依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法和装置

摘要

本发明提供依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法，包括如下步骤：步骤一，确定悬浮球运动形态率定位置，获取该位置典型悬浮球运动形态；步骤二，依据悬浮球运动形态在堤坝长度方向对渗漏通道入口进行追踪定位；步骤三，依据悬浮球运动形态在垂直水平面方向对渗漏通道入口进行追踪定位；步骤四，对渗漏通道入口精确定位；其中，步骤二和步骤三的顺序可根据需要调换。本发明的有益效果是：本发明装置的配件均为常用标准配件，价格低廉。操作简单，不需要技术专家。

说明书

技术领域

本发明涉及水灾防治技术领域，更具体地说涉及依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法和装置。

背景技术

溃坝决堤往往给生命财产带来巨大损失，渗漏通道的存在和发展是溃坝决堤的主要原因，及时封堵渗漏通道是确保大坝和堤防安全的主要技术手段。从渗漏通道的出口进行封堵，一般效果不佳；封堵渗漏通道的入口，往往能事半功倍。

准确定位入口是进行入口封堵的前提条件。目前主要有三种方法，第一是潜水员探摸法。潜水员潜入水下，通过目测和身体感知，逐步探摸渗漏通道的入口。该方法受水下环境影响较大，特别是水体浑浊时，探摸难度很大。第二是伪随机流场法，该方法是在堤坝的内外布置电极，形成电流场，通过测量各点的电流密度，分析渗漏通道的入口。该方法需要昂贵的仪器设备和专业的测量分析专家；并且受到水体中、土体内不均匀介质的影响，做到精确定位也很困难。第三是雷达探测法，该方法是在堤坝的顶部采用雷达扫描，利用水、土介电常数的明显差异来确定渗漏通道的位置，从而确定渗漏通道的入口。但是由于堤坝的土体中往往含有较高的水分，使得准确确定渗漏通道的三维定位十分困难。此外，该方法设备昂贵，扫描操作和数据分析需要雷达技术专家。

本发明提供一种依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法和装置，检测方法简单易学，装置价格低廉，可通过多次重复操作，不断提高定位精度。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法，另一发明目的是提供一种该方法应用的装置。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法，包括如下步骤：

步骤一，确定悬浮球运动形态率定位置，获取该位置典型悬浮球运动形态；

步骤二，依据悬浮球运动形态在堤坝长度方向对渗漏通道入口进行追踪定位；

步骤三，依据悬浮球运动形态在垂直水平面方向对渗漏通道入口进行追踪定位；

步骤四，对渗漏通道入口精确定位；

其中，步骤二和步骤三的顺序可根据需要调换。

进一步，所述的悬浮球在水中悬浮。

进一步，所述悬浮球的视密度范围为0.99-1.01g/cm³。

进一步，所述步骤一中，确定悬浮球运动形态率定位置的方法：根据堤坝渗漏通道出口的位置，确定开始检测的位置，在该位置30m以远的岸坡上任意确定一点，作为水体流速不受渗漏影响的位置即悬浮球运动形态率定位置。

进一步，所述步骤一中，获取该位置典型悬浮球运动形态的方法：将追踪定位器和辅助装置顺着岸坡下沉到率定位置，待追踪定位器在水中稳定后，启动前立面摄像头、释放悬浮球，通过摄像头观察悬浮球的运动形态。待典型悬浮球出现时，通过电脑录制典型悬浮球运动形态，该典型悬浮球运动形态作为率定的前立面悬浮球运动形态。然后停止前立面摄像头。

进一步，所述步骤二中依据悬浮球运动形态在堤坝长度方向对渗漏通道入口进行追踪定位的步骤如下：

(1)将追踪定位器和辅助装置顺着岸坡下沉到所述开始检测的位置；

(2)待追踪定位器在水中稳定后，启动追踪定位器的前立面摄像头，释放悬浮球，通过摄像头观察悬浮球的运动形态，待典型悬浮球出现时，通过电脑录下典型悬浮球的运动形态，然后停止前立面摄像头；

(3)参考前立面的指示线，在电脑上比较步骤(2)中典型悬浮球运动形态与所述步骤一中率定的前立面悬浮球运动形态，如果步骤(2)中典型悬浮球运动形态更偏向左侧，则向左移动追踪定位器，移动的距离为1-5m；如果该悬浮球运动形态更偏向右侧，则向右移动追踪定位器，移动的距离为1-5m；

(4)重复步骤(2)，参考前立面的指示线，在电脑上比较此次与上一次典型悬浮球的运动形态，如果此次典型悬浮球运动形态更偏向于上一次移动的方向，则追踪定位器需要移动的方向与上一次移动方向相同，且移动距离与上一次相同；反之，追踪定位器需要移动的方向与上一次相反，且移动距离为上一次的一半；当移动距离小于等于1m时，停止堤坝长度方向追踪；否则重复(4)。

进一步，所述步骤三中依据悬浮球运动形态在垂直水平面方向对渗漏通道入口进行追踪定位的步骤如下：

(1)待追踪定位器在水中稳定后，启动右侧面摄像头，释放悬浮球，通过右侧面摄像头观察悬浮球的运动形态，待典型悬浮球出现时，通过电脑录制典型悬浮球运动形态，然后停止右侧面摄像头；

(2)向上或向下移动追踪定位器，距离为1～3m。

(3)重复步骤(1)，参考右侧面上的指示线，在电脑上比较此次与上一次典型悬浮球的运动形态，如果此次典型悬浮球的运动形态更偏向于堤坝侧，则追踪定位器需要移动的方向与上一次移动方向相同，且移动距离与上一次相同；反之，追踪定位器需要移动的方向与上一次相反，且移动距离为上一次的一半；当移动距离小于等于0.5m时，停止垂直位置追踪；否则重复(3)。

进一步，所述步骤四中对渗漏通道入口精确定位的步骤：待追踪定位器在水中稳定后，启动前立面摄像头，释放悬浮球，通过前立面摄像头观察悬浮球的运动形态，待悬浮球汇聚到渗漏通道入口时，录下此时悬浮球的形态，然后停止前立面摄像头，根据悬浮球汇聚点与追踪定位器相对位置关系确定渗漏通道的准确位置。

一种用于依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法的追踪定位堤坝渗漏通道入口装置，包括箱体，所述箱体内分布摄像装置、悬浮球和压水管，所述摄像装置由分别监控堤坝长度方向和垂直水平面方向的两个摄像头组成，所述悬浮球在压水管的作用下从悬浮球释放口释放，所述摄像装置捕捉的悬浮球运动形态视频信号通过信号线传输给电脑。

进一步，监控堤坝长度方向和垂直水平面方向的两个摄像头对应的箱体侧面均刻有指示线。

进一步，所述箱体的底面通过收放装置设置重物，所述重物可以沿顺坡向上下滚动，使所述追踪定位器在水中调整位置和保持水平。

本发明的有益效果为：没有使用常规流速测量法，而是采用了悬浮球运动形态的影像比较法，更加直观、简单；由于悬浮球距离追踪定位器较近，本发明能够适应浑水条件；没有采用常规的根据一次检测数据定位渗漏入口的方法，而是采用了多次检测的追踪定位方法，逐次逼近真实位置，精度较高。此外，因偶发因素、环境因素等的影响，一次检测出现误判的可能性较大；而追踪定位法，依据的是多次检测的定性判断结果，可明显减少误判的可能性；本发明装置的配件均为常用标准配件，价格低廉。操作简单，不需要技术专家。

附图说明

图1为追踪定位堤坝渗漏通道入口方法的流程示意图；

图2为追踪定位堤坝渗漏通道入口检测的横剖面示意图；

图3为追踪定位堤坝渗漏通道入口检测的俯视示意图；

图4为追踪定位器结构俯视示意图；

图5为追踪定位器结构正视示意图；

图6为前立面指示线和典型悬浮球示意图；

图7为右侧面指示线和典型悬浮球示意图；

图中：

1、堤坝；2、水体；3、追踪定位器；4、重物；5、收放装置；6、电脑；7、预估的渗漏通道入口(开始检测的位置)；8、预估的渗漏通道入口；9、率定位置；10、渗漏通道出口；11、渗漏通道出口；12、前立面摄像头；13、右侧面摄像头；14、前立面悬浮球释放口；15、右侧面悬浮球释放口；16、压水管；17、箱体；18、前立面指示线；19、右侧面指示线；20、典型悬浮球；21、信号线；22、悬浮球。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

追踪定位器3在水体2中释放悬浮球，其中上浮速度小于3mm/s的定义为典型悬浮球20。悬浮球跟随水流运动，因此悬浮球的运动形态就反应了水流的状态。移动追踪定位器3，比较前后产生的典型悬浮球20的运动形态，就可知道追踪定位器3距离渗漏通道入口是更近还是更远，逐步追踪，就能准确定位渗漏通道的入口位置。

一种依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法，包括如下步骤：

步骤1：无渗漏影响水体中悬浮球运动形态的率定

根据堤坝渗漏通道出口的位置，如图3中的10、11所示，估计在堤坝1临水岸坡上渗漏通道入口的位置，如图3中的7、8所示，并确定7为开始检测的位置。在该位置30m以远的临水岸坡上任意确定一点，如图3中的9所示，作为水体2流速不受渗漏影响的位置，并确定为悬浮球运动形态率定位置。

(1)将追踪定位器3和辅助装置顺着岸坡下沉到率定位置，待追踪定位器3在水中稳定后，启动前立面摄像头12、释放悬浮球，通过摄像头观察悬浮球的运动形态。待典型悬浮球20出现时，通过电脑6录制典型悬浮球20的运动形态，时长1分钟，该典型悬浮球20的运动形态作为率定的前立面悬浮球运动形态。然后停止前立面摄像头12。

步骤2：依据悬浮球运动形态在堤坝长度方向对渗漏通道入口进行追踪定位

(1)将追踪定位器3和辅助装置顺着岸坡下沉到开始检测的位置，如图2和图3所示；

(2)待追踪定位器3在水中稳定后，启动前立面摄像头12、释放悬浮球，通过摄像头观察悬浮球的运动形态，待典型悬浮球20出现时，通过电脑6录下典型悬浮球20的运动形态，时长1分钟，然后停止前立面摄像头12；

(3)参考前立面的指示线18，在电脑6上比较步骤(2)中典型悬浮球运动形态与率定的前立面悬浮球运动形态，发现步骤(2)中典型悬浮球运动形态更偏向左侧，则向左移动追踪定位器3，距离为2m；

(4)重复(2)，参考前立面的指示线18，在电脑6上比较此次与上一次典型悬浮球20的运动形态，发现此次典型悬浮球20运动形态更偏向于左侧，则追踪定位器3需要向左移动，移动距离仍为2m；

再次重复(2)，参考前立面的指示线18，在电脑6上比较此次与上一次典型悬浮球20的运动形态，发现此次典型悬浮球20运动形态更偏向于右侧，则追踪定位器3需要向右移动，移动距离为上一次的一半，为1m。移动距离已等于1m，则停止纵向追踪。

步骤3：依据悬浮球运动形态在垂直水平面方向对渗漏通道入口进行追踪定位

(1)待追踪定位器3在水中稳定后，启动右侧面摄像头13、释放悬浮球，通过摄像头观察悬浮球的运动形态，待典型悬浮球20出现时，通过电脑6录制典型悬浮球20的运动形态，时长1分钟，然后停止右侧面摄像头13；

(2)向下移动追踪定位器3，距离为1m；

(3)重复(1)，参考右侧面上的指示线19，在电脑6上比较此次与上一次典型悬浮球20的运动形态，发现此次典型悬浮球20的运动形态更偏向于堤坝侧，则追踪定位器3需要向下移动，移动距离与上一次相同，为1m；

再次重复(1)，参考右侧面上的指示线19，在电脑6上比较此次与上一次典型悬浮球20的运动形态，发现此次典型悬浮球20的运动形态更偏向于水体2侧，则追踪定位器3需要向上移动，移动距离为上一次的一半，为0.5m。移动距离已等于0.5m，则停止垂直位置追踪。

步骤4：渗漏通道入口摄像精确定位

待追踪定位器3在水中稳定后，启动前立面摄像头12、释放悬浮球，通过前立面摄像头12观察悬浮球的形态，待悬浮球汇聚到渗漏通道入口时，录下此时悬浮球的运动形态，然后停止前立面摄像头12。根据悬浮球汇聚点与追踪定位器3相对位置关系确定渗漏通道的准确位置。

该追踪定位堤坝渗漏通道入口的装置，包括追踪定位器3和辅助装置，如图2和图3所示。

前后两次典型悬浮球20运动形态比较方法是：在电脑6上，根据录制的典型悬浮球20运动形态视频，比较经历相同时长后，需要比较的两个悬浮球运动的水平距离。可通过电脑6处理，将起始时刻两个悬浮球的中心点重合，仅比较经历相同时长后，两个悬浮球的位置，这样可明显提高比较判断的效率和准确性；

步骤2也可和步骤3结合进行，这样可以明显减少追踪定位器3移动的次数，提高检测效率；

本发明方法和装置适应于渗漏通道入口在堤坝临水岸坡的情况，应用于层流或静止水体。

一种用于依据悬浮球运动形态追踪定位渗漏通道入口的方法的追踪定位堤坝渗漏通道入口装置，包括箱体17，透明箱体17为边长20cm的立方体形状，由1cm厚的有机玻璃板材组装而成，透明箱体17进行了密封处理，可抵御0.2MPa的水压；所述箱体17内分布摄像装置、悬浮球和压水管，所述摄像装置由分别监控堤坝长度方向和垂直水平面方向的两个摄像头12、13组成，摄像头为两个500万像素的高清USB摄像头，所述悬浮球在压水管的作用下从悬浮球释放口14、15释放，所述摄像装置捕捉的悬浮球运动形态视频信号通过信号线传输给电脑6。

电缆包括电源线、信号线和压水管，电源线用来给摄像头供电，信号线传输摄像头的视频信号，压水管与追踪定位器中的压水管相连通，用于压水释放悬浮球。

监控堤坝长度方向和垂直水平面方向的两个摄像头对应的箱体17侧面均刻有指示线18、19，为了提高对悬浮球位移判断的准确性和可靠性；

所述箱体17的底面通过收放装置5设置重物4，重物4可以沿顺坡向上下滚动，使所述追踪定位器3在水中调整位置和保持水平，优选地，重物4重量要能确保追踪定位器3能够顺利下沉入水中，重物4可以为铁棒；优选地，为了便于确定追踪定位器3的位置，收放装置5选用带有长度刻度的尼龙索。

被测水体2的密度随着温度和浑浊度的变化而不同。为了适应不同水体2的密度，确保至少有一个悬浮球达到典型悬浮球20要求,设置悬浮球的视密度在0.99-1.01g/cm³之间，并且各不相同，悬浮球的个数为5-50个，直径为2-10mm；优选地，为了便于观察和录像，悬浮球的颜色和花纹各不相同。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。