摘要：1HydroResearch AB, Taby, Sweden, 2Silixa Ltd, London, Uk, 3Vattenfall Vattenkraft AB, Sweden）

作者：（S.johansson1, P.sjodahl1,A.L. Stork2, M. Mondanos2, M. Persson3, R. Wolfsborg3

1HydroResearch AB, Taby, Sweden, 2Silixa Ltd, London, Uk, 3Vattenfall Vattenkraft AB, Sweden）

介绍

沃特福尔在其水坝中使用分布式光纤传感技术方面处于领先地位。第一批光缆于2001年安装，目前已在27座水坝中使用光纤，占沃特福尔大型水坝的34%。根据监测需求，这些光缆已用于各种测量，采用了三种方法：

根据温度测量进行渗流评估（分布式温度传感技术，DTS），这是最常见的应用。

自2003年以来，在一些大坝上应用了应变测量技术（分布式应变传感技术，DSS）。

声学测量（分布式声学传感技术，DAS）是最新的一种方法，于2017年首次进行了测试，目前已在三座大坝上应用。

温度测量以检测渗流变化

利用温度测量进行的渗流评估利用了所有地表水中发生的自然季节性温度变化。穿过大坝的渗流会引起季节性温度变化，随着流路长度的增加，这种变化会减弱。可以通过测量的温度来评估渗流，并检测渗流的变化。夏季的测量可能会发现温度较高的区域，并在水库水中跟随季节性温度的变化做出快速响应。下面是一个示例，展示了在95和235米之间夏季进行的DTS测量。

测量目的在于跟踪172米区域周围的渗流情况。大坝这一部分的渗流通过量水槽进行测量，显示出2升/秒的数值。温度测量显示出流出物分布在约30米的范围内。温度监测提供了关于局部渗流的补充详细信息。通过重复测量，可以检测到变化。如果需要进行修复，这些测量可以用来跟踪结果并验证效果。

测量应变以检测运动

使用DSS技术的主要优势是它可以覆盖整个大坝。可以及早检测到局部运动。以下是一个大型大坝在2012年和2022年进行多次测量并使用不同监测设备的例子。结果非常一致，分辨率也在不断提高。

重复测量现在可以以高精度和空间分辨率进行，就像在一个实验性的堤坝中进行的灌浆测试期间和之后那样。在17号区段的灌浆过程中，测量了压缩（负应变）和伸长（正应变）。

利用声学测量来检测材料特性的变化

利用DAS进行地震勘探已在堤坝中进行了测试。记录的DAS信号提供了大坝中波速和波幅的信息，这些信息可以与材料特性相关。光纤可以永久部署，因此可以连续收集数据，或根据勘探需要进行收集。Vattenfall旗下三座大坝以及一座实验性大坝都应用了主动和被动两种方法。一个例子来自一座大型大坝，在那里应用了主动和被动两种测量方法。环境噪声干涉测量（ANl-lmaging）基于记录在一对通道上的数据的互相关，其中一个通道作为信号源，另一个作为接收器。

大坝沿线和整个监测期间的相对地震速度变化显示，最显著的变化发生在450米至800米之间，5月8日之后总体呈下降趋势。绿色圆圈表示480米和680米处的局部高速度区域（绿色圆圈）。监测数据的不确定性很小（

结论

光纤电缆和分布式测量非常适合覆盖大型结构，如大坝。光纤是所有方法的传感器，可以沿着大坝全程提供信息。永久温度测量可以检测渗漏异常，在某些情况下还可以估计渗漏流量。应变传感可以高灵敏度地检测运动及其位置。使用声学传感获得的结果和经验令人鼓舞，已经在大型大坝上进行了测量。这个应用程序相当新颖，建议进行进一步的研究。所有方法都可以用作具有连续监测的早期预警系统，或用于调查。

来源：三合智能Lanwair