堤防光纤感知系统建立与汛期应急监控

汛期堤防安全关系到人民的生命和财产安危与社会稳定,而不断提高汛期堤防应急监控水平是减轻洪涝灾害的必然途径。本文对现有堤防的相关监测技术进行了评述,在此基础上,结合作者20余年在地质与岩土工程光纤监测理论研究、技术研发和堤防监控应用实践,梳理了汛期堤防的应急光纤监控内容;介绍了基于3Ds的分布式光纤感测技术的堤防监控原理与最新进展;构建了汛期堤防应急光纤感知系统;重点介绍了汛期堤防水位、渗流、侵蚀和形变等分布式光纤监控技术,并指出了今后的研发方向和目标,以期为我国的汛期堤防应急防控提供一个新的监控思路与技术手段。

地质雷达在北京市凉水河干流堤防隐患探测中的应用

地质雷达操作简单,探测速度快,精度高,结果较准确可靠,可作为堤防隐患探测的有效手段。介绍了地质雷达在北京市凉水河干流堤防隐患探测中的应用,主要探测堤防是否存在洞穴、裂缝、松散体、高含砂层、砂砾石层及渗漏等异常,并查明异常所在位置、走向、大小、埋深等基本情况,以便采取有效措施消除堤防安全隐患,确保堤防安全运行。

堤防险情演化机制与隐患快速探测及应急抢险技术装备

中国洪涝灾害问题突出,防洪减灾关系人民生命财产安全和社会稳定。堤防工程是中国防洪体系的重要基础,具有线路长、隐患多、险情频发等特点。目前,对堤防抢险仍然以人海战术为主,抢险效率低,其主要原因是对堤防险情演化机理认识不够系统,缺乏高精度的堤防隐患探测抢险技术与装备,抢险技术装备化程度不高,难以应用抢险实际。“十三五”国家重点研发计划项目“堤防险情演化机制与隐患快速探测及应急抢险技术装备”以长江、黄河、松花江等流域典型堤防工程为依托,以提高堤防工程防御能力为目标,以提高堤防隐患探测精度和应急抢险效率为关键突破点,在堤防工程安全分类、典型堤防险情演化机理、堤防工程安全运行风险评价理论、智能化监测与信息化预警、堤防隐患快速探测和应急抢险技术装备等方面取得一系列创新成果,社会和经济效益显著,应用前景广阔,为中国堤防防灾能力提升提供系统技术支撑,具有重要意义。

电阻率成像技术在沁河大堤隐患探测中的应用

利用高密度电法仪,采用施龙贝格装置对沁河大堤某合同段进行了电阻率CT探测。坝体内的破碎、沉降、裂缝以及洞穴等隐患部位有均匀清晰的反映。江河大坝是其流域地区人民生命财产安全的保障,是关系到国泰民安的大事。对沁河大堤的隐患探测具有重要价值和意义。以电阻率成像法的运用,使得解释工作更加方便与直观,并具有较好的实用性、有效性和可操作性。

堤防工程地质勘察中的若干问题

在执行《堤防工程地质勘察规程》以下简称《规程》时，怎样做到原则性与灵活性的准确把握，如何处理《规程》中明显与工程实际不相符合的条款规定；堤防险情与隐患的分类；堤基工程地质分段分类方法；堤防勘察资料的整理等等，都值得深入讨论． 关于堤防工程地质分段分类的问题，一直是地质师们颇感难以照顾周全的焦点，对此我们进行了深入探讨．

黄河下游堤防存在问题研究

分析了黄河下游防洪体系中存在的问题,如临河坑塘、临河堤跟河、近堤洼地、近堤渠道、近堤水井等。指出近堤坑塘极易造成堤基渗漏和管涌,临河堤跟河极易导致顺堤行洪和滚河险情,近堤水井极易形成透水通道。根据先近后远、先深后浅、先背河后临河、先重点后一般的原则,提出解决问题的编制标准。

阵列地质雷达在黄河堤防隐患探测中的应用

为快速高效探测及精细化评估堤防隐患,开展了车载式阵列地质雷达堤防隐患探测技术研究。介绍了含有8个雷达天线的大型车载式阵列地质雷达系统对大范围、长里程的河道堤防堤身疏松、富水、裂缝、空洞塌陷等隐患快速地毯式全覆盖普查探测技术,同时论述了疏松、富水、裂缝等堤坝隐患的雷达回波特征及隐患评估方法。目前该技术已在黄河郑州花园口河段右岸大堤进行了18.2 km的初步探测应用,实践证明该技术工作效率高、工作方式便捷、劳动强度低、不破坏原有堤防,对堤防隐患消除、加固具有科学的指导价值。

综合物探技术在堤防隐患快速探测中的应用研究

堤防隐患快速探测是河道治理过程中,特别是防洪度汛期间,河道治理面临的典型工程问题。清河是北京北部的一条重要河道,其堤防工程修建年代较为久远,随着时间的推移,清河的堤防工程普遍存在老化失修等问题,急需对堤防全线开展隐患普查。为解决堤防隐患的快速探测问题,本研究结合清河流域堤防的特点,提出了不同阶段的技术路线,并采用三维探地雷达,地震映像,微动探测等物探技术,对清河上段治理区的堤防开展了系统性的隐患快速探测,完成了包括清河左堤沉降区在内的隐患区域快速探查,为堤防隐患快速探测提供了宝贵经验。

堤防工程险情探测与识别技术研究现状

针对堤防工程隐患特征及其破坏模式进行研究,通过大量搜集相关的基础理论及国内外参考文献,主要总结了管涌、溃坝等堤防典型隐患(险情)探测及险情识别技术的研究现状。对堤防工程隐患检测技术的常用方法如高密度电法、探地雷达成像技术、磁电法、瞬变电磁法、流场法等特点和适用性及其工程应用进行了分析,研究了基于专家经验法、事故树分析法、敏感性分析、神经网络、灰色理论以及人工智能等堤防典型险情识别技术相关理论及其工程实际应用。研究成果可对当前堤防工程隐患快速探测、险情识别存在的一些问题提供一些必要的理论基础,也可为未来将要开展的进一步研究提供参考。

黄河堤防险情调查分析

重点论述了黄河堤防险情发生的原因及特点。经历年对黄河大堤险点、险段统计,包括老口门、管涌、渗水、裂缝、堤身残缺、堤身缺口、顺堤行洪7项,其中渗水变形占险点总数的46%以上,这说明渗透变形问题是黄河堤防的首要问题。截止2002年,采用放淤固堤、修筑前后戗、垂直截渗墙、锥探灌浆等措施,前后两次所编列的113处堤防险点已基本消除完毕。黄河堤防出险情况呈逐年下降趋势,随着标准化堤防的建成,黄河堤防安全将进一步得到提高。

时移高密度电法在堤防隐患无损探测中的应用

堤防渗漏隐患是土质堤防主要危害之一,在缺少设计施工与历史沿革加固等资料的堤段,地球物理探测结果的解译缺少物性依据,易产生多解性甚至错误判断。本文将时移高密度电法应用到堤防结构性隐患探测中,通过正演模拟时移高密度电阻率法的探测效果,分析总结停水期与行水期不同水位下反演地电断面的电性特征与变化趋势,推断渗漏通道的位置与规模,为隐患排查提供依据,经实例验证,取得了理想的探测效果。

堤防管涌通道微弱磁场信号检测技术

渗流管涌是二元结构堤防最常见的破坏形式之一,高水位期准确查明堤防渗流通道对研究管涌演变规律和除险加固意义重大。基于此,提出堤防管涌通道微弱磁场信号检测技术,利用渗流水良导电性,向管涌口供人工电流,通过在堤防表面检测管涌通道导电回路产生的一次感应微弱磁场信号,快速判识管涌分布情况。采用数值计算分析管涌通道的弱磁场分布特征,针对微弱磁场信号检测难题,提出基于锁相放大法的弱磁信号提取方法和导线源同频干扰磁场校正方法,减少堤防起伏地形影响,增强微弱磁场信号能量。在鄱阳湖流域某堤防开展管涌探测现场试验,有效查明潜在管涌路径分布情况。该研究将有助于提高堤防管涌通道探测准确性,实现管涌险情的早发现早治理,为管涌险情应急处置提供技术支撑。

堤防渗漏通道弱磁探测技术及其磁场分布特征

渗流管涌是堤防最常见的破坏形式之一,高水位期准确探明渗漏通道分布对堤防除险加固意义重大。利用渗漏水良导电性,提出通过向漏水口供人工电流,观测渗漏通道导电回路产生的一次感应微弱磁场能量查找渗漏通道的方法,称为渗漏通道弱磁探测法。基于室内物性参数试验和正演计算,分析堤防土体导电性随含水率的变化趋势,揭示不同形态渗漏通道的弱磁场空间分布特征;系统总结弱磁场强度、电流密度随渗漏通道埋深、电导率的变化规律。物理模型试验结果表明弱磁探测法能有效查明渗漏通道的空间分布形态,具有效率高、无接地电极、抗干扰性强等优势。该技术将对促进堤防渗漏隐患探测技术的发展具有重要科学意义和实用价值。

综合物探技术在复杂土质堤防隐患探测中的应用

在堤防隐患探测中,地球物理方法具有快速、经济、无损等优点,但因堤防工程结构复杂以及隐患的分布和类型复杂多变,常用的单一物探方法都有其局限性与不足之处,无法全面解决堤防探测中的隐患分布问题。以黄河下游某堤防工程的隐患探测为例,综合应用地质雷达法、高密度电法和面波法等综合物探方法进行隐患探测结果表明,不同方法之间互为补充,可较为全面地解决堤防探测中隐患的特性和分布问题。

分淮入沂松散复杂堤防隐患探测技术研究

为确保分淮入沂堤防运行安全,对堤防进行隐患探测,但由于该段堤防地质结构复杂,探测干扰源多,探测难度大。本工程在试验段进行了5种不同物探方法探测,根据探测成果,研究分析各种物探方法在复杂堤防隐患探测工作中的适用性和局限性,并采用静力触探法结合钻孔取土、土工试验和注水试验对探测成果进行综合验证。通过研究分析创新性地提出了一套经济实用、高效准确的针对复杂堤防隐患的综合物探技术,并对全线堤防成功进行探测,获得良好的应用效果。该成果的提出为工程全线探测作业提供了指导性成果,并为以后类似复杂堤防隐患探测工作提供可借鉴的经验。

华盛电厂灰渣库围堤溃堤隐患的产生及防治措施

本灰渣库围堤溃堤隐患的产生主要与勘察、设计、施工、操作、管理等五个方面的因素有关,加强操作、管理制度建设,实施堤内脚前抽槽换基,完善堤身断面、堤身锥探灌浆、附属建筑物维修保养等措施是预防和治理溃堤隐患的有效措施。

堤防隐患时移高密度电法探测技术探究

针对堤防隐患的低可探性和汛期转换的时变性,对我国堤防隐患探测技术和仪器的发展现状及特点进行了总结分析,指出当前堤防隐患探测所面临的难题,提出从隐患探测到动态时移、连续、信息化的探测思路。以时移高密度电阻率法为例,从测线布设、工作点距及工作参数等方面研究阵列式空间观测系统,此外还对多通道智能化数据采集工作方式、数据远程网络传输与监控、GPU并行时移反演成像方法等进行了探究。结合实例,对高密度电法时移动态探测思路及方法的有效性、可行性进行了分析,期望实现堤防隐患探测从查找地质缺陷发展到对隐患致灾过程的时移动态追踪、分析与预警。

浅谈堤坝工程隐患除险加固技术

堤坝工程质量隐患的类型、位置及严重程度都是极其复杂的。为了有效彻底地达到除险加固的目的,选择合理的加固方法进行针对性地除险加固,并检验加固效果。

地质雷达在堤坝渗漏隐患探测中的应用

地质雷达技术是一种无损探测技术,可以利用电磁波在地下的反射和折射,探测地下的结构、岩层、土壤和地下水等信息。基于地质雷达探测方法,通过布置合理的探测测线,查明探测区域内与渗漏有关的土体不均匀沉降、不密实和脱空异常分布情况,最大探测深度不小于9m。地质雷达隐患探测的范围与圈定的范围基本一致,具有一定的精准性,可以在相似的工程中加以应用。

综合物探法在城市堤防渗漏隐患探测中的应用

为了查明城市堤防渗漏隐患分布,本文采用高密度电法和探地雷达法的综合物探技术对城市堤防隐患探测进行了可行性研究,分析了两种方法在复杂的城市环境中的探测优势,对出现渗漏险情的南河堤防进行隐患探测,成功探明了堤防渗漏隐患的位置和埋深。两种物探方法可相互补充、相互参照,克服单一方法的局限性,提高探测的准确性,是城市堤防渗漏隐患探测的一种有效方法。