区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，包括槽体，该槽体中设置挡水隔板而将槽体内划分为第一空间和第二空间，该第二空间中铺设有透水层(42)，该透水层(42)中布设有压力传感器，该透水层(42)上铺设有不透水层，该不透水层中布设有分布式光纤传感器、加热单元、温度传感器，该第二空间上方设置模拟降雨机构，该第一空间中铺设有透水层(41)，该透水层(41)上注入水，水可由该透水层(41)、透水层(42)渗入该不透水层。本实用新型专利技术可有效区别降雨入渗环境与降雨入渗、渗透破坏两种环境条件，为不同堤防工程的渗漏监测提供数据依据，进而实现不同堤防工程的有效监控和及时预警。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，属于水利水电工程

技术介绍
堤防是防御洪水泛滥，保护居民和工农业生产的主要措施。由于大多数堤防沿天然河岸修建，普遍存在堤防基础的渗流问题，渗透破坏是河流堤防中的主要破坏形式之一，必须采取渗流控制措施加以控制。不同地区的堤防，受地质条件、环境温度、降雨量等多项因素的影响，渗流条件不同，渗透破坏的机理、过程和结果也不相同，因此，堤防工程必须进行渗漏监测，以通过有效的渗流控制措施降低渗透破坏，保护堤防安全。近年来，分布式光纤监测技术在大坝安全监测领域发展迅速，该技术具有空间分辨率高，光纤布设沿线几乎不存在监测盲点、光纤材料不易受电磁干扰、监测空间距离长、结构简单、定制方便、长期可靠有效性、维护成本低等优势，能够实现时间、空间上的连续测量，特别适于进行渗漏连续监测。实际堤防工程在汛期有可能同时遭遇强降雨和下游坝脚渗透破坏的现象，给利用分布式光纤传感器进行渗透破坏的监测带来了困难，强降雨引发的降雨入渗会干扰预警工作，造成误报、漏报。如何利用分布式光纤传感器区别监测降雨入渗、渗透破坏以及二者共同作用对堤坝的影响，是工程中亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述原因，本技术的目的在于提供一种区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，该实验装置能够模拟堤防地质条件、降雨等环境条件，利用分布式光纤传感器分别进行降雨入渗、渗透破坏监测实验，还可同时进行降雨入渗与渗透破坏监测实验，有效区别不同的环境条件，实现堤防工程的有效监控和及时预警。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，包括槽体，该槽体中设置挡水隔板而将槽体内划分为第一空间和第二空间，该第二空间中铺设有透水层42，该透水层42中布设有压力传感器，该透水层42上铺设有不透水层，该不透水层中布设有分布式光纤传感器、加热单元、温度传感器，该第二空间上方设置模拟降雨机构，该第一空间中铺设有透水层41，该透水层41上注入水，水可由该透水层41、透水层42渗入该不透水层。进一步的，所述透水层41、透水层42、不透水层的渗透系数和厚度根据堤防工程现场土样检测结果确定。所述挡水隔板于所述透水层42与不透水层交界的位置，沿水平向延伸出挡板，该挡板与所述槽体的侧壁通过一水平滤网相连接，该挡板与水平滤网的长度相等。所述挡水隔板与所述槽体底部通过滤网相连接。所述第二空间的槽体侧壁上设有阀门。所述模拟降雨机构包括台架、水箱、喷头，该台架架设于所述第二空间之上，该台架上方固定该水箱，下方固定该喷头，该水箱的出口端通过管道连通该喷头，该管道上安装有用于控制该水箱的出水量的控制阀。所述槽体由若干块有机玻璃利用粘接剂相互粘接而成，所述分布式光纤传感器于所述槽体的出线孔处采用环氧树脂封堵。本技术的优点是：本技术的区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，能够模拟不同堤防工程的堤防地质条件、降雨等环境条件，利用分布式光纤传感器分别进行降雨入渗或渗透破坏连续监测实验，同时进行降雨入渗与渗透破坏连续监测实验，得到不同实验条件下，各项物理参数与设定的阈值的关系，有效区别降雨入渗环境与降雨入渗、渗透破坏两种环境条件，为不同堤防工程的渗漏监测提供数据依据，进而实现不同堤防工程的有效监控和及时预警。附图说明图1是本技术的装置结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细的描述。如图1所示，本技术公开的区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，包括槽体1，槽体1中设置挡水隔板2而将槽体1内划分为第一空间100和第二空间200；第一空间100底部铺设有透水层41，透水层41上注入水16，形成上游水，通过调节上游水位，可使不透水层5内发生渗透破坏；第二空间200底部铺设有透水层42，透水层42中布设有MEMS压力传感器6，透水层42上方铺设有不透水层5，不透水层5中布设有光纤光栅温度计11，不透水层5中布设有分布式光纤传感器10、伴热电缆9，分布式光纤传感器10的一端连接光端盒，另一端接入DTS光纤测温仪(图中未示)；第二空间200上方设置模拟降雨机构，该模拟降雨机构包括台架15、水箱14、喷头12、控制阀13，台架15架设于第二空间之上，台架15上方固定水箱14，下方固定喷头12，水箱14的出口端通过管道连通喷头12，该管道上安装有用于控制水箱14的出水量的控制阀13。透水层41、透水层42、不透水层5，各自的渗透系数和厚度不同，渗透系数和厚度根据堤防工程现场土样检测结果确定。挡水隔板2于透水层42与不透水层5交界的位置、沿水平向延伸出挡板21，挡板21端部通过水平滤网7与槽体1侧壁连接，挡板21可以延长渗径，保证实验过程中垂直向渗透破坏在不透水层5内发生，水平滤网7可以防止透水层42土料与不透水层5土料相互掺混；为使装置单独进行降雨入渗实验，与同时进行降雨入渗、渗透破坏实验的环境条件下，实验结果更为准确，以有效区别不同的环境条件，挡板21与水平滤网7的长度相等。挡水隔板2与槽体1底部通过滤网3相连接，滤网3用于防止第一空间100的透水层41土料与第二空间200的透水层42土料相互掺混。为保证装置的可靠性和水密性，槽体1可由七块有机玻璃利用粘接剂相互粘接而成，分布式光纤传感器10于槽体1的出线孔处采用环氧树脂封堵。利用本技术的连续监测实验装置进行降雨入渗连续监测实验的过程是：1)堤防工程现场调研，获取土层特性参数，该土层特性参数包括现场土样检测得到的各项参数结果等，根据调研资料及土层特性参数，确定透水层和不透水层的渗透系数及厚度等参数；根据得到的土层特性参数，按照一定的土体粒径分布、土体密度，分别设定透水层和不透水层的厚度和渗透系数，按照行业标准(《土工试验方法标准》)进行土样的布置；2)在实验装置中铺设透水层、不透水层，同时设置、连接各仪器，3)实验装置布置、连接完成后，向槽体1内加水直至透水层41、42的土样达到饱和状态，通过控制阀门8使水面不漫过不透水层5和透水层42的交界面；4)通过调节模拟降雨机构的降雨量和雨水温度，调节伴热电缆9的加热温度，进行降雨入渗实验，实验过程中，记录并分析降雨入渗过程中，降水强度、雨水温度、伴热电缆的加热温度、降雨时长、不透水层的温度、透水层的孔隙水压力等各项参数与设定的入渗阈值的关系，为堤防工程的降雨入渗条件下的渗漏监测提供监控和预警依据；利用本技术的连续监测实验装置进行渗透破坏连续监测实验的过程是：在上述过程3)之后，向第一空间100中注入不同水位高程的水进行渗透实验，调节伴热电缆9的加热温度，通过分布式光纤传感器的感测结果，判断是否发生渗漏；当分布式光纤传感器的测温结果值等于小于设定的第一渗漏阈值时，判定发生渗漏，不透水层5内部发生渗透破坏，此时，记录水位高程、水温、伴热电缆的加热温度、不透水层5的温度值、透水层42的孔隙水压力值等参数，实验结束，分析各项参数与设定的第一渗漏阈值的关系，为堤防工程的渗漏监测提供监控和预警依据。利用本技术的连续监测实验装置，同时进行降雨入渗与渗透破坏连续监测实验的过程是：在前述过程3)之后，通过调节模拟降雨机构的降雨量和雨水温度，调节第一空间100中注入不同水本文档来自技高网...

【技术保护点】
区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，其特征在于，包括槽体，该槽体中设置挡水隔板而将槽体内划分为第一空间和第二空间，该第二空间中铺设有透水层(42)，该透水层(42)中布设有压力传感器，该透水层(42)上铺设有不透水层，该不透水层中布设有分布式光纤传感器、加热单元、温度传感器，该第二空间上方设置模拟降雨机构，该第一空间中铺设有透水层(41)，该透水层(41)上注入水，水可由该透水层(41)、透水层(42)渗入该不透水层。

【技术特征摘要】
1.区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，其特征在于，包括槽体，该槽体中设置挡水隔板而将槽体内划分为第一空间和第二空间，该第二空间中铺设有透水层(42)，该透水层(42)中布设有压力传感器，该透水层(42)上铺设有不透水层，该不透水层中布设有分布式光纤传感器、加热单元、温度传感器，该第二空间上方设置模拟降雨机构，该第一空间中铺设有透水层(41)，该透水层(41)上注入水，水可由该透水层(41)、透水层(42)渗入该不透水层。2.根据权利要求1所述的区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，其特征在于，所述透水层(41)、透水层(42)、不透水层的渗透系数和厚度根据堤防工程现场土样检测结果确定。3.根据权利要求2所述的区别降雨入渗与渗透破坏的连续监测实验装置，其特征在于，所述挡水隔板于所述透水层(42)与不透水层交界的位置，沿水平向延伸出挡板...

【专利技术属性】
技术研发人员：商峰，王波，朱新民，王远明，聂鼎，黄涛，李恩重，苏安双，吴志琴，高阳秋晔，张岩，刘伟，李玥，杨璐菲，赵丽娜，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11