本實用新型涉及一種區(qū)別降雨入滲與滲透破壞的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置，屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

堤防是防御洪水泛濫，保護居民和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要措施。由于大多數(shù)堤防沿天然河岸修建，普遍存在堤防基礎的滲流問題，滲透破壞是河流堤防中的主要破壞形式之一，必須采取滲流控制措施加以控制。不同地區(qū)的堤防，受地質(zhì)條件、環(huán)境溫度、降雨量等多項因素的影響，滲流條件不同，滲透破壞的機理、過程和結(jié)果也不相同，因此，堤防工程必須進行滲漏監(jiān)測，以通過有效的滲流控制措施降低滲透破壞，保護堤防安全。

近年來，分布式光纖監(jiān)測技術(shù)在大壩安全監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)展迅速，該技術(shù)具有空間分辨率高，光纖布設沿線幾乎不存在監(jiān)測盲點、光纖材料不易受電磁干擾、監(jiān)測空間距離長、結(jié)構(gòu)簡單、定制方便、長期可靠有效性、維護成本低等優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)時間、空間上的連續(xù)測量，特別適于進行滲漏連續(xù)監(jiān)測。

實際堤防工程在汛期有可能同時遭遇強降雨和下游壩腳滲透破壞的現(xiàn)象，給利用分布式光纖傳感器進行滲透破壞的監(jiān)測帶來了困難，強降雨引發(fā)的降雨入滲會干擾預警工作，造成誤報、漏報。如何利用分布式光纖傳感器區(qū)別監(jiān)測降雨入滲、滲透破壞以及二者共同作用對堤壩的影響，是工程中亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述原因，本實用新型的目的在于提供一種區(qū)別降雨入滲與滲透破壞的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置，該實驗裝置能夠模擬堤防地質(zhì)條件、降雨等環(huán)境條件，利用分布式光纖傳感器分別進行降雨入滲、滲透破壞監(jiān)測實驗，還可同時進行降雨入滲與滲透破壞監(jiān)測實驗，有效區(qū)別不同的環(huán)境條件，實現(xiàn)堤防工程的有效監(jiān)控和及時預警。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種區(qū)別降雨入滲與滲透破壞的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置，包括槽體，該槽體中設置擋水隔板而將槽體內(nèi)劃分為第一空間和第二空間，

該第二空間中鋪設有透水層42，該透水層42中布設有壓力傳感器，該透 水層42上鋪設有不透水層，該不透水層中布設有分布式光纖傳感器、加熱單元、溫度傳感器，該第二空間上方設置模擬降雨機構(gòu)，

該第一空間中鋪設有透水層41，該透水層41上注入水，水可由該透水層41、透水層42滲入該不透水層。

進一步的，

所述透水層41、透水層42、不透水層的滲透系數(shù)和厚度根據(jù)堤防工程現(xiàn)場土樣檢測結(jié)果確定。

所述擋水隔板于所述透水層42與不透水層交界的位置，沿水平向延伸出擋板，該擋板與所述槽體的側(cè)壁通過一水平濾網(wǎng)相連接，該擋板與水平濾網(wǎng)的長度相等。

所述擋水隔板與所述槽體底部通過濾網(wǎng)相連接。

所述第二空間的槽體側(cè)壁上設有閥門。

所述模擬降雨機構(gòu)包括臺架、水箱、噴頭，該臺架架設于所述第二空間之上，該臺架上方固定該水箱，下方固定該噴頭，該水箱的出口端通過管道連通該噴頭，該管道上安裝有用于控制該水箱的出水量的控制閥。

所述槽體由若干塊有機玻璃利用粘接劑相互粘接而成，所述分布式光纖傳感器于所述槽體的出線孔處采用環(huán)氧樹脂封堵。

本實用新型的優(yōu)點是：

本實用新型的區(qū)別降雨入滲與滲透破壞的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置，能夠模擬不同堤防工程的堤防地質(zhì)條件、降雨等環(huán)境條件，利用分布式光纖傳感器分別進行降雨入滲或滲透破壞連續(xù)監(jiān)測實驗，同時進行降雨入滲與滲透破壞連續(xù)監(jiān)測實驗，得到不同實驗條件下，各項物理參數(shù)與設定的閾值的關(guān)系，有效區(qū)別降雨入滲環(huán)境與降雨入滲、滲透破壞兩種環(huán)境條件，為不同堤防工程的滲漏監(jiān)測提供數(shù)據(jù)依據(jù)，進而實現(xiàn)不同堤防工程的有效監(jiān)控和及時預警。

附圖說明

圖1是本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。

如圖1所示，本實用新型公開的區(qū)別降雨入滲與滲透破壞的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置，包括槽體1，槽體1中設置擋水隔板2而將槽體1內(nèi)劃分為第一空間100和第二空間200；

第一空間100底部鋪設有透水層41，透水層41上注入水16，形成上游水， 通過調(diào)節(jié)上游水位，可使不透水層5內(nèi)發(fā)生滲透破壞；

第二空間200底部鋪設有透水層42，透水層42中布設有MEMS壓力傳感器6，透水層42上方鋪設有不透水層5，不透水層5中布設有光纖光柵溫度計11，不透水層5中布設有分布式光纖傳感器10、伴熱電纜9，分布式光纖傳感器10的一端連接光端盒，另一端接入DTS光纖測溫儀(圖中未示)；第二空間200上方設置模擬降雨機構(gòu)，該模擬降雨機構(gòu)包括臺架15、水箱14、噴頭12、控制閥13，臺架15架設于第二空間之上，臺架15上方固定水箱14，下方固定噴頭12，水箱14的出口端通過管道連通噴頭12，該管道上安裝有用于控制水箱14的出水量的控制閥13。

透水層41、透水層42、不透水層5，各自的滲透系數(shù)和厚度不同，滲透系數(shù)和厚度根據(jù)堤防工程現(xiàn)場土樣檢測結(jié)果確定。

擋水隔板2于透水層42與不透水層5交界的位置、沿水平向延伸出擋板21，擋板21端部通過水平濾網(wǎng)7與槽體1側(cè)壁連接，擋板21可以延長滲徑，保證實驗過程中垂直向滲透破壞在不透水層5內(nèi)發(fā)生，水平濾網(wǎng)7可以防止透水層42土料與不透水層5土料相互摻混；為使裝置單獨進行降雨入滲實驗，與同時進行降雨入滲、滲透破壞實驗的環(huán)境條件下，實驗結(jié)果更為準確，以有效區(qū)別不同的環(huán)境條件，擋板21與水平濾網(wǎng)7的長度相等。

擋水隔板2與槽體1底部通過濾網(wǎng)3相連接，濾網(wǎng)3用于防止第一空間100的透水層41土料與第二空間200的透水層42土料相互摻混。

為保證裝置的可靠性和水密性，槽體1可由七塊有機玻璃利用粘接劑相互粘接而成，分布式光纖傳感器10于槽體1的出線孔處采用環(huán)氧樹脂封堵。

利用本實用新型的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置進行降雨入滲連續(xù)監(jiān)測實驗的過程是：1)堤防工程現(xiàn)場調(diào)研，獲取土層特性參數(shù)，該土層特性參數(shù)包括現(xiàn)場土樣檢測得到的各項參數(shù)結(jié)果等，根據(jù)調(diào)研資料及土層特性參數(shù)，確定透水層和不透水層的滲透系數(shù)及厚度等參數(shù)；根據(jù)得到的土層特性參數(shù)，按照一定的土體粒徑分布、土體密度，分別設定透水層和不透水層的厚度和滲透系數(shù)，按照行業(yè)標準(《土工試驗方法標準》)進行土樣的布置；2)在實驗裝置中鋪設透水層、不透水層，同時設置、連接各儀器，3)實驗裝置布置、連接完成后，向槽體1內(nèi)加水直至透水層41、42的土樣達到飽和狀態(tài)，通過控制閥門8使水面不漫過不透水層5和透水層42的交界面；4)通過調(diào)節(jié)模擬降雨機構(gòu)的降雨量和雨水溫度，調(diào)節(jié)伴熱電纜9的加熱溫度，進行降雨入滲實驗，實驗過程中，記錄并分析降雨入滲過程中，降水強度、雨水溫度、伴熱電纜的加熱溫度、 降雨時長、不透水層的溫度、透水層的孔隙水壓力等各項參數(shù)與設定的入滲閾值的關(guān)系，為堤防工程的降雨入滲條件下的滲漏監(jiān)測提供監(jiān)控和預警依據(jù)；

利用本實用新型的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置進行滲透破壞連續(xù)監(jiān)測實驗的過程是：在上述過程3)之后，向第一空間100中注入不同水位高程的水進行滲透實驗，調(diào)節(jié)伴熱電纜9的加熱溫度，通過分布式光纖傳感器的感測結(jié)果，判斷是否發(fā)生滲漏；當分布式光纖傳感器的測溫結(jié)果值等于小于設定的第一滲漏閾值時，判定發(fā)生滲漏，不透水層5內(nèi)部發(fā)生滲透破壞，此時，記錄水位高程、水溫、伴熱電纜的加熱溫度、不透水層5的溫度值、透水層42的孔隙水壓力值等參數(shù)，實驗結(jié)束，分析各項參數(shù)與設定的第一滲漏閾值的關(guān)系，為堤防工程的滲漏監(jiān)測提供監(jiān)控和預警依據(jù)。

利用本實用新型的連續(xù)監(jiān)測實驗裝置，同時進行降雨入滲與滲透破壞連續(xù)監(jiān)測實驗的過程是：在前述過程3)之后，通過調(diào)節(jié)模擬降雨機構(gòu)的降雨量和雨水溫度，調(diào)節(jié)第一空間100中注入不同水位高程的水，調(diào)節(jié)伴熱電纜9的加熱溫度，同時進行降雨入滲和滲透破壞實驗，當分布式光纖傳感器的測溫結(jié)果值等于小于設定的第二滲漏閾值時，判定發(fā)生滲漏；實驗過程中，記錄并分析降雨入滲過程、滲透破壞時的水位高程、水溫、降雨強度、雨水溫度、降雨時長、伴熱電纜的加熱溫度、不透水層的溫度、透水層42的孔隙水壓力等各項參數(shù)與設定的第二滲漏閾值的關(guān)系，該第二滲漏閾值的確定需要排除降雨因素的影響，即，將水平濾網(wǎng)7上方的分布式光纖傳感器的測溫結(jié)果，減去擋板21上方的分布式光纖傳感器的測溫結(jié)果，根據(jù)該溫差值設定第二滲漏閾值，減小降雨條件下滲漏監(jiān)測的誤判、漏報情況，為堤防工程降雨條件下的滲漏監(jiān)測提供監(jiān)控和預警依據(jù)。

以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。