【摘 要】
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地下输水管网建设中,水管老化、破损引起的水管泄漏现象时有发生。埋地水管的泄漏不仅导致水资源大量浪费,还会引起地面塌陷、空洞等地质灾害,严重威胁人民的生命和财产安全。因此,采用实时、精准的水管泄漏监测方法,对埋地水管泄漏的监测、预警具有重要意义。本文以水管周围的土体为研究对象,提出一种光纤与并行电法相结合的综合测试方法（简称“光-电”综合测试方法）,开展标定实验和物理模拟试验,共采集有效电极电流数据
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地下输水管网建设中,水管老化、破损引起的水管泄漏现象时有发生。埋地水管的泄漏不仅导致水资源大量浪费,还会引起地面塌陷、空洞等地质灾害,严重威胁人民的生命和财产安全。因此,采用实时、精准的水管泄漏监测方法,对埋地水管泄漏的监测、预警具有重要意义。本文以水管周围的土体为研究对象,提出一种光纤与并行电法相结合的综合测试方法（简称“光-电”综合测试方法）,开展标定实验和物理模拟试验,共采集有效电极电流数据47组,自然电位数据47组,温度特征值数据141组,研究水管泄漏过程中物性参数响应特征,监测判定了泄漏点位置及泄漏范围。具体研究成果如下:（1）建立了温度特征值与含水率之间的Logistis数学模型。通过含水率标定实验,得到各参量随含水率变化的响应特征为:温度特征值在空气中、干燥土体中和含水土体中依次降低,且随着土体含水率的增大而减小;激励电流随着土体含水率的增大而增大;自然电位值随土体含水率增加而变化后趋于稳定。（2）优选了高精度及高稳定性的传感器监测试验条件。实验表明:30V加热电压条件下AHFO-FBG传感器对土体含水率的识别精度优于15V加热电压,温度特征值变化更明显;砂土配比为9:1时,不同含水率土体均一性较好,参量响应更为灵敏。（3）构建了基于“光-电”综合测试技术的室内物理模型试验。试验结果表明:当监测点附近区域土体含水率增加时,温度特征值降低,激励电流升高,自然电位值先整体增加,后小幅度回落并趋于稳定,应变光纤压应变明显增加;结合标定函数关系,量化了土体含水率变化过程,对泄漏口位置及泄漏范围进行判别。（4）分析了泄漏过程中土体横向、纵向含水率分布云图以及参量间的响应敏感性。进一步确定管道泄漏过程中,温度特征值和电极电流值响应特征呈负相关关系,且当土体含水率低于11%时,温度特征值对含水率变化的感知灵敏性要高于电流值;反之,温度特征值对含水率变化的感知灵敏性低于电流值。图[64]表[4]参[112]
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