分布式光纤温度传感技术在水电工程中的应用研究

详细分析了分布式光纤温度传感技术在水电工程中的应用.首先,在介绍分布式光纤温度传感系统与测温原理基础上,分析了该技术能用于水电工程诸多方面的可行性.其次,介绍了该技术在渗漏监测方面的应用,给出了监测不同水工建筑物渗漏时的光纤布置方案与监测方案;通过监测实例介绍了如何利用该技术监测水库库水温度;依托实际工程,研究了该技术在混凝土坝施工过程中温度监控时光纤布设所遵循的原则和埋设的基本方法.最后,通过理论分析,提出了利用该技术监测河流断面流速的基本思路与测量方法.     

分布式光纤温度传感技术用于面板堆石坝面板渗漏监测

分布式光纤温度传感技术为渗漏监测提供了一个全新的方法。文中结合思安江混凝土面板堆石坝的具体情况，设计了监测光缆布设方案，对分布式光纤温度传感技术进行了全面研究。通过对历时长达1年的多次测量结果进行分析和比较，准确地监测到了面板的渗漏地点，为该技术的推广应用积累了经验。     

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统应用研究

传统的水库水温监测将大坝上游坝面混凝土内部的点式温度测值近似为库水温度,存在一定的误差,且测点数量有限。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度、低成本以及可实现空间上连续分布测量等优点。从光时域反射、拉曼散射及散射光解调原理等方面研究了基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的测温原理,并将该系统应用于长江三峡水利枢纽坝前库水温度监测中,对分布式光纤的布置、安装及观测等展开了研究。库水温度监测成果显示,三峡水库坝前库水温度沿水深方向的分布没有明显的分层现象,库水温度随气温变化而变化,最高库水平均温度约27℃,发生在8月,最低库水平均温度约10℃,发生在2月。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统在三峡水利枢纽中的成功应用,表明该技术可以较好地应用于高坝大库的库水温度监测,具有一定的推广应用价值。     

RCC坝温度监测光纤传感网络设计与埋设工艺研究

将基于分布式光纤温度监测系统的工作原理和测量方法,应用于百色水利枢纽工程中,对光纤监测网络的设计方法进行了探讨,并对光纤的埋设工艺进行研究。分布式光纤温度监测系统实现了每1.0m1个读数点的连续测温,较好地获得了RCC温度分布情况,与传统监测仪器的对比表明,分布式光纤温度监测系统是可靠和精确的。     

基于 DTS 的渗漏定量监测可行性试验研究

本文介绍了分布式光纤温度传感技术渗漏监测的工作原理;对试验光纤进行了温度性能标定,确定了 DTS 激光器的预热时间;在空气、水、含水量8.64%松散砂土和含水量10.83%松散砂土中对铠装光缆进行加热,从介质导热性能方面分析了光纤加热温升过程中剧烈变化段斜率—加热功率关系、渐变段温升—加热功率关系和渐变段斜率—加热功率关系,说明了分布式光纤温度传感系统渗漏定量监测的可行性;讨论了实际工程中分布式光纤温度传感系统渗漏监测提高空间分辨率的光纤合理布置方式。     

拉西瓦拱坝混凝土温度监测中的分布式光纤技术应用研究

分布式光纤传感技术越来越广泛地应用于火灾报警、电力火灾监控、温度测量、油气井温度监测等方面,近年来在水利水电工程混凝土温度监测、结构变形、渗流、应力应变监测上也在逐步推广和应用.结合拉西瓦水电站工程,利用分布式光纤传感技术实时监测坝体混凝土温度,对监测资料进行了分析并做了比较系统的应用研究.     

基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿

布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA) 利用了布里渊受激放大特性,在测量精度和空间分辨率等方面有独特的优势。在应用基于BOTDA的分布式光纤传感技术对结构应变进行监测时,存在布里渊频移对应变和温度交叉敏感的问题。为了消除温度对应变监测的影响,基于BOTDA原理提出了一种温度补偿方法。结果表明该方法可通过附着成一体的应变和温度传感光纤的换算得到消除温度影响后的应变,无需得到待测物温度场,布设安装和数据处理均较方便,温度信息同步性和环境适应性较佳,且成本低廉,与现有温度补偿方法相比具有显著优势。通过对比室内水浴试验和某排水泵站现场试验的结果,可知基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿方法是有效的。     

分布式光纤测温系统在西龙池水库监测渗流

分布式光纤温度传感系统是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。它是一种分布式的、连续的、功能型光纤温度传感器。文中简述了分布式光纤温度传感测量系统的基本原理和将其应用于沥青混凝土面板坝渗流测量的一种方法。     

基于 BOTDA 的温度和应变测试探讨

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统同时具有远距离测量和高精度测量的特点,因此在土木工程监测领域中的运用越来越广泛。根据光纤布里渊频移与光纤应变、温度之间的关系,可以确定光纤各小区间上能量转移达到最大时的频率差,从而得到温度和应变信息,实现分布式测量。基于 BOTDA 的分布式光纤测量系统可以同时测量温度和应变,大大提高了光纤测量的效率。研究发现,在温度测试中光纤的保护层厚度制约了光纤测温的精度,对光纤保护层改进可以提高测温的准确性。在应变测试中,基于 BOTDA 的分布式光纤测量系统对应变测试可以很简便地进行温度补偿,简化了传统应变片测量中的温度补偿,提高了应变测量的准确性,具有很高的性价比。     

闸墩水管冷却的光纤光栅温度监测及反馈分析

将光纤Bragg光栅温度传感技术应用于水闸工程的闸墩进行实时温度监测,同时对该工程进行施工期温度场和应力场反馈分析.将光纤光栅温度传感器串联熔接形成准分布式测温系统,既具有分布式光纤测温的优点,又可克服分布式光纤测温精度不高以及常规仪器点式监测等缺点.由于闸墩混凝土是薄壁结构,其温度特性和应力状态受混凝土浇筑前后几天的气温影响较大,建议结合周天气预报,将光纤光栅温度传感技术与温度场和应力场仿真分析相结合,进行实时在线监测、实时仿真和实时反馈,及时采取合理的温控措施.     

温度分布式及裂缝监测的光纤传感技术在三峡工程中的应用

三峡工程采用了光纤分布式测温系统。通过对其左岸电厂14号坝段浇筑过程中混凝土水化热的释放过程的监测研究表明，优选的光纤分布式温度测量系统安装方便，可快捷、准确地检测到坝体混凝土结构内部温度场的变化，有利于大坝的健康诊断和安全运行。在三峡工程泄洪16号坝段上游面垂直裂缝处布置和安装光纤测缝计的成活率为100％，监测表明，裂缝一直趋于闭合(受压)，速率缓慢、平稳，逐渐趋于稳定。光纤测缝计同白光光纤信号调节器相连接，形成了绝对测量的光纤测缝系统，连接、检测均比较方便。     

库区垂向分层水温在线监测技术研究与应用

大型水库建成蓄水后一般会产生垂向水温分层现象,研究库区垂向分层水温变化规律对水库制定科学的生态调度方案具有重大意义。通过对分布式光纤测温系统原理及应用范围的研究,利用系统集成、数据处理技术和数据比测方法在溪洛渡和向家坝水库坝前开展了垂向分层水温在线监测应用研究。应用情况表明:分布式光纤测温系统在稳定性,数据连续性和准确性等方面都能满足监测要求,可为库区水生态调度提供可靠的数据参考,为今后库区水温垂向在线监测应用提供了新的路径。     

上游水库水温情势变化对中华鲟产卵江段水温的影响

针对三峡水库蓄水运行后中华鲟自然产卵期逐渐推迟的问题,对影响中华鲟繁殖关键要素水温的因素开展研究。基于三峡大坝及葛洲坝上下游典型断面的水温及气温实测资料,分析了三峡水库蓄水后10年(2003—2012年)的水温变化情势和影响葛洲坝下游中华鲟产卵江段特定时段水温的原因。结果表明:三峡水库蓄水后库区在10月水温高于蓄水前,对下游中华鲟产卵江段水温产生直接影响;局地气温变化与水温情势变化密切相关,是引起中华鲟产卵江段水温上升的根本原因,对水温上升的贡献度约为61%。     

光纤传感器监测土堤渗漏和沉降模拟试验研究

采用基于分布式光纤传感的渗流模拟监测方案,对严重渗漏引起的光纤传感器周边介质温度和应变变化进行了试验研究。结果表明:布置在渗漏通道周边的光纤传感器可以借助温度和应变的变化特征识别严重渗漏,光纤传感器不断下降的温度曲线预示渗漏的发生,应变曲线陡增则是严重渗漏引起土体沉降的判据。     

一种常用水库水温计算经验公式的改进研究

东勘院法是在总结新安江、新丰江等水库水温分布规律基础上,经统计分析得出的常用于计算水库垂向月均水温的经验公式。该方法用于计算其他区域不同类型水库水温时,存在一定的偏差:一是1~3月垂向水温存在不合理的温跃层;二是对于水深大于40 m的水库,总是出现一个滞温层,温跃层和滞温层的交界面基本分布在水深40 m左右。为减小计算偏差,本研究通过分析东勘院法主要参数n、x取值对计算结果的影响,对参数n、x的取值进行了优化改进。通过国内多个水库水温资料验证,表明:改进后的东勘院法可明显提高水温预测精度。     

Simulation of water temperature distribution in Fenhe Reservoir

In order to evaluate the need of controlling the temperature of water discharged from the Fenhe Reservoir, the reservoir water temperature distribution was examined. A three-dimensional mathematical model was used to simulate the in-plane and vertical distribution of water temperature. The parameters of the model were calibrated with field data of the temperature distribution in the Fenhe Reservoir. The simulated temperature of discharged water is consistent with the measured data. The difference in temperature between the discharged water and the natural river channel is less than 3℃ under the current operating conditions. This will not significantly impact the environment of downstream areas.     

基于分布式光纤测温的拱坝施工期温度突变识别基于分布式光纤测温的拱坝施工期温度突变识别 . .基于分布式光纤测温的拱坝施工期温度突变识别

针对溪洛渡特高拱坝施工期混凝土光纤测温出现的温度突变情况,结合光纤测温数据特征,采用循环探测检验法对温度突变值进行识别,并在建立的施工期混凝土温度统计模型基础上,通过回归分析对实测通水温度、环境气温等各温度分量引起的温度变化量进行定量分析。该识别方法可在混凝土温度发生突变时准确定量解析异常成因,以便修正实测温度数据。同时,基于光纤测温数据构建了坝体温度场,可更直观反映坝体温度场变化,为大坝温度场状态判断提供了依据。