应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术制造技术

本发明专利技术提出了一种应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术，该方法采用天然温度场、水化学分析与ICP示踪试验联合探测，可准确找到渗漏源、渗漏路径和渗漏层位，了解渗漏异常情况，以便制定合适的处置方案，确保水库大坝及下游人民群众生命财产安全。坝及下游人民群众生命财产安全。坝及下游人民群众生命财产安全。

【技术实现步骤摘要】
应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术


[0001]本专利技术属于水库大坝渗漏探测
，尤其涉及一种应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术。

技术介绍

[0002]我国水库众多，截至2018年底，我国已建各类水库大坝98822座，总库容达到8953亿m3。其中大型水库736座，占水库总数的0.74％，库容7117亿m3，占水库总库容的79.49％；中型水库3954座，占水库总数的4.00％，库容1126亿m3，占水库总库容的12.58％；小型水库94132座，占水库总数的95.25％，库容710亿m3，占水库总库容的7.93％。规模庞大的水库工程不仅是我国防洪体系的重要组成部分，更是优化水资源配置的关键工程措施，在防洪、灌溉、供水、发电、水产养殖、生态等方面都发挥了重要作用。然而，随着中国经济社会的快速发展，水库一旦溃决，将造成严重的生命财产损失和恶劣的公众影响，水库大坝溃坝风险始终是大坝建设与管理中的关键问题。根据水利部大坝安全管理中心大坝基础数据库，我国1954～2018年间共发生了3541起溃坝事件，年均54.5座，年均溃坝率6.3/10000。其中2000
‑
2018年间就有84起水库溃坝事件。
[0003]千里之堤，毁于蚊穴。我国的水库大部分建于上世纪五六十年代，运行时间较久。李宏恩等研究了中国水库溃坝规律，研究成果表示，在因工程质量问题导致的土石坝溃坝案例中，因渗流问题导致的溃坝占比23.68％，渗流问题导致的溃坝事故值得重点关注，其中以新老坝体、泄水建筑物与坝体结合部位及穿坝建筑物(涵管)导致的坝体渗漏问题最为突出。另外，虽然我国目前已开展了多轮病险水库除险加固工程，水库除险加固措施均会对原坝体造成直接扰动，若设计、施工或运行不当极易产生严重的渗流隐患进而导致溃坝事故。因此，当水库出现渗漏问题时，如何能快速查找渗漏原因，准确确定渗漏位置和可能的渗漏通道，及时采取补救措施，对降低水库大坝溃坝风险，保障水库下游人民群众生产财产安全，降低工程成本，均具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术，该方法将示踪技术联合应用到石梁河水库北泄洪闸异常渗漏问题中，直观准确的查明了石梁河北泄洪闸二级消力池冒水的渗漏源和渗漏通道。为实现上述目的，采用如下技术方案：
[0005]一种应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术，包括以下步骤：
[0006]步骤1、温度场测定，判定冒水孔处出水体所处的层位：
[0007]步骤1A、选取温度测点：选取上游库区、所有测压管、冒水孔处作为温度测点，其中，所有测压管均预埋于闸本体上，闸本体包括泄洪闸的闸上、闸左和闸右；
[0008]步骤1B、温度测点上纵向温度场测量：
[0009]进行库底至库水位纵剖面的温度场测量，以获取温度场量测数据集一；
[0010]进行测压管管底至管内液面的纵剖面温度测量，以获取温度场量测数据集二；
[0011]选取冒水高度最高的冒水孔，对冒水孔处进行连续温度变化过程测量，以获取冒水孔处出水体水温随时间变化曲线S；
[0012]步骤1C、二维温度场绘制：基于温度场量测数据集一和温度场量测数据集二，绘制不同高程对应的二维温度场；
[0013]步骤1D、将冒水孔处出水体水温随时间变化曲线S分别与不同高程对应的二维温度场对比，选取与曲线S相关性大于设定值的二维温度场，判定该二维温度场对应的高程为渗漏源所处的渗漏层位；
[0014]步骤2、天然水体水化学元素分析与测定，查找渗漏源：
[0015]步骤2A、选取上游库区、测压管、冒水孔、冒水孔附近区域作为水化学取样区域；
[0016]步骤2B、在水化学取样区域采取水化学样，并对水化学样进行水化学元素浓度分析，以获取各水化学元素的浓度；
[0017]步骤2C、将冒水孔处各化学元素的浓度，分别与其他各水化学取样区域对应的化学元素浓度进行对比，以获取各水化学取样区域与冒水孔之间的相关性情况；
[0018]步骤2D、对比分析：根据各个相关性情况，认定相关性最大的水化学取样区域与冒水孔为同一水源，继而判定相关性最大的水化学取样区域为冒水孔处出水体的水源；
[0019]步骤3、ICP化学示踪及分析，分析渗漏水力特性，判定渗漏路径：
[0020]步骤3A、示踪剂选取与制备：选取示踪剂并配置其浓度，并使得闸上、闸左和闸右三块区域分别投放不同种类的示踪剂；
[0021]步骤3B、示踪剂投放点分析与布置：在上述三块区域上分别选取若干测压管作为示踪剂的投放孔；
[0022]步骤3C、采取同一时间、一次性投放的方式完成步骤3B中所有测压管的示踪剂的投放；
[0023]步骤3D、选取冒水孔、冒水孔附近区域作为采样区域，对采样区域进行水样采集并分析各示踪剂的浓度，以获取各示踪剂的浓度变化情况；
[0024]其中，冒水孔附近区域包括：冒水孔所处的消力池、消力池与闸本体之间的水体区域；
[0025]步骤3E、渗漏路径综合分析：
[0026]根据冒水孔处、冒水孔附近区域对应的各示踪剂的浓度变化情况，确定冒水孔、冒水孔附近区域与闸上、闸左侧和闸右侧中的哪个区域之间存在渗漏通道；
[0027]步骤3F、根据步骤1判定的渗漏层位、步骤2判定的渗漏源、步骤3E中确定的渗漏通道，综合判定渗漏路径。
[0028]优选地，步骤2A中的水化学取样区域还包括地表水。
[0029]优选地，步骤1C具体包括：
[0030]针对上游库区和所有测压管，划分若干档高程，将相同档高程对应的温度数据绘制成所述二维温度场。
[0031]优选地，步骤1B基于温度测量仪完成，其中，温度测量仪包括探头和显示终端，两者之间通过数据线传输。
[0032]优选地，步骤1B具体包括以下步骤：
[0033]步骤1B1：将温度测量仪放置于任一根测压管内；
[0034]步骤1B2：测量温度并标记数据线，以获取高程数值、高程对应的温度；
[0035]步骤1B3：继续下放数据线，并执行步骤1B2：
[0036]步骤1B4：重复步骤1B3，直至完成测压管的纵向温度测量；
[0037]步骤1B5：将温度测量仪放置于其他测压管内；
[0038]步骤1B6：基于步骤1B2中的标记获取高程数值，基于温度测量仪获取高程对应的温度；
[0039]步骤1B7：继续下放数据线，并执行步骤1B6：
[0040]步骤1B7：重复步骤1B7，直至完成所有测压管的纵向温度测量。
[0041]与现有技术相比，本专利技术的优点为：
①
根据水工建筑物结构特点和周边环境，在现场布设合理的温度场、自然水化学元素采样、人工示踪剂投放
‑
接收监测站网。
②
温度场和水化学元素都是自然水体自身携带的天然示踪剂，ICP化学示踪法也具有低成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于水库大坝异常渗漏多场示踪联合探测技术，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、温度场测定，判定冒水孔处出水体所处的层位：步骤1A、选取温度测点：选取上游库区、所有测压管、冒水孔处作为温度测点，其中，所有测压管均预埋于闸本体上，闸本体包括泄洪闸的闸上、闸左和闸右；步骤1B、温度测点上纵向温度场测量：进行库底至库水位纵剖面的温度场测量，以获取温度场量测数据集一；进行测压管管底至管内液面的纵剖面温度测量，以获取温度场量测数据集二；选取冒水高度最高的冒水孔，对冒水孔处进行连续温度变化过程测量，以获取冒水孔处出水体水温随时间变化曲线S；步骤1C、二维温度场绘制：基于温度场量测数据集一和温度场量测数据集二，绘制不同高程对应的二维温度场；步骤1D、将冒水孔处出水体水温随时间变化曲线S分别与不同高程对应的二维温度场对比，选取与曲线S相关性大于设定值的二维温度场，判定该二维温度场对应的高程为渗漏源所处的渗漏层位；步骤2、天然水体水化学元素分析与测定，查找渗漏源：步骤2A、选取上游库区、测压管、冒水孔、冒水孔附近区域作为水化学取样区域；步骤2B、在水化学取样区域采取水化学样，并对水化学样进行水化学元素浓度分析，以获取各水化学元素的浓度；步骤2C、将冒水孔处各化学元素的浓度，分别与其他各水化学取样区域对应的化学元素浓度进行对比，以获取各水化学取样区域与冒水孔之间的相关性情况；步骤2D、对比分析：根据各个相关性情况，认定相关性最大的水化学取样区域与冒水孔为同一水源，继而判定相关性最大的水化学取样区域为冒水孔处出水体的水源；步骤3、ICP化学示踪及分析，分析渗漏水力特性，判定渗漏路径：步骤3A、示踪剂选取与制备：选取示踪剂并配置其浓度，并使得闸上、闸左和闸右三块区域分别投放不同种类的示踪剂；步骤3B、示踪剂投放点分析与布置：在上述三块区域上分别选取若干测压管作为示踪剂的投放孔；步骤3C...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘国庆，范子武，洪云飞，赵洪波，王蔚，乌景秀，王波，黎东洲，杨光，孟令超，
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：