基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构及方法技术

本发明专利技术提供了一种基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构及方法，结构包括静水压力传感器、总水压力传感器、高速光纤光栅解调仪，静水压力传感器、总水压力传感器分别通过光纤尾缆与高速光纤光栅解调仪连接；静水压力传感器安装在隧洞空腔内，安装方向垂直于水流方向，静水压力传感器通过卡箍和紧固件固定在空腔底部，空腔顶部自内向外设置有土丁布和网状钢罩；总水压力传感器安装在支架上，位于静水压力传感器上方，总水压力传感器透水石正对上游水流方向。本发明专利技术使用2支不同朝向，不同高度布置的FBG水压传感器，对总水头进行流速水头校正，消除了边界层、平板扰流等因素的影响，提高了传感器的监测精度。

Structure and method of dynamic water pressure monitoring of hydraulic tunnel based on velocity and head correction

The invention provides a dynamic water pressure monitoring structure and method of hydraulic tunnel based on flow rate and head correction, which includes hydrostatic pressure sensor, total water pressure sensor, high-speed fiber grating demodulator, hydrostatic pressure sensor and total water pressure sensor are respectively connected with high-speed fiber grating demodulator through fiber pigtail; hydrostatic pressure sensor is installed in the tunnel cavity, safe The installation direction is perpendicular to the water flow direction, and the hydrostatic pressure sensor is fixed at the bottom of the cavity through clamps and fasteners. The top of the cavity is provided with a puddle cloth and a mesh steel cover from the inside to the outside. The total water pressure sensor is installed on the bracket, above the hydrostatic pressure sensor, and the permeable stone of the total water pressure sensor is facing the upstream water flow direction. The invention uses two FBG water pressure sensors arranged in different directions and at different heights to calibrate the velocity and head of the total head, eliminates the influence of boundary layer, flat plate turbulence and other factors, and improves the monitoring accuracy of the sensor.

【技术实现步骤摘要】
基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构及方法
本专利技术属于水利工程安全监测
，涉及基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构和方法。
技术介绍
目前国内修建了大量的水工隧洞，随着隧洞建设朝着长距离，大埋深，高水头等方向发展，隧道的结构安全监测也显得更加重要。内水压力是隧洞运行期隧洞结构所受的的重要载荷之一，尤其是隧洞运行过程中由于闸门、泵阀操作引起的管路水击，是最常见的一种隧洞破坏现象。由于水击是隧洞管路内水压急剧升高和降低的往复交替周期性变化，因此要求对内水压力进行持续的高频动态监测。目前国内外，现有的脉动压力监测技术在石油输油管道、压力输水管道等领域有较为成熟的理论和监测设备，而在大型水工隧洞工程中，尚未形成完善、可靠的监测系统。部分动态压力监测设备造价昂贵，安装难度大，在实际工程中运用较少。根据流体力学中伯努利方程式中，C为系统总水头，z为位置水头，为压力水头，为流速水头。现有的水压监测设备主要为渗压计，其监测成果只能体现位置水头和压力水头，而无法反映系统的流速水头。系统总水头中流速水头的缺失，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：包括静水压力传感器、总水压力传感器、高速光纤光栅解调仪，静水压力传感器、总水压力传感器分别通过光纤尾缆与高速光纤光栅解调仪连接；所述静水压力传感器安装在隧洞空腔内，安装方向垂直于水流方向，静水压力传感器通过卡箍和紧固件固定在空腔底部，空腔顶部自内向外设置有土丁布和网状钢罩；所述总水压力传感器安装在支架上，位于静水压力传感器上方，总水压力传感器透水石正对上游水流方向。/n

【技术特征摘要】
1.基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：包括静水压力传感器、总水压力传感器、高速光纤光栅解调仪，静水压力传感器、总水压力传感器分别通过光纤尾缆与高速光纤光栅解调仪连接；所述静水压力传感器安装在隧洞空腔内，安装方向垂直于水流方向，静水压力传感器通过卡箍和紧固件固定在空腔底部，空腔顶部自内向外设置有土丁布和网状钢罩；所述总水压力传感器安装在支架上，位于静水压力传感器上方，总水压力传感器透水石正对上游水流方向。


2.根据权利要求1所述的基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：所述总水压力传感器位于静水压力传感器上方50cm处。


3.根据权利要求1所述的基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：所述总水压力传感器透水石一端伸出支架边缘2～3cm。


4.根据权利要求1所述的基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：所述光纤尾缆穿入水位测管后与高速光纤光栅解调仪连接。


5.根据权利要求1所述的基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：所述光纤尾缆通过FC/APC接头接入光纤光栅解调仪。


6.根据权利要求1所述的基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，其特征在于：所述水压力传感器为FBG水压力传感器。


7.根据权利要求1所述的基于流速水头校正的水工隧洞动态水压监测结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊杰，李代茂，黄建明，杨建喜，黄井武，王建学，周克明，徐海峰，徐兰玉，李家群，李东，
申请(专利权)人：水利部南京水利水文自动化研究所，江苏南水科技有限公司，广东粤海珠三角供水有限公司，曲靖市阿岗水库工程建设管理局，广东省水利电力勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32