

白洋淀湖岸带地表水与地下水垂向交换研究

地表水与地下水相互转化关系一直是水文地质研究的热点问题。以往研究更多关注河流的河岸带,但对于相对静止水体—湖泊的湖岸带研究相对偏少。选择白洋淀湖岸带作为研究对象,在周边湖岸带系统部署水位、水温监测系统,采用温度示踪法,开展白洋淀湖岸带区域的地表水与地下水垂向交换量化研究。同时,结合达西定律,间接反演获取垂向渗透系数,系统总结出一套联合利用温度示踪法和达西定律定量研究湿地垂向水交换的方法。结果表明,白洋淀湖岸带以地表水渗漏补给地下水为主,其垂向交换流速可达0.2~1.1 cm/d,沉积岩性主要为粉质黏土、粉土及粉细砂,垂向渗透系数为0.038~0.912 m/d。研究结果可为制定白洋淀湿地补水方案和生态环境保护措施提供基础数据支撑。

点热源渗流监测系统影响因素的试验研究

温度示踪法是渗流监测的重要手段。该文基于能消除渗流方向影响的点热源渗流监测系统,选取传感-加热单元的集成方式、监测管几何尺寸、加热电压、加热时长4个因素进行了对比试验,研究各类因素对点热源渗流监测系统监测效果的影响。结果表明:该文所采用的两种传感-加热单元集成方式均能获得较好的监测结果;监测管几何尺寸对监测结果影响较大,监测管与传感-加热单元的间隙越大,监测效果越差;加热电压和加热时长对监测结果几乎没有影响。试验结果有助于提高渗流监测精度,从而有效预防工程事故的发生。