[发明专利]一种监测水工结构体渗漏的装置及方法

权利要求书

1.一种监测水工结构体渗漏的装置，其特征在于：包括若干个分布于水工结构体内的渗流监测模块，所述渗流监测模块包含下上分布的第一渗流监测单元、左右分布的第二渗流监测单元以及同时与第一渗流监测单元和第二渗流监测单元连接的伸缩支架；

所述第一渗流监测单元包含固定监测光纤单元的第一载纤凹道，第一载纤凹道外设有载纤护层，第一载纤凹道两端分别设有左载纤端和右载纤端，左载纤端通过左连柄与左连球连接，右载纤端通过右连柄与右连球连接，左连球和右连球铰接在横梁支架两端，监测光纤单元与信息收集装置连接；

所述第二渗流监测单元包含固定监测光纤单元的第二载纤凹道，第二载纤凹道的两端分别设有上载纤弧端和下载纤弧端，上载纤弧端通过上弧形连柄与上连轴球连接，下载纤弧端通过下弧形连柄与下连轴球连接，上连轴球和下连轴球铰接在山形端梁的两端；

所述伸缩支架包含支撑杆、与支撑杆连接的第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述第一伸缩杆和第二伸缩杆分别包含固定杆、一端套在固定杆内的移动杆，另一端安装有法兰，法兰分别与横梁支架或山形端梁连接，移动杆通过固定杆上设有的固定螺栓固定，第一伸缩杆和第二伸缩杆下方安装有卡箍定位。

2.根据权利要求1所述的监测水工结构体渗漏的装置，其特征在于：所述监测光纤单元包含一根渗流测量光纤和两根标定光纤，两根标定光纤位于渗流测量光纤的两侧，渗流测量光纤外套有硬质钢圈，标定光纤从内到外依次套有绝热隔层和硬质护层，渗流测量光纤外设有依次连接的上凹边内层、左凸边内层、下凹边内层和右凸边内层，上凹边内层外依次设有上凹边中层和上凹边外层，左凸边内层外依次设有左凸边中层和左凸边外层，下凹边内层外依次设有下凹边中层和下凹边外层，右凸边内层外依次设有右凸边中层和右凸边外层。

3.根据权利要求2所述的监测水工结构体渗漏的装置，其特征在于：所述渗流测量光纤两边分别与上渗析棒和下渗析棒连接，上渗析棒依次穿过硬质钢圈、上凹边内层、上凹边中层和上凹边外层与外界渗漏水流相接触，下渗析棒依次穿过硬质钢圈、下凹边内层、下凹边中层和下凹边外层与外界渗漏水流相接触。

4.根据权利要求3所述的监测水工结构体渗漏的装置，其特征在于：所述监测光纤单元外安装有外圆护壁，所述外圆护壁包含左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁，左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁形成了凹凸型载纤腔，监测光纤单元位于凹凸型载纤腔内，左上外圆护壁和右上外圆护壁之间通过上载纤扣锁紧，左下外圆护壁和右下外圆护壁通过下载纤扣锁紧，左上外圆护壁和左下外圆护壁分别绕左圆转环转动，右上外圆护壁和右下外圆护壁分别绕右圆转环转动。

5.根据权利要求1所述的监测水工结构体渗漏的装置，其特征在于：所述第二载纤凹道内表面安装有渗漏网筛，渗漏网筛的表面为蜂窝状。

6.根据权利要求1所述的监测水工结构体渗漏的装置，其特征在于：所述第一伸缩杆和第二伸缩杆套在支撑杆上，第一伸缩杆和第二伸缩杆安装有锁紧螺栓，通过锁紧螺栓的头部顶住支撑杆锁紧第一伸缩杆和第二伸缩杆。

7.一种监测水工结构体渗漏的装置的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，准备普通单模裸光纤数根，基于第一渗流监测单元和第二渗流监测单元结构，配备制作成数根定长度的监测光纤单元；

第二步，绕着左圆转环和右圆转环将左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁打开，将监测光纤单元安置到凹凸型载纤腔内，然后旋动左圆转环和右圆转环将左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁合拢，利用上载纤扣和下载纤扣将两端分布的左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁扣合，后将监测光纤单元缠绕到监测光纤单元滚轮上，运输至渗流待监测部位；

第三步，待将监测光纤单元运输至待测区域之后，旋开上载纤扣及下载纤扣，打开左上外圆护壁、左下外圆护壁、右上外圆护壁和右下外圆护壁将监测光纤单元从凹凸型载纤腔中取出，将一定长度的监测光纤单元放置到内壁设有渗漏网筛的第二载纤凹道中，将另一段定长度的监测光纤单元放置到内壁设有渗漏网筛的第一载纤凹道内；通过左侧的下连轴球和上连轴球将配置有下弧形连柄、下载纤弧端和上弧形连柄、上载纤弧端的第二载纤凹道铰接于山形端梁的两端，同样步骤，通过右侧的连轴球和上连轴球将配置有下弧形连柄、下载纤弧端和上弧形连柄、上载纤弧端的第二载纤凹道铰接于山形端梁的两端；

第四步，通过上端的左连球和右连球，将连接有左载纤端、左连柄和右载纤端、右连柄的第一载纤凹道铰接到横梁支架，同样，通过下端的左连球和右连球，将连接有左载纤端、左连柄和右载纤端、右连柄的第一载纤凹道铰接到横梁支架上，到此，各个渗流监测模块布置结束，将所有渗流监测模块中的标定光纤和渗流测量光纤与信息收集装置连接；

第五步，打开信息收集装置，首先将标定光纤的信息进行收集，去除其中与均值差别较大的光纤，且保留其温度变化较小的几根，将互校正处理之后的标定光纤作为最终的标定光纤；

第六步，待渗流水体经过该区域时，通过上渗析棒和下渗析棒将渗流水体的热量直接传递到渗流测量光纤处，实时记录其变化情况，与第五步的标定光纤进行比对分析，辨识该处渗流状态，当水工结构物的渗流水体流过渗流监测模块时，第一监测光纤单元和第二监测光纤单元内的第一载纤凹道和第二载纤凹道将流过的水体汇集，实时记录信息采集装置采集到的数据，且将数据值与标定光纤值进行差值，将差值结果绘制成时程曲线，若时程曲线变化较大，则该处即存在渗流水体，实现定位；通过上述同样方法，分析渗流监测模块中不同方向布置的监测光纤单元的时程曲线，若某一方向上监测光纤的时程曲线波动较大，则判定该方向上存在渗流水体，实现定向；进而，最终实现对水工结构物渗漏定位与定向监测。