關于小河口水庫大壩安全監(jiān)測系統的設計

1、關于小河口水庫大壩安全監(jiān)測系統的設計the design of the dams safety monitoring system of the xiaohekou reservoir摘要：小河口水庫是一座以灌溉防洪為主的中型水庫，基于水庫的除險加固工程設計，文中提出了建設大壩安全監(jiān)測系統的原則，并針對水庫特點提出建設小河口水庫安全監(jiān)測系統的系統結構，最后列出了系統實際投入運行時應該注意的幾個問題。關鍵詞： 小河口水庫，大壩安全監(jiān)測，系統設計abstract: the xiaohekou reservoir is a medium scale reservoir and its chief f

2、unctions are irrigation and flood control. based on the design of the danger-preventing reinforcement project, the principle about building the dams safety monitoring system is put forward in the paper. then, according to the feature of the xiaohekou reservoir, the system construction of the dams sa

3、fety monitoring system is put forward. at last, several questions should be attended are listed after the system runs practically.key words: the xiaohekou reservoir; the dams safety monitoring; system design.0 引言水庫大壩的設計、施工和運行，已經積累了相當豐富的實踐經驗，但是由于水利工程的地域性，大壩建設難免存在風險，在加上水庫下游地區(qū)往往是人口稠密的經濟發(fā)達地區(qū)，一旦發(fā)生不測，損失將相

4、當嚴重。因此，對水庫大壩進行性狀的監(jiān)測，就成為保證其安全運行的必要措施。大壩安全監(jiān)測是指通過儀器觀測和巡視檢查對大壩壩體、壩基、壩肩、近壩區(qū)岸及周圍環(huán)境所作的測量和觀察。其目的就是為了掌握大壩的實際性狀，為判斷大壩安全提供必要的信息，以及據此修改、補充設計或施工技術方案，提高將來的設計水平。小河口水庫位于澮河北支，翼城縣王莊鄉(xiāng)辛村村南，距縣城8km，屬于黃河流域汾河水系，是一座以灌溉防洪為主的中型水庫，樞紐工程建筑物等級為三級。由于種種原因，目前水庫的安全監(jiān)測仍然以現場巡視為主，沒有配備必要的測試設備。本文就是基于水庫的除險加固工程，設計了大壩的安全監(jiān)測設施以及信息分析系統，為提高大壩的安全監(jiān)

5、測管理水平服務。1 監(jiān)測系統設計思路安全監(jiān)測系統設計遵循我國頒布的有關規(guī)程和規(guī)范，按照“突出重點，兼顧全面，統一規(guī)劃，分期實施”的方針原則，安排布置監(jiān)測儀器和管理系統。監(jiān)測系統的重點放在滲流觀測上，這是因為小河口水庫屬于除險加固水庫，水庫從1970年擴建到現在已經三十多年，大壩的變形已趨于穩(wěn)定，特別是從1993年高水位蓄水運行以來，未發(fā)現明顯的裂縫。變形觀測的重點只是除險加固工程中要加高培厚的壩體部分，除險加固后，水庫運行的高水位基本和水庫加高前的壩頂齊平，加高部分主要是用于防洪，因而在這種情況下，大壩滲流觀測更加重要，變形觀測降低到了次要的位置。從大壩整體的安全出發(fā)，將大壩的監(jiān)測觀測斷面分成

6、兩個部分：一是關鍵斷面，即指地質條件復雜、對工程安全起控制作用或最敏感的部位布置監(jiān)測儀器和設備，二是重要斷面，即選擇大壩已經出現陰濕面和對工程起到重要作用的部位布置監(jiān)測儀器和設備。這兩種斷面的相互配合組成了監(jiān)測大壩整體安全的監(jiān)測網絡，對大壩的安全進行評價。大壩安全監(jiān)測系統除了包括一系列的儀器、設備和計算機軟件、硬件外，原有的現場巡視監(jiān)測管理以及管理體制建設也是相當重要的，它們從不同角度和側面反映了主要建筑物變化的原因量和效應量。為此，儀器設備盡可能的選擇先進、可靠、可更換的國內產品。一個完備的大壩安全監(jiān)測系統設計，必須既考慮到當前的監(jiān)測技術發(fā)展水平，又要結合工程特點，及時準確地掌握建筑物的性狀

7、演變，為評價和決策服務。2 監(jiān)測系統的設計原則監(jiān)測系統的設計原則包括以下幾點：監(jiān)測目的明確。以安全監(jiān)控為主，兼顧設計和管理的需要；監(jiān)測時段包括除險加固后的蓄水期，運行期的全過程，監(jiān)測項目以滲流觀測為主，同時考慮變形觀測的需要，以便從不同角度反應大壩的整體工作性態(tài)變化。監(jiān)測設備和方法能夠滿足量程和精度的需要，必須運行可靠、操作簡便。同步施工，按時運行，在水庫除險加固工程完成時設備經調試能夠正常運行。適時采集，及時處理，及時分析和判斷?，F場巡視檢查和儀表觀測并重，現場巡視是大壩安全監(jiān)測的重要手段，不能因為有了現代化的觀測設施，就放松了對現場觀測的實施和管理。3 監(jiān)測系統的總體結構根據小河口水庫的實

8、際特點和設計原則，參照國內其它病險水庫除險加固工程設計的經驗，監(jiān)測系統的結構應該劃分為三個主要組成部分：量測系統、資料采集和管理系統、數據分析和決策支持系統。系統總體結構見圖1。3.1 量測系統其功能就是通過不同的方式和儀表設備，從各方面取得監(jiān)測數據和資料，主要有兩個方面。3.1.1 安全監(jiān)測系統圖1 系統結構示意圖它是觀測系統的主要部分，由各個監(jiān)測項目子系統組成。具體來說包括以下四個方面的儀器設備：大壩主河床和陰濕面的浸潤線觀測設備；最大壩高斷面的壩基滲流觀測設備；大壩左右兩岸的繞壩滲流觀測設備；壩頂及下游馬道上位移變形觀測設備。各個子系統的觀測設備組成一個相對獨立的觀測單元，能夠對數據進行

9、適時采集、分析處理和實時聯機操作。3.1.2 巡視檢查系統巡視檢查系統是大壩安全監(jiān)測不可缺少的重要方面，其主要觀測內容包括：壩體及其主要建筑物有無裂縫、滑坡、塌陷、表面沖蝕、凸起，背水坡及壩腳有無漏水、管涌、流土、沼澤化，滲水有無異常、是否混濁或帶色等等。一旦發(fā)現壩體、壩肩、泄水建筑物、邊坡等出現異?，F象或存在隱患和缺陷，及時提出補救措施和改進意見。3.2 資料采集和管理系統其功能是把量測系統從各個方面收集到的數據進行整編，輸入計算機進行統一管理。采集方式包括人工采集和自動采集。自動采集的硬件設備是指安裝在建筑物內的自動量測控制裝置、數據傳輸電纜、顯示裝置和專用計算機等，軟件包括專門用于數據采

10、集、檢查、存儲的程序和一個大型的數據管理軟件系統。3.3 數據分析和決策支持系統其目的是通過對監(jiān)測數據和資料的定性和定量分析，進而對建筑物的安全狀態(tài)做出及時定量的評估和分析，并提出處理建議，包括預報、預警和必要的工程措施建議等。系統有一系列的數據分析軟件、安全綜合評價軟件、決策支持分析系統等組成，分析的方法包括：數值模擬模型、常規(guī)評判法以及專家知識庫等。4 安全監(jiān)測的實施4.1 蓄水期安全監(jiān)測除險加固工程完成后的首次蓄水，是對儀器和設備的一次考驗，應該按照規(guī)范的要求加密觀測次數，量測儀器設備的初始值，評價設備的工作狀態(tài)，及時調試和調整，同時結果要和人工巡視相比較，以期得到準確反映蓄水變化過程。

11、蓄水至正常蓄水位后，要求所有的儀表都能正常工作，密切注意觀測數據的變化情況，對關鍵斷面的數據監(jiān)測要加強。洪水期，特別是第一次洪水期，是對儀器設備的又一次考證，必須加強系統的監(jiān)測，及時分析，及時處理可能出現的儀器設備問題。特殊時期，比如沖砂、泄水等水位變化急劇的情況也要加強監(jiān)測，以了解水位急劇變化時大壩的工作狀態(tài)。4.2 運行期安全監(jiān)測應該按照規(guī)范的具體要求嚴格執(zhí)行，制定出切合實際情況的日常操作規(guī)程和工作制度。同時，再一次強調日常巡視檢查的重要性，這是因為監(jiān)測儀器不可能做到監(jiān)測工作空間和時間上的連續(xù)性，也不可能捕捉到每一個可能危及大壩安全的異常征兆。為了及時發(fā)現并適時的做出處理措施，必須要求加強巡視檢查工作。5 結束語大壩安全監(jiān)測最初是為了驗證設計而由設計單位提出的，但是由于工程建設中的地質勘測和設計施工不可能做到完美無缺，因此大壩安全監(jiān)測工作是必不可少的。況且近幾年來隨著各種形式的大壩高壩越來