一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置及其测试方法与流程

本发明涉及涉及水位观测量测技术领域，具体涉及一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置及其测试方法。

背景技术：

水位资料与人类社会生活和生产关系密切。水利工程的规划、设计、施工和管理需要水位资料。一般利用水尺和水位计对观测对象的水位测定，在满足水文预报和水文情报要求的基础上，根据观测目的及要求选定相应的观测时间和观测频率。

围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。围堰高度高于施工期内可能出现的最高水位。围堰的作用既可以防水、围水，又可以支撑基坑的坑壁。在桥梁基础施工中，当桥梁墩、台基础位于地表水位以下时，结合施工场地的实际水文地质情况选择对应的围堰形式。

有时所采用的围堰形式不当或是施工现场发生大变化而使围堰结构发生变化，导致围堰内出现渗漏水情况，针对该情况采取补救措施前需要通过观测围堰内水位的变化情况来研究渗漏水的速率，确保施工安全；或是采用水泵对已经满水的围堰进行抽水时，通过快速观测水位的变化情况来评估抽水效果，减少不必要经济损失。此时能快速测试渗漏水围堰内水位变化速率显得尤为重要。

目前采用钢尺水位计水位测量仪、电子水位计或雷达水位计等测试渗漏水围堰内水位变化速率。钢尺水位计水位测量仪是通过人工读数形式测试渗漏水围堰内的水位高程，误差大且不适用于快速连续收集数据；电子水位计通过测试水压换算为水头高度进行水位计算，且水质对测试结果也有一定影响，从而导致测试精度低。雷达水位计能快速测试渗漏水围堰内水位变化速率，但仪器设备笨重昂贵、不易携带、测试精度低也比较低。

技术实现要素：

针对上述问题，有必要提供一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置及其测试方法。该快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置及其测试方法，可快速、高精度地测试渗漏水围堰内水位变化速率，其测试的精度可高达0.01mm，便捷高效。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置，包括固定架、浮筒、若干位移传感器和位移数据采集系统，所述浮筒包括浮板和圆筒，所述浮板活动套设在所述圆筒内并可沿所述圆筒的内壁滑移运动，所述圆筒固设在所述固定架的底部；每一所述位移传感器分别包括传感器体和伸缩杆，所述传感器体安装在所述固定架上，所述伸缩杆活动卡设在所述传感器体内并沿所述传感器体的内壁滑移运动，所述伸缩杆远离所述传感器体的一端抵接所述浮板，所述位移数据采集系统装设在所述固定架外，每一所述传感器体远离所述伸缩杆的一端分别连接所述位移数据采集系统。

优选地，每一所述传感器体分别通过一固定杆装设在所述固定架上。

优选地，每一所述传感器体分别通过绑扎的方式固定在每一所述固定杆上，每一所述固定杆上均装设有一锁扣，每一所述固定杆分别通过所述锁扣可拆卸地连接所述固定架。

优选地，每一所述传感器体远离所述伸缩杆的一端分别通过电缆连接所述位移数据采集系统。

优选地，所述浮筒还包括若干立柱，若干所述立柱间隔装设在所述圆筒的外壁，所述圆筒通过若干所述立柱固定连接所述固定架的底部。

优选地，所述圆筒内的相对两端均设有限位块。

优选地，所述圆筒的外直径设为20～30cm，高度设为20～30cm。

优选地，所述浮板的直径设为18～28cm，高度设为2～4cm。

优选地，所述固定架包括吊环、斜杆、两个固定环和若干竖杆，两个所述固定环平行设置并通过若干所述竖杆连接，若干所述竖杆的自由末端分别固定连接所述圆筒，所述吊环通过所述斜杆连接远离所述圆筒一端的所述固定环。

一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置的测试方法，包括以下步骤：

(1)首先将每一所述传感器体分别绑扎在每一所述固定杆上，然后将每一所述固定杆通过所述锁扣连接所述固定架，并将连接每一所述传感器体的所述电缆的另一端连接所述位移数据采集系统；

(2)在进行测试前，利用固定绳通过所述吊环将所述浮筒定位到初始测试水面，当所述浮筒到达测试水面后将其固定；

(3)检查所有仪器设备，进行试验前调试，确保仪器设备能正常运行；

(4)对所述位移传感器进行调零，设定采集频率，开始采集试验时间-水位曲线；

(5)结束试验，对数据进行整理分析。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置及其测试方法，其在充分利用高精度的位移传感器、水的浮力、位移数据采集系统等基础上研制而成。试验时，将整个浮筒置于测试水面位置，利用水位上升时，水的浮力推动着装置中的浮板上升并传导到固定在固定架上的高精度位移传感器使其产生伸缩量变化，并且位移数据采集系统对水位数据进行实时采集储存。在保证精度满足要求的基础上，为后续的相关措施提供数据支撑，保证施工安全。

本发明提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置及其测试方法，可快速、高精度地测试渗漏水围堰内水位变化速率，从而评估水位变化对施工等工作影响程度。在本发明的仪器中，水位的变化通过浮板传递给高精度位移传感器进行实时测量，其测试的精度可高达0.01mm，便捷高效。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置中的固定架的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置中的浮筒的剖视图；

图4是本发明实施方式提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置中的位移传感器的结构示意图。

附图中，1-固定架，11-吊环，12-斜杆，13-固定环，14-竖杆，2-浮筒，21-浮板，22-圆筒，23-立柱，3-位移传感器，31-传感器体，32-伸缩杆，4-位移数据采集系统，5-固定杆，6-电缆，7-固定绳，8-水面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1和图3，本发明实施方式提供一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置，包括固定架1、浮筒2、三个位移传感器3和位移数据采集系统4。浮筒2包括浮板21、圆筒22和三个立柱23，浮板21活动套设在圆筒22内并在水的浮力作用下可沿圆筒22的内壁滑移运动。圆筒22固设在固定架1的底部。三个立柱23间隔装设在圆筒22的外壁，圆筒22通过三个立柱23焊接连接固定架1的底部。圆筒22内的相对两端均设有限位块(图未示)，用于限制浮板21滑出圆筒22外，并方便携带。圆筒22的外直径设为20～30cm，高度设为20～30cm。浮板21的直径设为18～28cm，高度设为2～4cm。在本实施方式中，圆筒22的外直径设为20cm，高度设为20cm。浮板21的直径设为18cm，高度设为3cm。这样的尺寸设置，在确保测试需要的同时，增大浮板21与水面8的接触面积，以增加测试数据的准确性。

请同时参见图1和图2，固定架1包括吊环11、斜杆12、两个固定环13和三个竖杆14。两个固定环13平行设置并通过三个竖杆14连接，两个竖杆14的自由末端分别固定连接圆筒22。在本实施方式中，圆筒22通过焊接连接两个竖杆14的自由末端。吊环11通过斜杆12连接远离圆筒22一端的固定环13。

请同时参见图1和图4，位移传感器3用于采集因水位变化而引起的的浮板21浮动的位移变化数据。每一位移传感器3分别包括传感器体31和伸缩杆32。传感器体31安装在固定架1的竖杆14上，每一根竖杆14安装有一个传感器体31。伸缩杆32活动卡设在传感器体31内并沿传感器体31的内壁滑移运动，伸缩杆32远离传感器体31的一端抵接浮板21。在本实施方式中，传感器体31的下端装设有一卡设件(图未示)，伸缩杆32的上端装设有一限位件(图未示)，伸缩杆32的上端通过所述限位件卡设于所述卡设计，以防止伸缩杆32滑出传感器体31外。传感器体31内部中空，以使伸缩杆32可沿传感器体31的内壁滑移运动。位移数据采集系统4装设在固定架1外，每一传感器体31远离伸缩杆32的一端分别连接位移数据采集系统4。

请再次参见图1，在本实施方式中，每一传感器体31分别通过一固定杆5装设在固定架1的下方的固定环13上。每一传感器体31分别通过绑扎的方式固定在每一固定杆5上。每一固定杆5上均装设有一锁扣(图未示)，每一固定杆5分别通过所述锁扣可拆卸地连接固定架1的固定环13。这样的设置，使得位移传感器3可以快速地拆卸或快速地组装于固定架1上，便于携带。每一传感器体31远离伸缩杆32的一端分别通过电缆6连接位移数据采集系统4。位移数据采集系统4实时采集测试项目的水位位移数据。

一种快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置的测试方法，包括以下步骤：

(1)首先将每一传感器体31分别绑扎在每一固定杆5上，然后将每一固定杆5通过所述锁扣连接固定架1的固定环13，并将连接每一传感器体31的电缆6的另一端连接位移数据采集系统4；

(2)在进行测试前，利用固定绳7通过吊环11将浮筒2定位到初始测试水8，当浮筒2到达测试水面8后将其固定；

(3)按照现有技术检查所有仪器设备，进行试验前调试，确保仪器设备能正常运行；

(4)对位移传感器3进行调零，设定采集频率，开始采集试验时间-水位曲线；

(5)结束试验，对数据进行整理分析。

本发明提供的快速测试渗漏水围堰内水位变化速率装置在使用时，将整个浮筒2置于测试水面8的位置，利用水位上升时，水的浮力推动着浮筒2中的浮板21上升并传导到固定在固定架1的固定环13上的高精度位移传感器3，使伸缩杆32产生伸缩量变化，并且位移数据采集系统4对传感器体31探测得到的水位数据进行实时采集储存。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。