[发明专利]土质堤坝渗流监测装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种土质堤坝渗流监测装置，尤其涉及一种通过温度变化来监测土质堤坝渗流的装置。

背景技术：

根据国内外统计，因渗流问题引起的堤坝失事占40％以上，因此，渗流已成为堤坝安全监测的主要内容之一，同时也发明了很多复杂的探测装置，包括：瞬变电磁法(TEM)堤防渗漏探测仪；大地电导率仪(频率域电磁法，FEM)；布设渗压计(孔隙水压力计)；探地雷达以及近年发展起来的同时测温度、应力的光纤传感器等等。尽管如此，目前唯一的一种能够迅速普及、广泛应用的当属渗漏水温探测法。工作原理是：当堤身渗透系数增加、浸润线升高，或出现浅层基础渗漏时，在堤防内坡(背水坡)堤脚地下和内坡堤身内温度下降。利用这一渗漏温差现象，可用布设温度计的方法探测渗漏部位。渗漏水温探测具有价廉、简单、易于操作等优点，对操作人员要求不高，因此，得到了广泛应用。但是由于利用的是水、土自然温度差异，渗漏温差大小，直接受外界温度变化的影响，导致检测灵敏度发生变化，使可靠性有高有低，最佳时期为夏秋季节的7～10月份。相关专利：“堤坝渗流通道检测用地温测量系统”实用新型，专利号：ZL200720143480.2。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种同样价廉、简单、易于操作，而可靠性明显高于普通渗漏温差法的土质堤坝渗流监测装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种土质堤坝渗流监测装置，该装置被设计成标准的二线制4～20mA变送器形式，包括：渗漏温差探头和标准的二线制4～20mA变送器电路，由安装在探针支架横梁上的引出线和探针端部上的加热器、上游热敏电阻、下游热敏电阻共同组成了渗漏温差探头，上游热敏电阻与下游热敏电阻的阻值相等，温升特性一致，安装加热器的探针的远离加热器的一端固定于探针支架横梁的正中，安装加热器的探针与探针支架横梁相互垂直，安装上游热敏电阻的探针的远离上游热敏电阻的一端和安装下游热敏电阻的探针的远离下游热敏电阻的一端分别对称地固定于探针支架横梁的两端，安装上游热敏电阻的探针和安装下游热敏电阻的探针分别与探针支架横梁相互垂直，而共同与安装加热器的探针平行，安装上游热敏电阻的探针与安装下游热敏电阻的探针等长，而短于安装加热器的探针，加热器通过加热电源开关与加热供电电源相接，上游热敏电阻、下游热敏电阻与二线制4～20mA变送器电路相接，如果是正温度系数热敏电阻，就分别是二线制4～20mA变送器电路中的RT2和RT1，如果是负温度系数热敏电阻，就分别是二线制4～20mA变送器电路中的RT1和RT2，电阻R1、R2和电容C1组成了低通滤波器，热敏电阻RT1通过低通滤波电阻R1与二线制4～20mA变送器集成电路XTR101的正输入端连接，热敏电阻RT2通过低通滤波电阻R2与二线制4～20mA变送器集成电路XTR101的负输入端连接，低通滤波电阻R1的阻值与低通滤波电阻R2的阻值相等，低通滤波电容C1的两端分别与二线制4～20mA变送器集成电路XTR101的正、负输入端连接，热敏电阻RT1、热敏电阻RT2由二线制4～20mA变送器集成电路XTR101的两个对称的恒流源分别供电，其余仅与二线制4～20mA变送器集成电路XTR101相关的连接参照二线制4～20mA变送器集成电路XTR101的数据手册和附图2，不再赘述，RV1电位器用于4mA零点调整，RV1电位器用于20mA满度调整，调整好的二线制4～20mA变送器电路密封于探针支架横梁中。

将渗漏温差探头的探针，安装有加热器、上游热敏电阻、下游热敏电阻的一端，向上预埋在要监测渗流状况的土质堤坝内，安装加热器的探针和安装上游热敏电阻、下游热敏电阻的探针所在平面与水平面垂直，探针支架横梁纵向与要监测的渗流方向平行，安装上游热敏电阻的探针位于要监测渗流的迎水面，检测前，打开加热电源开关使加热器发热，加热后，如果没有渗流，因为上游热敏电阻、下游热敏电阻安装对称的关系，两者温升一致，温差为零，二线制4～20mA变送器电路输出为4mA，如果有渗流，渗流将使上游热敏电阻的温度降低而使下游热敏电阻的温度升高，两者温差大小，取决于渗流大小，渗流越大，温差越大，相应的二线制4～20mA变送器电路的输出也随之增加，从而间接的测出了是否有渗流及渗流的大小。

本发明具有如下积极效果：

1、本发明的土质堤坝渗流监测装置，采用局部加温的方法，不依赖水、土自然温差，可靠性高，适应性好；

2、本发明的土质堤坝渗流监测装置，检测具有方向性，仅对危害堤坝安全的渗流敏感，而垂直于水平面的一般降雨入渗则不会引起误报；