本发明专利技术涉及基于渗漏浸润区域特征的土石坝深埋病害定位方法与装置。在坝体上沿测线布设物探传感器，获取探测图谱，反演渗漏区域浸润线分布特征，计算水力坡降等指标；根据坝体相关资料及实测信息建立坝体物性参数数值分析模型，根据坝体物探实测结果与正演结果对比分析，剔除探测结果中坝体浅部病害和由干扰引起的异常测区，并圈定由深埋病害所导致的坝体渗漏异常范围；建立坝体渗漏浸润区域特征分析模型，对异常范围内坝段进行不同病害位置条件下的渗漏浸润区域特征正演分析，将实测渗漏浸润区域特征与正演结果进行吻合度匹配，吻合度一致的正演病害工况判定为实际病害工况，本发明专利技术可实现精准定位坝体深埋病害区位置。明可实现精准定位坝体深埋病害区位置。明可实现精准定位坝体深埋病害区位置。
Method and device for locating deep buried diseases of earth rock dams based on the characteristics of seepage infiltration area
【技术实现步骤摘要】
基于渗漏浸润区域特征的土石坝深埋病害定位方法与装置
[0001]本专利技术涉及土石坝深埋病害识别定位相关领域，具体为基于渗漏浸润区域特征的土石坝深埋病害定位方法与装置。
技术介绍
[0002]我国现役水库大坝大多建于二十世纪50至70年代，其中90％以上为土石坝，受该时期社会经济条件、坝工筑建技术等多因素影响，大量土石坝存在内部隐患，经长期服役逐渐发展为渗漏病害。近几十年间溃决水库大坝中多为土石坝，且多数为渗漏破坏所导致，渗漏病害已成为影响土石坝安全运行的核心问题。
[0003]土石坝渗漏病害具有初始量级小、隐蔽性强及潜在危害大等特点，且小规模渗漏病害易在短时间内演变成为大规模流土、管涌甚至溃坝等重大渗漏事故。因此，及时、准确的定位渗漏病害是保障土石坝安全的关键。目前，土石坝深埋病害的无损探测技术主要有高密度电法、瞬变电磁法、探地雷达法及红外热成像法，这些方法对于坝体浅层病害均有较好的探测效果，但用于深埋病害探测仍存在以下不足：1)无法探测和识别坝体深部(埋深>20m)小范围病害；2)随着探测深度的加大，探测精度均会出现一定程度下降，无法通过探测数据直接对病害区位置进行精准定位；3)探测数据分析手段较为单一，多数仅依据探测仪器输出的物理场数据进行分析判定，进一步加大了病害区位置判别的不确定性。
[0004]准确探测土石坝病害是大坝安全运行的前提，这就使得开发土石坝深埋病害精准定位技术尤为必要。
技术实现思路
[0005]为克服现有技术不足，突破当前高坝大库深埋病害探测不明、定位不准的技术瓶颈，本专利技术提出了一种基于渗漏浸润区域特征的土石坝深埋病害定位方法与装置。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于渗漏浸润区域特征的高土石坝深埋病害精准定位方法，包括：
[0008](1)沿高土石坝坝体纵向布设测线，沿测线探测坝体物理场，获取探测图谱；
[0009](2)通过分析探测图谱筛选出异常范围，并识别测线剖面深度范围坝体浸润线分布；
[0010](3)根据浸润线分布计算实测水位条件下各测线间的水力坡降；
[0011](4)收集坝体相关资料信息及实测现状信息，建立坝体物性参数数值分析模型，对比坝体探测图谱与数值分析结果，筛选出实际探测结果的异常范围，剔除因坝体结构变化引起的物理探测结果异常和浸润线以上部位病害导致的物理探测结果异常的范围；圈定出由深埋病害导致的坝体渗漏异常所对应的坝段纵向范围；
[0012](5)正演模拟含不同位置、不同大小深埋病害的大坝渗流场，获得不同深埋病害工况下大坝渗漏浸润区域特征分析结果，将实测渗漏浸润区域特征与正演结果进行吻合度匹配，判定吻合度一致的正演病害工况为实际病害工况，该正演工况所设定的病害位置即为
实际病害位置。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述沿测线探测坝体物理场的方式为：采用电磁波法、电法(如大地电磁法)沿测线探测，获取探测图谱。
[0014]作为一种优选的实施方式，沿土石坝坝体纵向布设不少于3条测线：若坝体为面板坝，则第一测线紧邻面板迎水侧布设，其他测线在第一测线后依次间隔布设；
[0015]作为一种优选的实施方式，相邻测线间距2～6m。
[0016]作为一种优选的实施方式，通过各测线浸润线深度差值和测线间距的比值计算水力坡降；
[0017]根据坝料含水率骤变状态确定所述浸润线深度。
[0018]作为一种优选的实施方式，所述(4)中，圈定出由深埋病害导致的坝体渗漏异常所对应的坝段纵向范围的判定方法为：
[0019]对于同一测线剖面的浸润线，圈定“上凸形”浸润线坝段为异常范围；
[0020]对于相邻测线剖面的浸润线，采用斜率法作为辅助异常范围坝段判定判据，选取相邻测点水力坡降差值的平方与相应测点纵向距离比值作为斜率。
[0021]进一步的，对于同一测线剖面的浸润线，采用斜率法作为异常辅助判据，在同一测线上选取相邻测点的浸润线深度差值的平方与相应测点纵向距离比值作为斜率。
[0022]作为一种优选的实施方式，使用斜率法作为辅助异常范围坝段判定判据时同一测线上相邻测点距离不超过5m，且全线固定。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供上述方法使用的装置，包括物探传感器、数据接收仪和计算中心；所述计算中心包括数据分析模块、正演服务器、数据存储库和数据比对模块；
[0024]所述物探传感器用于沿测线探测坝体物理场，并将探测数据发送至数据接收仪；
[0025]所述数据接收仪接收物探传感器发送的数据并发送至数据分析模块；
[0026]所述数据分析模块将探测得到的物理场信息形成探测图谱，并识别测线剖面深度范围坝体浸润线分布，根据浸润线分布计算实测水位条件下各测线间的水力坡降；
[0027]所述数据存储库连接正演服务器，存储收集坝体相关资料信息、实测现状信息及正演服务器的分析结果；
[0028]所述正演服务器根据坝体相关资料信息及实测现状信息建立坝体物性参数数值分析模型；并正演模拟含不同位置、不同大小深埋病害的大坝渗流场，获得不同深埋病害工况下大坝渗漏浸润区域特征分析结果；
[0029]所述数据比对模块比对探测图谱与坝体物性参数数值分析模型的数值分析结果，圈定出由深埋病害导致的坝体渗漏异常所对应的坝段纵向范围；并将现场探测得到的信息与正演模拟获得的不同深埋病害工况下大坝渗漏浸润区域特征分析结果进行吻合度匹配。
[0030]作为一种优选的实施方式，所述物探传感器为拖曳式或定点监测式；
[0031]拖曳式物探传感器沿着测线往复探测，拖拽速度满足≥5km/h；
[0032]定点监测式物探传感器沿整条测线均匀布置，在工作期无需移动。
[0033]本专利技术所述方法与装置的核心原理是将土石坝病害位置和特征的探测转化病害引发的畸变渗流场探测，基于畸变渗流场特征参数和变化规律，通过渗流反演计算分析来确定病害位置和特征，由于探测目标大幅增大，因此病害探测深度和探测结果解析精度大幅提高。
[0034]本专利技术通过一次反演(探测物理场反演)两次正演(物探结果正演和渗流场正演)，达到准确定位深埋病害的目的。其中，通过探测物理场反演识别大坝实际物理场分布；通过物探结果正演复现无病害情况的大坝物理场分布；经对比分析反演和正演的结果，能够有效识别出深埋病害导致的异常物理场分布区域；通过渗流场正演，获得不同深埋病害位置及尺寸导致的渗漏浸润区域特征，对照通过物理场反演识别出的浸润线分布，准确匹配出大坝实际病害位置和尺寸。
附图说明
[0035]图1是本专利技术装置结构示意图。
[0036]图2是坝体平距20～60m范围内第一测线～第三测线的探测图谱；A、第一测线的探测图谱，B、第二测线的探测图谱，C、第三测线的探测图谱。
[0037]图3是坝体平距0～20m范围内第一测线的探测图谱。
[0038]图4是坝体平距60～90本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于渗漏浸润区域特征的土石坝深埋病害定位方法，其特征在于，包括：（1）沿高土石坝坝体纵向布设测线，沿测线探测坝体物理场，获取探测图谱；（2）通过分析探测图谱筛选出异常范围，并识别测线剖面深度范围坝体浸润线分布；（3）根据浸润线分布计算实测水位条件下各测线间的水力坡降；（4）收集坝体相关资料信息及实测现状信息，建立坝体物性参数数值分析模型，对比坝体探测图谱与数值分析结果，筛选出实际探测结果的异常范围，剔除因坝体结构变化引起的物理探测结果异常和浸润线以上部位病害导致的物理探测结果异常的范围；圈定出由深埋病害导致的坝体渗漏异常所对应的坝段纵向范围；（5）正演模拟含不同位置、不同大小深埋病害的大坝渗流场，获得不同深埋病害工况下大坝渗漏浸润区域特征分析结果，将实测渗漏浸润区域特征与正演结果进行吻合度匹配，判定吻合度一致的正演病害工况为实际病害工况，该正演工况所设定的病害位置即为实际病害位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沿测线探测坝体物理场的方式为：采用电磁波法或电法沿测线探测，获取探测图谱。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿土石坝坝体纵向布设不少于3条测线：若坝体为面板坝，则第一测线紧邻面板迎水侧布设，其他测线在第一测线后依次间隔布设。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，相邻测线间距2~6m。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述（3）中，通过各测线浸润线深度差值和测线间距的比值计算水力坡降；根据坝料含水率骤变状态确定所述浸润线深度。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述（4）中，圈定出由深埋病害导致的坝体渗漏异常所对应的坝段纵向范围的判定方法为：对于同一测线剖面的浸润线，圈定“上凸形”浸润线坝段为异常范围；对于相邻测线剖面的浸润线，采用斜率法作为辅助异常范围坝段判...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈生水，汤雷，张盛行，占其兵，李皓，陆俊，明攀，徐思远，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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