一種堤壩管涌探測(cè)方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種堤壩管涌探測(cè)方法，包括以下步驟：（一）測(cè)量水溫、大氣溫度、查看堤壩土體類型；（二）用紅外熱線儀對(duì)堤壩進(jìn)行掃描，獲得堤壩表面的等溫線分布，找出溫度與周圍明顯不同的點(diǎn)；（三）繪制上述溫度與周圍明顯不同點(diǎn)及附近的溫度梯度分布圖，通過(guò)公式求得溫度徑向梯度值，當(dāng)徑向溫度梯度值大于徑向溫度梯度的臨界值，即可確定上述檢測(cè)點(diǎn)為管涌發(fā)生位置。本發(fā)明專利技術(shù)方法較目前的探測(cè)方法更加簡(jiǎn)便可靠，而且可以在堤壩管涌貫通之前發(fā)現(xiàn)，從而有時(shí)間提前采取防治措施。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及。
技術(shù)介紹
江河、湖泊的堤壩發(fā)生管涌是造成堤壩毀壞的一個(gè)重要因素，為防止這類災(zāi)害的發(fā)生，對(duì)堤壩提前進(jìn)行檢測(cè)以有效預(yù)防管涌的發(fā)生是非常必要的。目前關(guān)于管涌位置和發(fā)生可能性的判別方法很不成熟，一般要等到全貫通后才能發(fā)現(xiàn)其具體位置，這時(shí)常常為時(shí)已晚。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)上述問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種簡(jiǎn)便可靠、可預(yù)知的堤壩管涌探測(cè)方法。為達(dá)到上述目的，專利技術(shù)人提出了一種基于紅外熱線儀的管涌探測(cè)新方法，紅外熱線儀可以分辨出0.1C的溫差，而可能發(fā)生管涌的通道前端土體溫度，由于水溫和土體溫度的明顯差異(尤其在晝夜之間)，較周圍土體溫度有明顯差異。基于該原理，我們只要用紅外熱線儀探測(cè)出存在這種差異的地方，就可以判別出管涌的位置。具體過(guò)程為，，包括以下步驟(一)測(cè)量水溫、大氣溫度、查看堤壩土體類型；(二)用紅外熱線儀對(duì)堤壩進(jìn)行掃描，獲得堤壩表面的等溫線分布，找出溫度與周圍明顯不同的點(diǎn)；(三)繪制上述溫度與周圍明顯不同點(diǎn)及附近的溫度梯度分布圖，通過(guò)下述公式求得溫度徑向梯度值，Td=∂T(r,θ)∂r]]>Td為徑向溫度梯度，T(r，θ)為物體表面的絕對(duì)溫度，r為徑向坐標(biāo)、θ為環(huán)向坐標(biāo)，由沿徑向向外的該點(diǎn)的鄰近點(diǎn)的溫度值減去該點(diǎn)的溫度值得到兩點(diǎn)之間的溫度差值，然后用該溫度差值除以兩點(diǎn)間的距離即得到徑向溫度梯度Td，當(dāng)徑向溫度梯度Td＞Tr時(shí)，Tr是管涌位置的徑向溫度梯度的臨界值，即可確定上述檢測(cè)點(diǎn)為管涌發(fā)生位置。在所述步驟(三)中，所述徑向溫度的梯度值由實(shí)驗(yàn)獲得，首先取回待檢測(cè)的堤壩的土體制成室內(nèi)堤壩小模型，在堤壩小模型上預(yù)先人工模擬若干次最終有管涌形成和無(wú)管涌形成的過(guò)程，用紅外熱線儀測(cè)量模擬過(guò)程中的堤壩小模型表面溫度變化過(guò)程，獲得模型表面溫度的梯度，比較有無(wú)管涌形成的溫度梯度確定徑向溫度的梯度值。上述方法較目前的探測(cè)方法更加簡(jiǎn)便可靠，而且可以在堤壩管涌貫通之前發(fā)現(xiàn)，從而有時(shí)間提前采取防治措施，減小損失。附圖說(shuō)明圖1-圖3分別為不同時(shí)間堤壩管涌位置的溫度與周圍的對(duì)照?qǐng)D。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)堤壩管涌探測(cè)方法包括以下步驟(一)測(cè)量水溫、大氣溫度、查看堤壩土體類型；(二)用紅外熱線儀對(duì)堤壩進(jìn)行掃描，獲得堤壩表面的等溫線分布，找出溫度與周圍明顯不同的地方；(三)根據(jù)試驗(yàn)和理論分析的結(jié)果，即根據(jù)測(cè)量的水溫、大氣溫度、土體類型，由試驗(yàn)和理論分析結(jié)果得到的判別公式，判別有明顯溫度差異的地方是否為管涌可能發(fā)生地點(diǎn)，具體判別過(guò)程如下一般物體的紅外輻射功率可表示為W＝εσT4；24℃≤T≤35℃其中ε為發(fā)射率，σ為斯蒂芬波耳茲曼常數(shù)，T為物體表面的絕對(duì)溫度，利用紅外熱線檢測(cè)儀將物體表面輻射出的紅外線的功率轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，通過(guò)成像裝置就可以獲得物體表面的溫度分布，從而得到物體表面的溫度梯度分布圖。管涌的通道一般為圓管狀，可以將分析區(qū)域設(shè)置于柱坐標(biāo)系中，我們根據(jù)溫度的徑向梯度分布，就可以確定物體內(nèi)部異常的可能為管涌的位置溫度徑向梯度由如下公式求得 Td=∂T(r,θ)∂r;1:Td=4;2:Td=1;3:Td=0.1]]>Td為徑向溫度梯度，T(r，θ)為物體表面的絕對(duì)溫度，該溫度值由紅外熱線儀直接測(cè)得，r為徑向坐標(biāo)、θ為環(huán)向坐標(biāo)，求某點(diǎn)徑向溫度梯度Td時(shí)，由沿徑向向外的該點(diǎn)的鄰近點(diǎn)的溫度值減去該點(diǎn)的溫度值得到兩點(diǎn)之間的溫度差值，然后用該溫度差值除以兩點(diǎn)間的距離即得到徑向溫度梯度Td；得到徑向溫度梯度Td后，當(dāng)Td＞Tr時(shí)，即可確定上述檢測(cè)點(diǎn)為管涌發(fā)生位置，其中Tr是管涌位置的徑向溫度梯度的臨界值，該值由土體類型、環(huán)境溫度、水溫等因素決定，一般由實(shí)驗(yàn)獲得。首取回待檢測(cè)的堤壩的土體制成室內(nèi)堤壩小模型，在堤壩小模型上預(yù)先人工模擬若干次最終有管涌形成和無(wú)管涌形成的過(guò)程，用紅外熱線儀測(cè)量這些過(guò)程中的模型表面溫度變化過(guò)程，獲得模型表面溫度的梯度，比較有無(wú)管涌形成的溫度梯度就可以確定Tr。下面為試驗(yàn)結(jié)果如圖1、2、3不同時(shí)間管涌位置的溫度與周圍的對(duì)照?qǐng)D所示，管涌位置處的土體溫度與周圍明顯不同，該處溫度隨時(shí)間逐漸與水溫一致，而周圍土體溫度基本不變。權(quán)利要求1.，包括以下步驟(一)測(cè)量水溫、大氣溫度、查看堤壩土體類型；(二)用紅外熱線儀對(duì)堤壩進(jìn)行掃描，獲得堤壩表面的等溫線分布，找出溫度與周圍明顯不同的點(diǎn)；(三)繪制上述溫度與周圍明顯不同點(diǎn)及附近的溫度梯度分布圖，通過(guò)下述公式求得溫度徑向梯度值，Td=∂T(r,θ)∂r]]>Td為徑向溫度梯度，T(r，θ)為物體表面的絕對(duì)溫度，r為徑向坐標(biāo)、θ為環(huán)向坐標(biāo)，由沿徑向向外的該點(diǎn)的鄰近點(diǎn)的溫度值減去該點(diǎn)的溫度值得到兩點(diǎn)之間的溫度差值，然后用該溫度差值除以兩點(diǎn)間的距離即得到徑向溫度梯度Td，當(dāng)徑向溫度梯度Td＞Tr時(shí)，Tr是管涌位置的徑向溫度梯度的臨界值，即可確定上述檢測(cè)點(diǎn)為管涌發(fā)生位置。2.如權(quán)利要求1所述的堤壩管涌探測(cè)方法，其特征在于，所述徑向溫度的梯度值由實(shí)驗(yàn)獲得，首先取回待檢測(cè)的堤壩的土體制成室內(nèi)堤壩小模型，在堤壩小模型上預(yù)先人工模擬若干次最終有管涌形成和無(wú)管涌形成的過(guò)程，用紅外熱線儀測(cè)量模擬過(guò)程中的堤壩小模型表面溫度變化過(guò)程，獲得模型表面溫度的梯度，比較有無(wú)管涌形成的溫度梯度確定徑向溫度的梯度值。全文摘要本專利技術(shù)公開(kāi)了，包括以下步驟(一)測(cè)量水溫、大氣溫度、查看堤壩土體類型；(二)用紅外熱線儀對(duì)堤壩進(jìn)行掃描，獲得堤壩表面的等溫線分布，找出溫度與周圍明顯不同的點(diǎn)；(三)繪制上述溫度與周圍明顯不同點(diǎn)及附近的溫度梯度分布圖，通過(guò)公式求得溫度徑向梯度值，當(dāng)徑向溫度梯度值大于徑向溫度梯度的臨界值，即可確定上述檢測(cè)點(diǎn)為管涌發(fā)生位置。本專利技術(shù)方法較目前的探測(cè)方法更加簡(jiǎn)便可靠，而且可以在堤壩管涌貫通之前發(fā)現(xiàn)，從而有時(shí)間提前采取防治措施。文檔編號(hào)G01K11/00GK101078208SQ20071009876公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日專利技術(shù)者丁樺, 魯曉兵, 劉浩, 曾偉, 趙京 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種堤壩管涌探測(cè)方法，包括以下步驟：（一）測(cè)量水溫、大氣溫度、查看堤壩土體類型；（二）用紅外熱線儀對(duì)堤壩進(jìn)行掃描，獲得堤壩表面的等溫線分布，找出溫度與周圍明顯不同的點(diǎn)；（三）繪制上述溫度與周圍明顯不同點(diǎn)及附近的溫度梯 度分布圖，通過(guò)下述公式求得溫度徑向梯度值，Ｔ↓［ｄ］＝＊Ｔ（ｒ，θ）／＊ｒＴ↓［ｄ］為徑向溫度梯度，Ｔ（ｒ，θ）為物體表面的絕對(duì)溫度，ｒ?yàn)閺较蜃鴺?biāo)、θ為環(huán)向坐標(biāo)，由沿徑向向外的該點(diǎn)的鄰近點(diǎn)的溫度值減去該點(diǎn)的溫度值得到兩點(diǎn)之間 的溫度差值，然后用該溫度差值除以兩點(diǎn)間的距離即得到徑向溫度梯度Ｔ↓［ｄ］，當(dāng)徑向溫度梯度Ｔ↓［ｄ］＞Ｔ↓［ｒ］時(shí)，Ｔ↓［ｒ］是管涌位置的徑向溫度梯度的臨界值，即可確定上述檢測(cè)點(diǎn)為管涌發(fā)生位置。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁樺，魯曉兵，劉浩，曾偉，趙京，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：11[中國(guó)|北京]