一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警系统与方法，所述方法包括在在坝体中心横断面顶部位置沿垂向布设信号发射缆线，坝体左右坝肩内部垂向布设信号接收缆线；对采集的信号进行信号反演，获取监测断面的电性参数可视化图谱；基于电性参数可视化图谱定性识别监测断面渗漏浸润区域，并获取监测断面渗漏浸润区域形态特征点坐标，计算监测断面渗漏浸润区域面积和监测断面渗漏预警指数，结合电性参数可视化图谱定性识别结果对坝体渗漏风险进行分级预警。本发明专利技术实现了薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变的实时监测与预警，可有效避免由于薄心墙堆石坝渗漏检测不及时而导致的大坝安全事故问题，以此为薄心墙堆石坝的安全稳定运行提供技术保障。安全稳定运行提供技术保障。安全稳定运行提供技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警系统与方法


[0001]本专利技术涉及薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警相关领域，具体为一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警系统与方法。

技术介绍

[0002]目前，针对薄心墙堆石坝(混凝土心墙堆石坝和沥青心墙堆石坝)坝体的渗漏病灶探测仍主要处于被动阶段，即当坝体出现明显渗漏病险(坝坡出溢、局部塌陷等)后采取相关物探手段进行查探修复，此时渗漏病险已形成一定规模，不仅会对大坝安全运行产生较大影响，其后期除险修复成本也将大幅增加。此外，传统的主动渗漏监测手段(如渗压计、测压管监测等)也均存在监测时效性差、监测范围小及设备后续可修复性差等缺点。因此，如何对渗漏病灶演变初期进行及时和有效识别是当前亟待解决的一个重点问题。

技术实现思路

[0003]为了对薄心墙堆石坝坝体渗漏病险的初期形成进行有效识别，并实现薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变的实时主动监测与预警，本专利技术提出了一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警系统与方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警方法，包括：
[0006]在大坝上游迎水面处布设水位监测装置，坝体中心横断面顶部位置沿垂向布设信号发射缆线，坝体左右坝肩内部垂向布设信号接收缆线；所述信号发射缆线为布设有若干发射电磁波/电流信号源的缆线，电磁波信号频率固定/电流信号电压固定；所述信号接收缆线为安装有信号接收探头的缆线；
[0007]对采集的信号进行信号反演，获取监测断面的电性参数可视化图谱；
[0008]基于电性参数可视化图谱定性识别监测断面渗漏浸润区域，并获取监测断面渗漏浸润区域形态特征点坐标，计算监测断面渗漏浸润区域面积；
[0009]以监测断面所有渗漏浸润区域总面积与坝体监测断面总面积的比值作为监测断面渗漏预警指数，结合电性参数可视化图谱定性识别结果对坝体渗漏风险进行分级预警。
[0010]作为一种优选的实施方式，根据监测对象水位高度变化调整水位监测装置的监测频率。
[0011]作为一种优选的实施方式，所述信号发射缆线的布设方式为：
[0012]对于已建大坝，通过钻孔方式布设信号发射缆线；对于在建大坝，通过预埋方式布设，缆线上等间距布设信号发射源，缆线具体布设深度根据实际工程监测断面最大深度确定。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述信号发射缆线沿坝体中心横断面垂向布设在薄心墙后方处，布设位置与薄心墙水平距离不超过1.5m。该布设位置可最大程度上实现发射信号对坝体的均匀化覆盖，保证坝体两端信号接受单元的信号接受强度对等，统一监测精度。
[0014]作为一种优选的实施方式，所述信号发射缆线上相邻信号发射源间距不超过2.0m。
[0015]作为一种优选的实施方式，所述电性参数为电阻率或视电阻率。
[0016]作为一种优选的实施方式，信号接收缆线布设深度及缆线上接收探头布设间距均与信号发射缆线相同，且信号发射缆线与信号接收缆线空间分布处于同一纵断面。
[0017]作为一种优选的实施方式，所述监测断面渗漏浸润区域形态特征点的获取包括：
[0018]以过监测断面最深点的水平线为横轴，以监测断面最左侧竖向为纵轴，建立直角坐标系，对一个渗漏浸润区域的各特征点进行坐标标定，包括区域中心点、上顶点和右侧顶点；
[0019]以上顶点到区域中心点的距离和右侧顶点到区域中心点分别作为椭圆的长/短、短/长轴计算椭圆面积，以椭圆面积作为该渗漏浸润区域的面积。
[0020]作为一种优选的实施方式，所述坝体监测断面总面积为监测断面轮廓线与坝顶线形成的封闭区域的面积。
[0021]作为一种优选的实施方式，结合定性识别结和监测断面渗漏预警指数进行分级预警的方式为：
[0022]监测图谱整体平稳，无明显突变特征点出现且∈＝0，无预警；
[0023]监测图谱出现呈现闭合“烟圈”形态的低阻区且0<∈≤e，三级预警；
[0024]监测图谱出现呈现闭合“烟圈”形态的低阻区且e<∈≤f，二级预警；
[0025]监测图谱出现呈现闭合“烟圈”形态的低阻区且∈>f，一级预警；
[0026]其中∈为监测断面渗漏预警指数，e、f为根据实际工程确定的参数。
[0027]本专利技术的另一目的在于提供一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警系统，包括：
[0028]水位监测装置，布设于大坝上游迎水面处；
[0029]若干组信号发射缆线，信号发射缆线为布设有若干发射电磁波/电流信号源的缆线，沿垂向布设于坝体中心横断面顶部位置；电磁波信号频率固定/电流信号电压固定；
[0030]若干组信号接收缆线，信号接收缆线为安装有若干信号接收探头的缆线，沿垂向布设于坝体左右坝肩内部；
[0031]信号存储与传输装置，获取并存储信号接收探头采集的信号，并发送至信号反演单元；
[0032]服务器，包括信号反演单元、渗漏浸润区域识别单元、分级预警单元；
[0033]所述信号反演单元对采集的信号进行信号反演，获取监测断面的电性参数可视化图谱；
[0034]所述渗漏浸润区域识别单元基于电性参数可视化图谱定性识别监测断面渗漏浸润区域，并获取监测断面渗漏浸润区域形态特征点坐标，计算监测断面渗漏浸润区域面积；
[0035]所述分级预警单元以监测断面所有渗漏浸润区域总面积与坝体监测断面总面积的比值作为监测断面渗漏预警指数，结合电性参数可视化图谱定性识别结果对坝体渗漏风险进行分级预警。
[0036]本专利技术通过搭建集大坝库水位动态监测、固定场源信号发射、探测数据采集与传输、数据反演与分析和渗漏病灶演变预警于一体的高度自动化平台，针对渗漏病险的初期
形成进行有效识别，实现了薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变的实时监测与预警，可有效避免由于薄心墙堆石坝渗漏检测不及时而导致的大坝安全事故问题，以此为薄心墙堆石坝的安全稳定运行提供技术保障。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1是同组固定场源发射缆线与数据探测接收缆线布设示意图。
[0039]图2是数据反演单元数据反演流程图。
[0040]图3是监测断面具体信息标定示意图(以圆心至上顶点距离为长半轴、圆心至右侧顶点距离为短半轴的椭圆形渗漏标识为例)。
[0041]图4是本专利技术装置结构示意图。
[0042]图中，1、下游坝体；2、心墙；3、上游坝体；4、信号接收装置；41、信号接收缆线；42、信号接收探头；43、信号存储与传输装置；5、信号发射装置；51、信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄心墙堆石坝坝体渗漏病灶演变监测预警方法，其特征在于，包括：在大坝上游迎水面处布设水位监测装置，坝体中心横断面顶部位置沿垂向布设信号发射缆线，坝体左右坝肩内部垂向布设信号接收缆线；所述信号发射缆线为布设有若干发射电磁波/电流信号源的缆线，电磁波信号频率固定/电流信号电压固定；所述信号接收缆线为安装有信号接收探头的缆线；对采集的信号进行信号反演，获取监测断面的电性参数可视化图谱；基于电性参数可视化图谱定性识别监测断面渗漏浸润区域，并获取监测断面渗漏浸润区域形态特征点坐标，计算监测断面渗漏浸润区域面积；以监测断面所有渗漏浸润区域总面积与坝体监测断面总面积的比值作为监测断面渗漏预警指数，结合电性参数可视化图谱定性识别结果对坝体渗漏风险进行分级预警。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据监测对象水位高度变化调整水位监测装置的监测频率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发射缆线的布设方式为：对于已建大坝，通过钻孔方式布设信号发射缆线；对于在建大坝，通过预埋方式布设，缆线上等间距布设信号发射源，缆线具体布设深度根据实际工程监测断面最大深度确定。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发射缆线沿坝体中心横断面垂向布设在薄心墙后方处，布设位置与薄心墙水平距离不超过1.5m。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号发射缆线上相邻信号发射源间距不超过2.0m。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电性参数为电阻率或视电阻率。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，信号接收缆线布设深度及缆线上接收探头布设间距均与信号发射缆线相同，且信号发射缆线与信号接收缆线空间分布处于同一纵断面。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述监测断面渗漏浸润区域形态特征点的获取包括：以过监测断面最深点的水平线为横轴，以监测断面最左侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：占其兵，汤雷，张盛行，温嘉琦，王宇琨，明攀，李坡，
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：