Page 67 - 2022年第53卷第1期

33 6 33 1
32 5 32 0

31 4 31 -1
温度/℃ 30 3 2 温差/℃ 温度/℃ 30 -2 温差/℃
-3
29
29
28 1 28 -4
27 0 27 -5

26 -1 26 -6
0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60
时间/min 时间/min

（a） 夜间渗漏过程 （b） 午后渗漏过程
图 8 无覆盖坝坡表面特征温度过程线
管所模拟的，通道本身不发生渗透变形破坏，故渗漏出口的后期扩展方式主要为冲沟下切，冲沟末
端不会向预制的渗漏出口上游扩展，而实际土石堤坝渗漏过程中，对于致溃型渗漏，渗漏出口将持
续向上游扩展，变形破坏或呈现加速趋势。故本文对集中渗漏过程的划分宜限定为非致溃型渗漏。
4.3 草皮覆盖坝坡集中渗漏热成像试验 实际堤坝工程下游坡面通常被植被覆盖，导致渗漏出逸后
难以被发现。为进一步探究草皮覆盖情况下 IRT 探测土石堤坝坡面渗漏的可行性，对原试验模型进行
改造：如图 9 所示，在原渗漏通道右侧水平距离 300 mm 处增设一条与之相同的渗漏通道，并在下游
右半坝坡上种植平均株高 6 cm 的草皮，即新增渗漏通道的出口被草皮覆盖。
图 10 和图 11 分别为夜间和午后试验所记录的试验结果。可见与裸土坡面有所不同，草皮覆盖区
的温度场在无渗漏情况下分布不均。由于草具备一
定的自身温度调节能力，无论夜间还是午后，草株
越繁茂的坡面，温度相对越低。当草皮覆盖区存在
渗漏时，渗漏影响区的呈现形式和规律与前述无遮
盖情况基本一致，即夜间表现为高温异常，午后表
现为低温异常，且渗漏尾水在热图像上具有拖尾特
征。然而，草皮覆盖下的渗漏影响区的连通性和可
辨识度较无覆盖情况更差。
对比渗漏前后草皮覆盖区的热图像，可见虽然
图 9 下游坝坡有草皮覆盖的土坝模型平台
渗漏前也存在疑似渗漏的片状斑块，但其不具有拖
尾轮廓，并且渗漏存在后，温度异常区明显扩展，即温度异常的像素点数目增加。因而可考虑结合
温度阈值和像素点数目两个指标来判别渗漏的存在。
4.4 渗漏判别指标 前述 Otsu 全局阈值法是红外图像分割的常用方法。基于试验结果，本文提出一
种简单易行的渗漏判别指标DT ：
DT = DT + DT （4）
s t
DT = | T ( x，y，t m ) - T ( x ，y ，t m | ) （5）
s
0
0
|
DT = [ T ( x，y，t m ) - T ( x ，y ，t m ] ) - [ T ( x，y，t n ) - T ( x ，y ，t n ] ) | | （6）
|
t
0
0
0
0
)
)
式中：T ( x，y，t 为热图像上(x，y )位置t 时刻的温度；T ( x ，y ，t 为温度基准，是背景( x ，y 0 )
m
m
m
0
0
0
（不会发生渗漏的位置）在 t 时刻的温度。温度基准可选择某个或几个区域的平均温度，或是几个点
m
的平均温度。ΔT 描述同一时刻不同位置与基准之间的温差，即空间温差，用于捕捉稳定渗漏；ΔT s
s
描述同一位置不同时刻的温差，即时间温差，用于捕捉非稳定渗漏。通过将温差绝对值化，可同时
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