CN109781354A - 一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，包括移动平台、压力感应装置、牵引装置和定位装置；所述压力感应装置和定位装置设置于移动平台上，所述牵引装置控制移动平台在坝体混凝土面板表面移动；所述压力感应装置感应水流引起的压力变化，通过定位装置传输渗漏点位置。本发明的***通过移动平台的移动和压力感应装置的压力感应，实现混凝土面板堆石坝面板水下渗漏的快速高效低成本探测。

Description

一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测***
技术领域
本发明涉及检测设备领域，具体涉及一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测***。本专利依托国家重点研发计划“平原水库工程除险抢护关键技术研究”项目（2017YFC0405005）完成。
背景技术
混凝土面板堆石坝作为主要的坝型，在水利水电工程中应用广泛，混凝土面板作为坝体防渗体系的重要组成部分，其安全性直接决定了坝体的安全。受坝体施工质量、地震荷载等影响，混凝土面板堆石坝的防渗面板以及面板缝、周边缝易出现局部破坏导致渗漏，若不及时处理，将导致面板后垫层和过渡层中的细颗粒料被渗透水带走，导致面板工作性态进一步劣化，严重的将导致坝体垮塌，造成不可挽回的损失。
对于混凝土面板的渗漏现场，均发生在水位线以下，对渗漏点的探测难度较高，目前较为有效的方法为同位素示踪法，该方法因为采用的放射性同位素，对水体有一定污染。常规的方法是将水库进行放空，使面板出露，进行人工检测，该方法也是非常有效的，但会导致水资源的巨大浪费，带来巨大的经济损失。因此，寻求一种简单高效的水下渗漏探测手段，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单高效的坝体渗漏水下探测***。实现混凝土面板堆石坝的水下渗漏探测。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，包括移动平台、压力感应装置、牵引装置和定位装置；所述流速感应装置和定位装置设置于移动平台上，所述牵引装置控制移动平台在坝体混凝土面板表面移动；所述流速感应装置感应水流引起的压力变化，通过定位装置传输渗漏点位置。
作为本发明的进一步改进，所述流速感应装置为上下通透装置，压力感应装置底部的边缘为柔性橡胶材质；压力感应装置上部开口处设置压力感应膜或螺旋桨。流速感应装置底部的边缘为柔性橡胶材质可以使得压力感应装置下部与坝体表明充分贴合，实现对流速感应装置下部开口处的封闭。流速感应装置通过感应水流引起的压力变化来探测渗漏。感应器可采用压力感应膜或螺旋桨，所述流速感应装置中设置的压力感应膜布置在上断面位置，保证水的自由出入，后续设置清洗设备时候也可方便压力喷头通过注水对压力感应装置内部浑浊水体的置换；较小的上断面设计，也可以保证置换后的水体保持良好的透明度，减少置换后干净水体和浑浊库水的交换。采用螺旋桨进行压力检测，可通过水流驱动螺旋桨转动，感应水流的变化，以此来确定坝体是否出现渗漏，通过建立螺旋桨转速和流体速度的关系，确定坝体渗漏速度。优选采用压力感应膜进行压力检测，在面板无渗漏情况下，压力感应装置上下两端无水流动，此时压力感应膜无压力信号，当移动平台行走至渗漏点时，由于压力感应装置内部出现水体流体，压力感应膜感应到压力变化，可确定渗漏地点。
作为本发明的进一步改进，所述流速感应装置下部开口处为矩形断面，矩形断面宽度取1/3面板宽度；上部开口处为圆形断面；所述矩形断面面积远大于圆形断面面积。流速感应装置下部开口的断面面积远大于上部开口处的断面面积，对于坝体微小的渗漏量，实现灵敏探测。
作为本发明的进一步改进，还包括导轨；所述导轨垂直固定于移动平台上；流速感应装置通过连接杆连接导轨，沿导轨方向滑动。设置导轨时，当流速感应装置感应到压力变化，控制压力感应装置沿导轨向下运动，使得流速感应装置底部的柔性橡胶底边与面板表面贴合压紧，对流速感应装置下端进行封闭，通过压力感应膜的压力值可进一步确定渗漏速度。
作为本发明的进一步改进，还包括高压清洗装置，所述高压清洗装置设置于压力感应装置内部，包括压力喷头、压力喷头行走导轨和驱动装置。通过驱动装置驱动，使得压力喷头沿着行走导轨运动，对面板进行清洗和对压力感应装置内部浑浊水体的排空置换。进一步的，还包括摄像装置，所述摄像装置安装在压力喷头侧面，包括摄像头和照明装置。在浑浊水体排空置换后，驱动装置驱动摄像装置沿着行走导轨逐步行走，对坝面情况进行实时的摄像，获取渗漏点坝面影像。获取的影像可通过无线通讯的方式传输到控制主机，形成面板水下渗漏点的具***置分布图文信息。
作为本发明的进一步改进，所述移动平台由驱动装置、履带、驱动轮、从动轮以及设备载台组成；设备载台设置于履带上，通过驱动装置控制从动轮和驱动轮转动带动履带转动来移动设备。
作为本发明的进一步改进，所述牵引装置包括卷扬机和牵引钢索；牵引钢索连接在移动平台上，通过移动平台的自身驱动力和卷扬机的牵引，共同控制设备沿坝面的上下往复运动。
作为本发明的进一步改进，所述移动平台底部设有电磁铁。在行走过程中，通过输入电流使得电磁铁具有磁性，对钢筋混凝土内部的钢筋进行吸附，使得设备可更好的吸附在面板上；同时，这样的设计可以实现对混凝土重力坝直立面以及拱坝的倒角面的渗漏探测，大大提升设备的适用面。
作为本发明的进一步改进，所述移动平台前端可设置若干高压清洗喷头，对坝体表面的沉积物进行初步清理，保证设备的正常行走；
本发明的***通过移动平台的移动和流速感应装置的压力感应，实现混凝土面板堆石坝面板水下渗漏的快速高效低成本探测。此外，还可结合水下高压清洗装置和水下摄像装置，对面板水下渗漏点的具体特征进行图像采集。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
其中，1.压力感应膜，2.压力感应装置，3.连接杆，4.导轨，5. 定位装置，6.设备载台，7.驱动轮，8.从动轮，9.履带，10.感应器姿态控制电机，11.卷扬机，12.牵引钢索，13.柔性橡胶底边，14.滑轨接头，15.压力喷头行走导轨，16.压力喷头，17.水压泵，18.高压水柔性管路。
具体实施方式
下面结合实施例和附图说明对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
如图1所示的***，包括移动平台、压力感应装置2、牵引装置、导轨4和定位装置5；
所述移动平台由驱动装置、履带9、驱动轮7、从动轮8以及设备载台6组成；设备载台6设置于履带9上。
所述流速感应装置2和定位装置5设置于设备载台6上；导轨4垂直固定于设备载台6上；流速感应装置2通过连接杆3连接导轨4，沿导轨4方向滑动。流速感应装置2为上下通透装置，流速感应装置2底部的边缘为柔性橡胶材质13；流速感应装置2上部开口处设置压力感应膜1。所述流速感应装置2下部开口处为矩形断面，根据实际工程中面板的宽度，矩形断面宽度取1/3面板宽度，长度方向取2m，；上部开口处为圆形断面，圆形开口直径为20cm，使得矩形断面面积远大于圆形断面面积。
所述牵引装置包括卷扬机11和牵引钢索12；牵引钢索12连接在移动平台上，通过移动平台的自身驱动力和卷扬机11的牵引，共同控制设备沿坝面的上下往复运动。
将卷扬机11固定在坝顶面板一侧，***设备放置在面板上，通过卷扬机11释放牵引钢索12，在***设备自重作用下，沿面板向下运动进入水体，此时流速感应装置2底部与面板表面有微小间隙，在面板无渗漏情况下，压力感应装置2上下两端无水流动，此时压力感应膜1无压力信号，当设备行走至渗漏点时，由于压力感应装置2内部出现水体流体，压力感应膜1将感应到压力变化，此时关闭卷扬机11，使设备静止，通过流速感应装置2姿态控制电机10控制流速感应装置2沿控制导轨4向下运动，使得流速感应装置2外壳2的底部柔性橡胶底边13与面板表面贴合压紧，对流速感应装置2下端进行封闭，通过压力感应膜1的压力值，确定此处渗漏速度，通过定位装置5将渗漏点坐标位置进行记录和传输，为后续的修复提供便利。
实施例2
本实施例和实施例1的不同之处仅在于，还包括高压清洗装置和摄像装置，所述高压清洗装置设置于流速感应装置2内部，包括压力喷头16、压力喷头行走导轨15和驱动装置。所述摄像装置安装在压力喷头16侧面，包括摄像头和照明装置。
将卷扬机11固定在坝顶面板一侧，***设备放置在面板上，通过卷扬机11释放牵引钢索12，在***设备自重作用下，沿面板向下运动进入水体，此时流速感应装置2底部与面板表面有微小间隙，在面板无渗漏情况下，流速感应装置2上下两端无水流动，此时压力感应膜1无压力信号，当设备行走至渗漏点时，由于流速感应装置2内部出现水体流体，压力感应膜1将感应到压力变化，此时关闭卷扬机11，使设备静止，通过流速感应装置2姿态控制电机10控制流速感应装置2沿控制导轨4向下运动，使得流速感应装置2外壳2的底部柔性橡胶底边13与面板表面贴合压紧，对流速感应装置2下端进行封闭，通过压力感应膜1的压力值，确定此处渗漏速度，同时通过压力喷头16位置安置的控制电机，控制压力喷头16沿着压力喷头行走导轨15进行行走，同时打开水压泵17，将干净的高压水体通过高压水柔性管路18和压力喷头16喷射至面板面，对面板上附着的沉积物进行清洗，并将浑浊的水置换出流速感应装置2，使得流速感应装置2内部水体有很好的透明度，此时结合在压力喷头16上安置的高清水下摄像头和照明装置对面板表面渗漏情况进行拍摄，将信号通过信号电缆传输至接收端，完成对面板表面渗漏情况的探测和记录，同时通过定位装置5将渗漏点坐标位置进行记录和传输，为后续的修复提供便利。
实施例3
本实施例和实施例1的不同之处仅在于，在压力感应装置上断面位置设置螺旋桨，通过水流驱动螺旋桨转动，感应水流的变化，以此来确定坝体是否出现渗漏，通过建立螺旋桨转速和流体速度的关系，确定坝体渗漏速度。
以上所述为本发明的优选实施实例，并不用于限制不发明，对于本领域技术人员，可以参照本发明详细说明，对前述各功能部件的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，包括移动平台、压力感应装置、牵引装置和定位装置；
所述流速感应装置和定位装置设置于移动平台上，所述牵引装置控制移动平台在坝体混凝土面板表面移动；所述流速感应装置感应水流引起的压力变化，通过定位装置传输渗漏点位置。
2.根据权利要求1所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，所述流速感应装置为上下通透装置，压力感应装置底部的边缘为柔性橡胶材质；压力感应装置上部开口处设置压力感应膜或螺旋桨；优选压力感应膜。
3.根据权利要求1所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，所述压力感应装置下部开口处为矩形断面，矩形断面宽度取1/3面板宽度；上部开口处为圆形断面；所述矩形断面面积远大于圆形断面面积。
4.根据权利要求2所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，还包括导轨；所述导轨垂直固定于移动平台上；压力感应装置通过连接杆连接导轨，沿导轨方向滑动。
5.根据权利要求1或3所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，还包括高压清洗装置，所述高压清洗装置设置于压力感应装置内部，包括压力喷头、压力喷头行走导轨和驱动装置。
6.根据权利要求5所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，还包括摄像装置，所述摄像装置安装在压力喷头侧面，包括摄像头和照明装置。
7.根据权利要求1所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，所述移动平台由驱动装置、履带、驱动轮、从动轮以及设备载台组成；设备载台设置于履带上，通过驱动装置控制从动轮和驱动轮转动带动履带转动来移动设备。
8.根据权利要求1所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，所述牵引装置包括卷扬机和牵引钢索；牵引钢索连接在移动平台上，通过移动平台的自身驱动力和卷扬机的牵引，共同控制设备沿坝面的上下往复运动。
9.根据权利要求1所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，所述移动平台底部设有电磁铁。
10.根据权利要求1所述的基于流速感应的坝体渗漏水下探测***，其特征在于，所述移动平台前端设有高压清洗喷头。
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