Способ контроля качества противофильтрационного экрана

,ЯО 4(51) Е 02 В ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВА КАЧЕСТКРАНА, оврежд с я лю 5. Бюл,якин (088,8)альник И,И. Л., Гидром м ективноси др. Иееоиздат,т поврелдток обсл акрасногоения и фиккое свидетельство СССРл, Е 02 В 1/16, 1982 в обуго х тного с сплошн ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(прототип),(54)(57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО Э чающий определение мест ния, о т л и ч а ю щ и что, с целью повыщения ти и точности поиска ме ний контролируемый уча, дуют регистраторами инф или радиотеплового излу сируют аномалии излучен ленные отклонением суто температуры приповерхно почвы в местах нарушени ти либо плотности экран1 11616Изобретение относится к гидротехническому строительству и можетбыть использовано при контролесплошности противофильтрационныхэкранов как до заполнения сооружения водой, так и в процессе эксплуатации.В метеорологии известно, что между приповерхностным слоем атмосферы,поверхностными и нижележащими слоями почвы и воды постоянно происходиттеплообмен. 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 .20При проектировании сооружения какоткрытых, так и погребенных противофильтрационных экранов на каналахи водоемах в гидромелиорации такжеучитывается информация о температурах почв в зимний период и о глубине промерзания почв и водоемов,Известен также способ контролякачества противофильтрационного экрана, включающий определение местповрежденияВблизи контролируемогоучастка экрана выполняют скважину,взрывают в ней заряд взрывчатых веществ, а места повреждения определяют по содержанию радиоактивных химических элементов в порах защитного35слоя 21,Недостатками данного способа являются необходимость дополнительногосооружения скважин, связанная с40опастностью работы со взрывчатымивеществами, затраты дополнительныхсредств по поддержанию скважин допоследующих плайовых проверок сплошности экрана и трудности использова 45ния данного способа при работе с экраном без защитного слоя грунта, таккак эманации быстро рассеиваются,МЦель изобретения - повьппение эффективности и точности поиска местповреждения,Цель достигается тем, что согласно способу контроля качества противофильтрационного экрана, включающему определение мест повреждения,контролируемый участок обследуютрегистраторами инфракрасного или 27 2радиотеплового излучения и фиксируют аномалии излучения, обусловлен"ные отклонением суточного хода температуры приповерхностного слоя почвы в местах нарушения сплошностилибо плотности экрана.Способ осуществляют следующимобразом.На возвышеннок месте или на вертолете устанавливают регистраторинфракрасного или радиотепловогоизлучения и осматривают или снимают на пленку либо фотобумагу контролируемый участок экрана. Наиболеечеткие аномалии теплового излучения либо поглощения экраном илизащитным слоем грунта фиксируютметками (фишками, плашками, кольппками и т,п,), Затем зафиксированныеместа подвергают детальному осмотруи производят при необходимости, ремонт,Суточный ход температуры поверхности почвы в среднем представляет собой колебание, составляющееодин период, имеющий минимум и максимум, что обусловлено суточнымвращением Земли вокруг своей оси,и соответственно периодичностьюпрохождения 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 около13-14 ч. Затем начинается ее понижение эа счет уменьшения радиационного баланса, хотя последний ещеостается положительным. После 13-14 чрасход тепла поверхностным слоем почвы преобладает над приходом ипроисходит понижение температурыповерхности, 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 росы116162 30 вследствие того, что вертикальноераспределение температуры почвыпроисходит в этом интервале сутокпо типу излучения, которое в основном обусловлено молекулярной теп 5лопроводностью. В местах нарушениясплошности или повышенной пористости экрана как теплопроводность, таквлагоемкость будут нарушены. При теплопроводности материала экрана 10более низкой, чем в зоне нарушениясплошности, теплоотдача (излучение)в этой зоне будет более интенсивной,что на экране или снимке отобразитсяв виде наиболее светлого пятна (аномалии) на общем тепловом фоне экрана, и наоборот - при более высокойтеплопроводности материала экрана,чем у защитного грунта, аномалиибудут выглядеть наиболее темными.В первой половине дня с утра после преодоления минимума суточногохода температуры наблюдается картина, обратная изложенной -с началоминтенсивного поглощения экранированной поверхностью солнечной радиации,т.е. когда вертикальное распределе -ние температуры подстилающего слоя(почвы, экрана) происходит по типунаиболее интенсивной инсоляции.Поскольку ИК-техника наиболееактивно регистрирует объекты, работающие в режиме излучения, предпочтительней (в. умеренных широтах)производить наблюдения ночью при излучении тепла наблюдаемой поверхнос 35тью, При данном условии поверхностные экраны следует начинать наблюдать сразу же при наступлении режима излучения предпочтительней посУ40ле захода солнца (заката). Погребенные экраны наблюдают, исходя изтолщины защитного слоя грунта исообразуясь с третьим законом Фурье,согласно которому суточные максимумы и минимумы запаздывают на каждые10 см глубины в среднем на 2,5-3,5 ч,т.е. от начала режима излучения поверхности защитного слоя началоизлучения слоя экрана отстанет навремя, обусловленное глубиной погребения экрана,Поскольку поверхностный слой земли прозрачен для высокочувствительных НК-регистраторов, толщина защит 55ного слоя, обычно не превышающая50 см, не будет препятствовать обнаружению аномалий под защитным слоем. Однако экран должен быть погребен 7 4на глубину, не достигающую постояннойсуточной температуры. Максимальнодопустимую глубину погребения опре -деляют, исходя из чувствительностиприменяемой ИК-аппаратуры. Чувствительность соизмеряют с расчетным значением амплитуды колебаний температурына глубине погребения экрана, определяемым (приближенно) по второму закону ФурьеАг Аогде Аг - амплитуда колебаний температуры на глубине 7;А - амплитуда колебаний температуры поверхности почвы;Т - период колебаний;К - коэффициент температуропроводности почвы;- основание натуральных логарифмов.Коэффициент температуропроводностик = Л /Собф (2)где- коэффициент теплопроводности материала;С - объемная теплоемкостьо 6материала,В зависимости от степени увлажнения почвы 1 принимает ориентировочные значения от 0,0016.10 для сухойпочвы до 0,0060 10 4 м/с для сильноувлажненной почвы,Применительно к предложенному способу, не требующему чрезвычайно точного расчета, возможно использоватьосредненное значение Е порядкаО, 0037 -10м /с . Возмущениями температуропроводности, вызванными наличием под защитным слоем грунта противофильтрационного экрана, отчастидействующего в качестве тепловоймембраны, можно пренебречь.Из формулы (1) следует, что еслиглубина растет в арифметическойпрогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии. Например, если на поверхности почвытемпература 16 С, то на глубине20 см 4 С, на глубине 40 см 1 С,на глубине 60 см 0,25 С. Слой постоянной суточной температуры, гдеА г = О, находится обычно на глубинев пределах 70 см. Поэтому при использовании высокочувствительных ИК-приемников, различающих, например, раз- .ницу температур до 0,001 С, глубинапогребения экрана, составляющая 5060 см, вполне контролируема, посколь"ку О, 001 С с( О, 25 С.61627 Составитель С.ЛобаревТехред М.Надь Корректор Л.Бескид Редактор М.Недолуженко Заказ 3945/35 Тираж 649 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5гФилиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 5 11При 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 сооруженияханомалии 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) координирующиекоманды голосом либо узким пучкомсвета от фонаря ночью, Светящиесяконтуры тела разносчика и направление его передвижения будут видныкак в окуляре теплобинокля, так ина экране термовизора.Данный способ пригоден к использованию в области метеорологии придетальном исследовании элементовсуточного х температур в приповерхностном слое почвы. Например,на различной глубине, закладываяпленочные мембраны с известнымизаранее тепло- и влагофизическими 5 свойствами и снабженными калиброванными отверстиями, производятхронологическую съемку суточногохода на спектрозональную пленку,что позволит проследить подробнуюкартину (фильм) процесса. Здесьсинхронно возможно снимать такжеобычный видовой фильм облачностинад исследуемым участком, что позволит проанализировать динамику 1 э тонких зависимостей в малых промежутках времени порядка несколькихсекунд суточного хода от состоянияатмосферы (солнечной, космическойактивности и т,п. факторов).20 Применение способа позволяетпо сравнению с известными способами просто более точно выявить местоположение повреждений в противофильтрационном экране как в доэксп луатационный период, так и в процессе эксплуатации.