用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施及方法与流程

本发明属于水电站工程监测，涉及一种用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施及方法。

背景技术：

1、在土石坝或面板堆石坝的渗流监测中，对于采用库盆土工膜加混凝土面板防渗的型式，通常需要监测土工膜变形、混凝土面板渗漏和大坝渗漏，常规的监测手段是采用坝后测压孔、量水堰、人工巡视等方法，需要用到多种监测设备设施，相对比较繁琐。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施及方法，用来监测库盆土工膜、混凝土面板和坝后渗流，为该防渗型式下大坝渗流安全评价提供技术支撑。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：它包括库盆土工膜光纤监测设施通道、混凝土面板光纤监测设施通道、坝后长观孔光纤监测设施通道和库水温光纤监测设施通道；所述的库盆土工膜光纤监测设施通道、混凝土面板光纤监测设施通道、坝后长观孔光纤监测设施通道、库水温光纤监测设施通道中的测温光纤分别布置在库盆、混凝土面板表面、坝后压重平台和大坝上游面处，并全部汇集于坝后监测房，共用一套分布式光纤测温系统。

3、坝后长观孔光纤监测设施通道包括第一坝后长观孔光纤监测设施通道、第二坝后长观孔光纤监测设施通道、第三坝后长观孔光纤监测设施通道和第四坝后长观孔光纤监测设施通道。

4、库盆土工膜光纤监测设施通道为光纤以库盆中心点作为起点，螺旋式布置，连接到混凝土面板底部中点，沿面板底部牵引至周边缝，穿过坝顶后到坝后监测房与光纤测温主机相连。

5、坝后长观孔光纤监测设施通道在坝后布置4排长观孔，长观孔沿平行坝轴线方向、垂直坝轴线方向间距均为20米，每排长观孔由一条光纤进行串联，每个长观孔光纤一进一出布置，光纤端头绑扎长1.5m、直径20mm的螺纹钢筋，由螺纹钢筋将光纤沉入长观孔底部，4条光纤汇集到坝后监测房与光纤测温主机相连。

6、坝后长观孔光纤监测设施通道光纤一端从坝顶中心位置出发，沿大坝上游面牵引至库盆中心，另一端牵引至坝后监测房与光纤测温主机相连。

7、分布式光纤测温系统包括1台测温主机和8通道扩展器，温度精度不低于±0.01℃@2km，空间分辨率为1m。

8、如上用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施的监测方法，包括如下步骤：

9、步骤1：库盆土工膜渗流监测，在库盆中螺旋布置的光纤上，每隔1m设置一个测点，监测频次为2h/次，由此得到库盆土工膜温度变化，形成库盆温度场t库盆；

10、步骤2：混凝土面板渗流监测，在混凝土面板蛇形布置的光纤上，每隔1m设置一个测点，监测频次为2h/次，由此得到混凝土面板表面温度变化，形成混凝土面板温度场t面板；

11、步骤3：坝后平台渗流监测，在坝后长观孔光纤上，以各长观孔顶部为起点，以长观孔底部为止点，每隔1m设置一个测点，一进一出形成对称的测点分布，监测频次为2h/次，将每个长观孔的全部测点按高程排列，形成各长观孔温度，通过差值计算等方法得到坝后平台温度场t坝后平台；

12、步骤4：大坝上游面库水温度监测，在库水温光纤上，每隔1m设置一个测点，监测频次为1h/次，可得到库水温沿水深方向的温度场t库水；

13、步骤5：各监测设施随着工程施工进行布置，在初次蓄水前完成布置并开始监测，形成原始温度场t原，包括库盆原始温度场t库盆-原始、混凝土面板原始温度场t面板-原始、坝后平台原始温度场t坝后平台-原始；随着蓄水开始至正常蓄水位，形成不同水位下的温度场t水位，包括某特定水位下库盆温度场t库盆-水位、混凝土面板温度场t面板-水位、坝后平台温度场t坝后平台-水位；到正常蓄水位后，持续监测，得到稳定温度场t稳定，包括库盆稳定温度场t库盆-稳定、混凝土面板稳定温度场t面板-稳定、坝后平台稳定温度场t坝后平台-稳定；将稳定温度场t稳定与原始温度场t原、不同水位下的温度场t水位进行对比，结合地质勘探成果综合分析，推断渗漏发生的位置；

14、步骤6：各部位渗漏判断逻辑为：

15、步骤6-1，库盆土工膜渗流部位判断：不同年、同季节、同月份、同库底水温、同位置处，△t≥3℃，疑似发生渗漏；此处，△t=t库盆-稳定与t库盆-原始之差；

16、步骤6-2，混凝土面板渗流部位判断：不同年、同季节、同月份、同库水位、同位置处、同库水温，△t≥2℃，疑似发生渗漏；此处，△t=不同年t面板-水位之差；

17、步骤6-3，坝后平台渗漏部位判断：不同年、同季节、同月份、同库水位、同库水温、同位置处，即距地面10m以下，△t≥2℃，疑似发生渗漏；此处，△t=t坝后平台-稳定与t坝后平台-原始之差、或不同年t坝后平台-稳定之差；

18、步骤:7：如发现渗漏位置，采用相关工程措施进行补漏、封堵，施工完毕后，继续进行不同水位下的温度场监测和正常蓄水位温度场监测；和施工前的温度场进行对比，可判断工程措施效果。

19、本发明的主要有益效果在于：

20、对于库水温的监测，可直接由光纤测温值与测点位置坐标判断沿库水深度方向的温度。

21、对于坝后平台渗流的监测，是通过对各长观孔沿孔深方向的温度监测，得出平行于坝轴线断面和垂直坝轴线断面的温度，从而得出坝后平台的三维温度场，再基于温度场和渗流场的相关性，由三维温度场推算出渗流场。

1.一种用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：它包括库盆土工膜光纤监测设施通道（1）、混凝土面板光纤监测设施通道（2）、坝后长观孔光纤监测设施通道和库水温光纤监测设施通道（4）；所述的库盆土工膜光纤监测设施通道（1）、混凝土面板光纤监测设施通道（2）、坝后长观孔光纤监测设施通道、库水温光纤监测设施通道（4）中的测温光纤分别布置在库盆、混凝土面板表面、坝后压重平台和大坝上游面处，并全部汇集于坝后监测房，共用一套分布式光纤测温系统。

2.根据权利要求1所述的用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：所述坝后长观孔光纤监测设施通道包括第一坝后长观孔光纤监测设施通道（3-1）、第二坝后长观孔光纤监测设施通道（3-2）、第三坝后长观孔光纤监测设施通道（3-3）和第四坝后长观孔光纤监测设施通道（3-4）。

3.根据权利要求1所述的用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：所述库盆土工膜光纤监测设施通道（1）为光纤以库盆中心点作为起点，螺旋式布置，连接到混凝土面板底部中点，沿面板底部牵引至周边缝，穿过坝顶后到坝后监测房与光纤测温主机相连。

4.根据权利要求1所述的用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：所述坝后长观孔光纤监测设施通道在坝后布置4排长观孔，长观孔沿平行坝轴线方向、垂直坝轴线方向间距均为20米，每排长观孔由一条光纤进行串联，每个长观孔光纤一进一出布置，光纤端头绑扎长1.5m、直径20mm的螺纹钢筋，由螺纹钢筋将光纤沉入长观孔底部，4条光纤汇集到坝后监测房与光纤测温主机相连。

5.根据权利要求1所述的用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：所述坝后长观孔光纤监测设施通道光纤一端从坝顶中心位置出发，沿大坝上游面牵引至库盆中心，另一端牵引至坝后监测房与光纤测温主机相连。

6.根据权利要求1所述的用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施，其特征是：所述分布式光纤测温系统包括1台测温主机和8通道扩展器，温度精度不低于±0.01℃@2km，空间分辨率为1m。

7.根据权利要求1~6任一项所述的用于库盆土工膜-混凝土面板防渗型式下的多功能光纤监测设施的监测方法，其特征是，包括如下步骤：