橋梁、風(fēng)電場樁基沖刷監(jiān)測
為什么要進行沖刷監(jiān)測?
河床沖刷是指泥沙對橋墩、橋臺等水下構(gòu)筑物的沖刷。沖刷可以發(fā)生在水流的任何區(qū)域,從小溪和河流到潮汐河口。這種侵蝕是由水流引起的,在快速、高流量的時候會增加,比如在洪水期間。水流越快,被沖走的泥沙就越多。沖刷在河床上留下的洞會危及建筑物的安全。
橋梁沖刷監(jiān)測、水電站/水庫入水口沖刷監(jiān)測和其他海上結(jié)構(gòu)如風(fēng)電樁的沖刷監(jiān)測可以在災(zāi)害發(fā)生前識別和預(yù)防災(zāi)害。雖然沖刷可以隨著時間的推移緩慢發(fā)生,但洪水事件可以導(dǎo)致快速沖刷,直至結(jié)構(gòu)破壞。當(dāng)沖刷改變橋墩河床的高度時,監(jiān)測系統(tǒng)可以指示橋梁何時因泥沙侵蝕而出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷和危險。雖然監(jiān)測并不能使一個結(jié)構(gòu)更不容易受到?jīng)_刷,但如果一座橋梁變得沖刷嚴(yán)重,必須關(guān)閉,就可以發(fā)出實時警報。
橋梁、風(fēng)電場樁基沖刷監(jiān)測
泥沙:沖刷的基礎(chǔ)
泥沙是可以被水和風(fēng)移動的有機和無機顆粒的集合。在水質(zhì)方面,泥沙通常是指從當(dāng)?shù)丨h(huán)境中帶入水中的礦物物質(zhì),如粘土、淤泥、沙子和礫石。泥沙的數(shù)量和這些顆粒移動的距離被稱為泥沙輸運率。
泥沙的輸送,以及由此產(chǎn)生的侵蝕和沉積,都依賴于水流。當(dāng)水流增加時(無論是體積還是流速),作用在河床上的力也會增加。在大流量事件中,如洪水和積雪融化,高流量攜帶的泥沙量增加,增加了泥沙輸運率,并造成侵蝕。雖然泥沙運輸和沉積是大多數(shù)水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,但持續(xù)的侵蝕可能會對人造結(jié)構(gòu)造成風(fēng)險。
沖刷(河床對建筑物的侵蝕)是過度泥沙搬運的結(jié)果。當(dāng)泥沙侵蝕發(fā)生在橋墩或其他結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,由于結(jié)構(gòu)的妥協(xié),它可能會引起安全問題。
實時方案
實時監(jiān)測是the most effective、the most economical的沖刷對策之一。雖然監(jiān)測不能防止或eradicate橋梁沖刷,但它可以提供對沖刷臨界條件的充分警告。沖刷監(jiān)測儀器將測量碼頭或其他建筑物附近的泥沙水位或河床高度。隨著泥沙被水流侵蝕,海拔降低,儀器將測量泥沙水位的變化。如果達到臨界水平,信號可以傳送給必要的人員進行橋梁合閘。
雖然有便攜式的沖刷監(jiān)測儀器,但固定的儀器可以提供更頻繁的實時數(shù)據(jù)。值得注意的是,沒有一種單一的沖刷監(jiān)測方法可以不考慮環(huán)境條件而適用于所有地點。然而,這里列出的三種沖刷監(jiān)測儀器(聲納、磁滑環(huán)、浮置裝置)是由美國NCHRP研究團隊測試的,并且是常用的。
典型的沖刷監(jiān)測系統(tǒng)
沖刷監(jiān)測是所有橋梁沖刷對策策略中比較具有成本效益和值得推薦的。監(jiān)測策略可用于檢測潛在的沖刷問題區(qū)域,并持續(xù)調(diào)查當(dāng)前的沖刷進度。這通常是通過安裝在橋梁結(jié)構(gòu)上的監(jiān)測站來完成的,由一個或多個聲納傳感器提供數(shù)據(jù)。
為了有效,橋梁沖刷應(yīng)持續(xù)監(jiān)測,并提供實時數(shù)據(jù)。the most simple、the most effective的方法是使用綜合遙測系統(tǒng)。數(shù)據(jù)記錄器可以支持多個聲納和水位傳感器,并以預(yù)定義的間隔記錄每個傳感器的沖刷數(shù)據(jù)。通過遙測技術(shù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),無論是無線電、蜂窩電話還是衛(wèi)星,該系統(tǒng)可以安全地將搜索數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上,以便從任何一臺計算機上觀看。
綜合數(shù)據(jù)記錄和遙測站可根據(jù)橋梁沖刷監(jiān)測需求定制。集成系統(tǒng),無論是安裝在橋梁、碼頭,還是沿著河岸,都可以連接和支持多個傳感器,即使它們安裝在不同的碼頭上。所有設(shè)備都是通過一個central電池和充電太陽能電池板系統(tǒng)供電。有多種遙測選項可供選擇,連續(xù)實時數(shù)據(jù)可從任何計算機。這樣就可以確保沖刷情況得到持續(xù)監(jiān)測,并且如果沖刷變得非常嚴(yán)重,可以立即實施任何控制或?qū)Σ摺?/span>
沖刷成果