Способ контроля качества противофильтрационного экрана

Способ контроля качества противофильтрационного экрана

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА, включающий определение мест повреждения , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и точности поиска мест повреждений , контролируемый участок обследуют регистраторами инфракрасного или радиотеплового излучения и фиксируют аномалии излучения, обусловленные отклонением суточного хода температуры приповерхностного слоя почвы в местах нарушения сплошности либо плотности экрана.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИ Х

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1161627

4

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ з ,.л .ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 -.

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В» (21) 3611503/29-15 (22) 29.06.83 (46) 15.06.85. Бюл. № 22 (72) В.Т.Корякин (53) 626.823(088.8) (56) 1. Гуральник И.И. и др. Метеорология. Л., Гидрометеоиздат, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР № 1046399, кл. Е 02 В 1/16,.1982 (прототип). (54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА, включающий определение мест повреждения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и точности поиска мест поврелще- ний, контролируемый участок обследуют регистраторами инфракрасного или радиотеплового излучения и фиксируют аномалии излучения, обусловленные отклонением суточного хода температуры приповерхностного слоя почвы в местах нарушения сплошности либо плотности экрана.

1 11616

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при контроле сплошности противофильтрационных экранов как до заполнения сооружения водой, так и в процессе эксплуатации.

В метеорологии известно, что между приповерхностным слоем атмосферы, поверхностными и нижележащими слоя- 10 ми почвы и воды постоянно происходит теплообмен, Данные о тепловом режиме почвы широко используются в сельском хозяйстве для контроля интенсивности процессов разложения органических веществ, растворения различных солей, гниения, жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, прорастания семян, скорости роста растений, заморозков 1 1.

При проектировании сооружения как открытых, так и погребенных противофильтрационных экранов на каналах и водоемах в гидромелиорации также учитывается информация о температу- я5 рах почв в зимний период и о глубине промерзания почв и водоемов.

Известен также способ контроля качества противофильтрационного экрана, включающий определение мест повреждения ° Вблизи контролируемого участка экрана выполняют скважину, взрывают в ней заряд взрывчатых веществ, а места повреждения определяют по содержанию радиоактивных химических элементов в порах защитного

3S слоя j2 ).

Недостатками данного способа являются необходимость дополнительного сооружения скважин, связанная с

40 опастностью работы со взрывчатыми веществами, затраты дополнительных средств по поддержанию скважин до последующих плановых проверок сплош ности экрана и трудности использова45 ния данного способа при работе с экраном без защитного слоя грунта, так как эманации быстро рассеиваются .в атмосфере.

Цель изобретения — повьппение эф- 50 фективности и точности поиска мест повреждения.

Цель достигается тем, что согласно способу контроля качества противофильтрационного экрана, включающе- 55 му определение мест повреждения, контролируемый участок обследуют регистраторами инфракрасного или

27 2 радиотеплового излучения и фиксируют аномалии излучения, обусловленные отклонением суточного хода температуры приповерхностного слоя почвы в местах нарушения сплошности либо плотности экрана.

Способ осуществляют следующим образом.

На возвышеннок месте или на вертолете устанавливают регистратор инфракрасного или радиотеплового излучения и осматривают или снимают на пленку либо фотобумагу контролируемый участок экрана. Наиболее четкие аномалии теплового излучения либо поглощения экраном или защитным слоем грунта фиксируют метками (фишками, плашками, кольппками и т.п,), Затем -зафиксированные места подвергают детальному осмотру и производят при необходимости, ремонт.

Суточный ход температуры поверхности почвы в среднем представляет собой колебание, составляющее один период, имеющий минимум и максимум, что обусловлено суточным вращением Земли вокруг своей оси, и соответственно периодичностью прохождения Солнца по земному небосводу, днем насьпцающего почву теплом, которое излучается ночью. Минимум суточного хода температуры почвы наблюдается перед восходом солнца, когда радиационный баланс отрицателен, а нерадиационный обмен теплом между поверхностью и прилегающими к ней слоями почвы и воздуха не-, значителен. С восходом солнца по мере увеличения радиационного баланса, температура поверхности почвы растет и достигает максимума около

13-1ч ч. Затем начинается ее понижение эа счет уменьшения радиационI ного баланса, хотя последний еще остается положительным. После 13-14 ч расход тепла поверхностным слоем почвы преобладает над приходом и происходит понижение температуры поверхности, продолжающееся до утреннего минимума.

Аномалии теплового излучения максимально должны проявлять себя в течение предутреннего минимума суточного хода температуры в теплое время года при установившейся ясной погоде до достижения водяным паром приземного слоя воздуха точки росы

116162

30 вследствие того, что вертикальное распределение температуры почвы происходит в этом интервале суток по типу излучения, которое в основном обусловлено молекулярной теп5 лопроводностью. В местах нарушения сплошности или повышенной пористости экрана как теплопроводность, так влагоемкость будут нарушены. При теплопроводности материала экрана 10 более низкой, чем в зоне нарушения сплошности, теплоотдача (излучение) в этой зоне будет более интенсивной, что на экране или снимке отобразится в виде наиболее светлого пятна (аномалии) на общем тепловом фоне экрана, и наоборот — при более высокой теплопроводности материала экрана, чем у защитного грунта, аномалии будут выглядеть наиболее темными.

В первой половине дня с утра после преодоления минимума суточного хода температуры наблюдается картина, обратная изложенной - с началом интенсивного поглощения экранированной поверхностью солнечной радиации, т.е. когда вертикальное распределе— ние температуры подстилающего слоя (почвы, экрана) происходит по типу наиболее интенсивной инсоляции.

Поскольку ИК-техника наиболее активно регистрирует объекты, работающие в режиме излучения, предпочтительней (в. умеренных широтах). производить наблюдения ночью при излучении тепла наблюдаемой поверхнос35 тью. При данном условии поверхностные экраны следует начинать наблюдать сразу же при наступлении режима излучения предпочтительней пос7

40 ле захода солнца (заката) . Погребенные экраны наблюдают, исходя из толщины защитного слоя грунта и сообразуясь с третьим законом Фурье, согласно которому суточные максимумы и минимумы запаздывают на каждые

10 см глубины в среднем на 2,5-3,5 ч, т.е. от начала режима излучения поверхности защитного слоя начало излучения слоя экрана отстанет на время, обусловленное глубиной погребения экрана.

Поскольку поверхностный слой земли прозрачен для высокочувствительных НК-регистраторов, толщина защит55 ного слоя, обычно не превышающая

50 см, не будет препятствовать обнаружению аномалий под защитным слоем. Однако экран должен быть погребен

7 4 на глубину, не достигающую постоянной суточной температуры. Максимально допустимую глубину погребения опре— деляют, исходя из чувствительности применяемой ИК-аппаратуры. Чувствительность соизмеряют с расчетным значением амплитуды колебаний температуры на глубине погребения экрана, определяемым (приближенно) по второму закону Фурье

Aã,. Aî,f где A> — амплитуда колебаний температуры на глубине Z;

А — амплитуда колебаний температуры поверхности почвы;

Т вЂ” период колебаний;

К вЂ” коэффициент температуропроводности почвы; — основание натуральных логарифмов.

Коэффициент температуропроводности к = Л /Соб (2) где А — коэффициент теплопроводности материала;

С вЂ” объемная теплоемкость о6 материала.

В зависимости от степени увлажнения почвы k принимает ориентировочные значения от 0,0016-10 для сухой почвы до 0,0060 -10 4м /с для сильно увлажненной почвы.

Применительно к предложенному способу, не требующему черезвычайно точного расчета, возможно использовать осредненное значение k порядка

0,0037-10 м /с. Возмущениями температуропроводности, вызванными наличием под защитным слоем грунта противофильтрационного экрана, отчасти действующего в качестве тепловой мембраны, можно пренебречь.

Из формулы (1) следует, что если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии. Например, если на поверхности почвы температура 16 С, то на глубине

20 см 4 С, на глубине 40 см 1 С, на глубине 60 см 0,25 С. Слой постоянной суточной температуры, где

А = О, находится обычно на глубине в пределах 70 см. Поэтому при использовании высокочувствительных ИК-приемников, различающих, например, раз- . ницу температур до 0,001 С, глубина погребения экрана, составляющая 5060 см, вполне контролируема, поскольку 0,001 С с< 0,25 С.

61627

Составитель С.Лобарев

Техред M.Íàäü Корректор Л.Бескид

Редактор N.Íåäîëóæåíêî

Заказ 3945/35 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

5 11

При контролировании открытых экранов возможно также использовать визуальный поиск с помощью тепловизора турбулентных восходящих потоков смеси воздуха с водяным паром, исходящих вскоре после восхода солнца из мест нарушений сплошности или повышенной пористости. экрана.

В водозаполненных сооружениях аномалии можно фиксировать буями, сбрасываемыми с плавсредств.

Фиксировать аномалии можно, производя визуальный осмотр экрана через окуляр теплобинокля либо на экране термовизора и, подавая разносчиком фишек (меток) координирующие команды голосом. либо узким пучком света от фонаря ночью. Светящиеся контуры тела разносчика и направление его передвижения будут видны как в окуляре теплобинокля, так и на экране термовизора.

Данный способ пригоден к использованию в области метеорологии при детальном исследовании элементов суточного х температур в приповерхностном слое почвы. Например, на различной глубине, закладывая пленочные мембраны с известными заранее тепло- и влагофизическими

5 свойствами и снабженными калиброванными отверстиями, производят ° хронологическую съемку суточного хода на спектрозональную пленку, что позволит проследить подробную картину (фильм) процесса. Здесь синхронно возможно снимать также обычный видовой фильм облачности над исследуемым участком, что позволит проанализировать динамику

15 тонких зависимостей в малых промежутках времени порядка нескольких секунд суточного хода от состояния атмосферы (солнечной, космической активности и т.п. факторов).

Ю Применение способа позволяет по сравнению с известными способами просто более точно выявить местоположение повреждений в противофильтрационном экране как в доэксп2 луатационный период, так и в процессе эксплуатации.