安全监测设计在水库除险加固工程中的探讨

安全监测设计在水库除险加固工程中的探讨

安全监测设计在水库除险加固工程中的探讨摘要：本次研究以我国中部地区小浪底水库为例，经过实地调查研宄分析总结了除险加固工程中存在的问题和不足，以此为基础进行了安全监测设计，更新了监测项目，改进了监测设备，建立了安全监控系统，提升了大坝的安全管理水平。本研宄表明了水库加固除险中安全检测设计的重要性。Abstract：ThisstudytakesXiaolangdiDamReservoirinthemiddleareaofChinaasanexample.Throughtheanalysisandstudyoffieldinvestigation,theexistingproblemsandshortcomingsinthereinforcementprojectaresummarized.Onthisbasis,thesafetymonitoringdesigniscarriedout，themonitoringprojectisupdated，themonitoringequipmentisimprovedandthesafetymonitoringsystemisestablishedtoenhancethesafetymanagementlevelofthedam.Thisstudyshowstheimportanceofsafetymonitoringdesigninthereservoirreinforcement.关键词：水库；除险加固；安全监测设计Keywords：reservoir；reinforcement；safetynmonitoringdesign中图分类号：TV861文献标识码：A文章编号:1006-4311(2016)18-0077-030引言近年来，随着中共中央根据现阶段的水库除险加固形势下达对全国的各大中小型水库进行除险加固的指示以来，全国各个地区的水库除险加固工作又进入了一个新的发展阶段。水库工程项目的除险加固，对于及时发现水库本身存在的问题，更好地发挥其调节水流量、防止洪涝灾害及水资源发电和水产养殖等各个方面的作用有重要意义。本次研宄选取了我国中部地区的小浪底水库为研宄对象，以科学的安全监测手段，对于水库的位移和防渗等进行了分析处理。1中部地区小浪底水库概况本次研宄选取的小浪底水库位于我国中部河南省，控制流域面积69.4万平方公里，占黄河流域面积的92.3%。位于黄河中游最后一段峡谷的出口，是黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程的重要水库系统，在防洪减淤、调水调沙、灌溉发电等方面起着重要作用。2小浪底水库安全监测存在的主要问题n小浪底水库的防洪蓄水大坝处在黄土高原地区，地表支离破碎、沟壑纵横，水沙条件特殊。小浪底水库大坝直接坐落在河床覆盖层上，主坝为双重防渗体系，坝基主要防渗措施为主坝混凝土防渗墙以及河床砂卵石层，辅助防渗措施为斜心墙、上游围堰、天然淤积，两岸有排水帷幕和灌浆帷幕。基于以上原因，大坝存在诸多不安全因素和问题，主要总结如下：2.1安全监测的设施老化工程建设时间较长，一些监测项目的布设不能满足现行规范的要求，部分监测设施经过几十年的运行，存在仪器损坏或测值失真现象，工作量大程序繁琐，不能够满足现在需要的测精度要求［1］。2.2原安全监测项目不能适应水库现状①沥青混凝土斜墙温度观测：在三个断面上共设置了6个测点，这些观测点都不能进行测量，受到严重损坏。②周边缝观测：右岸斜墙与岩石的连接部位设置了3个测点，左岸连接部位分别有2个测点，这些测点的数据中有部分近三年来均无任何变化，原因可能是裂缝本身未变化，不排除测缝计安装位置不当的因素。③坝基垂直位移监测：目前采用的是精密水准人工观测，监测手段落后，精密度不高。④坝体、n坝基挠度监测：大坝原布设2条正垂线和6条倒垂线，采用垂线坐标仪人工观测。但是经过长年累月风吹曰晒，倒垂支架锈蚀，有一些异物淤堵在垂孔中，降低了监测精度［2］。3完善水库大坝的安全监测设计本次安全监测设计将对落后、损坏的仪器设备全部进行升级维修，完善更新原布设的监测项目。在进行安全监测设计的过程中要兼并先进和可靠原则，同时要考虑到经济实用等因素。大坝安全监测主要设备如表1。大坝监测仪器采用断面布置式，选取垂直于坝轴线的3个断面，桩号为D.0+697.3（A-A断面）、D.0+387.5（B-B断面）、D.0+271.5（C-C断面）。结合大坝地质条件布置了其他一些观测仪器，如图1。变形监测：①大坝水平位移。采用引张线法测量，布置3条坝顶引张线，制作材料为直径1.2mm的高强度不锈钢丝，长度分别为208.17,498.64,476.33m。3套端点（固定端、张紧端）分别位于XT3,2#，28#和59#坝段，在这各个坝n段上分别放一个测点箱，总计60个。测点箱要配备钢尺、引张线等测量仪器，不仅可以进行自动化测量，同时为了提高精准性以及满足工人需求，还能进行人工测量。上述3条新增设的正垂线作为3条引张线的控制基点。为了监测垂线和引张线之间的为宜，分别在上述提到的4个坝段安装电容式位移计，及时掌握两线之间的位移情况C3］。①坝顶垂直位移监测。原来采用的是精密水准人工观测，监测手段落后，精密度不高。重新进行设计后，在坝顶69个垂直位移标点，标点所用材料为半不锈钢嵌心标，采用静力水准系统进行监测，坝顶静力水准系统分布如图2。②坝基垂直位移监测。之前采用的是精密水准人工观测，监测手段落后，精密度不高，更新设计后采用高精度液体静力水准仪进行观测，不仅能对设备位置进行遥测，而且还能实现自动调整，应用固定设置的高精度液体静力水准仪能够长期定点观测。选择大坝下游的坝基作为监测点设置处，在基岩上共设置69个沉陷基准点，其中21个基岩水准基点标石，20个深埋钢管水准基点标石，12个深埋双金属管水准基点标石，16个混凝土基本水准标石。如图3所示。n①坝体、坝基挠度监测。对锈蚀倒垂支架进行更换，清理垂孔中的淤堵物。采用倒垂线法进行监测，图4为垂线布置，左图为垂线观测方式，右图为小浪底水库垂线分布。②周边缝监测。重新布置测缝计位置，小浪底水库大坝面板共分为55块，为监测大坝混凝土面板与趾板、连接板之间周边缝的开合向位移、相对沉降和剪切位移，一共设置了10个三向测缝计，测点编号为Jdl-JdlO,布置情况如图5③温度监测。将原有的测点撤下，沿着坝高方向，在每个典型观测基面，在上下游坝内侧、坝体布置6个温度计，在坝体和基岩接触面布置6个温度计，一共30个温度计，进行水库水温、坝体、坝体表面、坝基温度测量。4监测自动化系统主要为分层分布式的网络结构系统，构成为传感器、监测分站、监测总站、光缆和安全监测软件。监测分站包括数据采集单元，对所管辖的仪器进行监测并且转化为数据量，按照工控机的命令向主机传送数据。监测总站由微机工作站、服务器、稳压电源、调制解调器、安全监测管理系统等组成，负责和数据采集单元、上级主管部门进行数据通讯［5］。具体如图6所示。n5结语本次研宄以我国中部地区小浪底水库为例，经过实地调查研宄分析总结了除险加固工程中存在的问题和不足，以此为基础进行了安全监测设计，更新了监测项目，改进了监测设备，建立了安全监控系统，使得水库的清淤防洪能力得到了提高，提高了水库的运行安全和运行效率。监测系统取得了初步成果，监测到的大坝最大沉降量为700mm,坝基沉降量占85%,表明大坝主要沉降量由坝基引起，对评价工程质量有很大指导作用。坝体内部水平位移监测显示，水平位移最大值小于20mm，沿深度方向变化不大，有收敛趋势，表明大坝变形较小，无论是正向还是负向最大位移，都是向左岸移动，恰好左岸地理条件不好，是较为薄弱的环节，这对我们掌握大坝工况提供了数据基础，在以后要考虑左坝肩的加固问题。由此可见，先进的安全监测设备与设施的启用，也使得我们能够实时把握水库除险加固过程中可能出现的问题，发挥出水库本身最大化的经济社会效益，更好地服务于我们的水利设施建设和国家经济发展。参考文献：[1]孔定娥.花亭湖水库水下工程加固实践研宄[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2015(06)：112-113.[2]姜凤海.清河水库大坝渗流及渗透稳定复核分析[J].大坝与安全，2016(01)：225.[3]陈小勇.基于FBG传感网的土石坝在线监测系n统研宄[D].昆明理工大学，2016(07)：234.[1]郑健兵，向南，周锡琅.分布式工程安全监测采集通信软件的功能及实现[J].水电自动化与大坝监测，2016(03)：156-157.[2]李仕胜，赵华，胡养田，廖建军.徕卡高精度监测仪器在小湾水电站工程安全监测中的应用[J].测绘通报，2015(09)：56.