安全监测设计和水情自动测报系统设计(精)

安全监测设计和水情自动测报系统设计
5.2.5 安全监测设计
1、现状及存在问题
大坝原先埋设的测压管已堵塞损坏，失去作用，无其它安全监测设施。

目前水库仅有水位及降水量观测设施。

2、监测目的及设计原则
⑴监测目的
①监测大坝加固后的安全运行状况；
②检验加固设计的合理性，为科学研究提供资料。

⑵监测设计原则
①应对大坝整体统一规划，突出重点，兼顾一般；
②监测断面应布置在大坝中具有代表性的部位，能准确反映大坝及基础运行状况，至少有一横断面为最大坝高处；
③各种观测设施应避免相互干扰，但能相互校核，并且希望做到一种设施多种用途；
④监测仪器、设施的选择，应在可靠、耐久、经济、适用前提下力求先进和
便于实现自动化监测；
⑤技术人员可通过对其观测资料的整理及分析，能对工程存在的问题及早发现并采取相应处理措施。

3、大坝监测设施布置
根据《土石坝安全检测技术规范》(SL60-94)及《碾压式土石坝设计规范》
(SL274-2001)中规定3级坝及坝高大于30m的坝应设置下列监测项目:
A.坝面垂直位移和水平位移；
B.根据具体情况观测坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线。

⑴大坝变形监测
变形观测直观可靠，是大坝安全监测系统的必设项目，变形监测包括垂直位移观测，水平位移观测。

根据规范要求，位移监测横断面一般不得少于3 个，断面布设在最大坝高，
地形或地质条件复杂坝段和其它关键位置；观测纵断面一般不少于4 个，通常在坝顶上、下游两侧。

①垂直位移观测
龙王山水库大坝无任何位移观测点，故本次设计需要增设水准校核基点，起测基点，垂直位移标点。

其中垂直位移标点直接用来监视大坝垂直位移情况，由附近的起测点来测点，而起测基点的变化则由水准基点来校核。

龙王山水库大坝为均质土石坝，大坝垂直位移观测断面共设5 个横断面和4
个纵断面，在大坝最大坝高及左、右坝段各设一横断面；沿坝轴线方向布置个纵断面，第一排位于正常高水位以上的上游坡（33.00m）处，第二排布置在坝
顶坝轴线处，第三排布置在下游一级戗台（33.50m）处，第四排布置在下游二级戗台（29.50m）处。

工作基点分别设在每一排测点两端的岸坡上。

用精密水准仪进行坝体垂直位移观测。

②水平位移观测
水平位移的测点分别为工作基点和水平位移标点，采用视准线法观测。

龙王山水库大坝水平位移测点与垂直位移测点，按规范要求共用同一观测点。

这样共计20 个位移测点，10 个工作基点和2 个校核基点。

⑵大坝渗流监测
根据《土石坝安全监测技术规范》，为了解加固后坝体浸润线和坝基的渗流
情况，在大坝坝身布置了监测断面。

大坝坝体渗流监测设1 个纵断面，共设12 个测点；另设5 个横断面，它们分别位于：左岸坡坝段、主河床坝段、右岸坡坝段。

在每个渗流监测断面坝前布设1支测压管，坝后布设3 支测压管，每根管内设渗压计，用来监测坝体浸润线。

共安装32 根测压管，32 支渗压计，钻孔及测压管总长度约为480m。

⑶上、下游水位监测
在大坝上、下游各设置1 组水尺和1 支水位计，用来监测水库的上下游水位。

⑷渗漏量
大坝背水坡坡脚设有排水沟，考虑在大坝排水沟的最低处的水流出口处，各
设一条量水堰槽，设置三角堰板及一支小量程的进口振弦式浮子式水位计，以人工观测和自动观测大坝的渗漏量。

共设置2个三角堰板及2支小量程进口振弦式浮子式水位计。

4、巡视检查
巡视检查是安全监测的重要环节，应定期由熟悉工程并具有实践经验的工程
技术人员负责进行。

巡视检查分为加固期人工巡视检查和运行期人工巡视检查。

加固期检查一般每月2〜4次，运行期初期巡检一般每星期2〜5次，正常运行期可逐步减少次数, 但每月不宜少于1次，每年在汛前、汛后以及发生有感地震后必须作巡视检查。

主要检查项目为:
⑴坝顶有无裂缝、异常变形、积水或植物滋生等现象。

⑵坝坡和坝基有无裂缝、渗水、流土、管涌或隆起等现象；有无兽洞、蚁穴
等隐患。

⑶溢洪道(闸)、灌溉涵洞等有无裂缝、碳化、倾斜等情况。

5、安全监测工程量
本加固工程新增监测设施见表5.27。

526 水情自动测报系统设计
龙王山水库为盱眙县重要的水利枢纽工程，为了解库区降水及库水位的变化
情况，为水库防汛抗旱及供水的合理调度提供可靠依据，确保工程安全，充分发
挥工程效益，根据《水文自动化测报系统规范》(SL61— 94)及《盱眙县龙王山
大坝安全鉴定报告书》中鉴定结论的意见和建议中“增设必要的观测、管理设施” 的要求，本次加固设计在龙王山水库补充设置水、 雨情自动测报系统及气象观测 设施等。

1设计目标
结合水库特征，应用先进设备，建成运行可靠，反应迅速的实时水情信息采 集系统。

雨、水情信息实现无人值守、有人看管、自动采集、固态存储、数据自 动传输的现代通信。

确保水情信息快速传输，为水库科学调度提供准确及时的水 文数据。

2、设计原则
⑴设计原则：报汛通信的可靠性、快速性、确保信道畅通。

⑵建立超短波报汛通信网。

3、系统工作体制
本系统采用超短波与有线相结合的双信道通信方式， 以确保通信的可靠。

两 信道数据互为备份。

系统采用自报式与查询〜应答式相切换的工作方式, 无人值守。

在被测水文参数发生一定增量（雨量 1mm 水位10mm 变化时，随时
向各级中心站发出实时水文数据，各级中心站能随时掌握流域内各遥测站的雨、 水情变化。

4、系统结构
本系统要求在水库管理所设置一个中继站， 各终端信息资料传至中继站。

在 淮安市水利局防汛办设立中心站，在县防办设一个测报分中心，各终端信息通过 分中心传至中心站，从而便于市防汛办统一指挥防汛抗旱。

设在县防办内的调度 分中心，内置雨量信号接收机，分中心配置计算机系统。

测报设施网络示意图如下:
5、功能要求
遥测站
龙王山水库水情自动测报网络示意图
图5.8
中继站以主动或受招方式定时向分中心站发送水情信息， 以及按要求增量达 到加报标准时，主动向分中心站发送水情信息的功能；接受中心站查询、拍报; 水位、雨量自动采集，并有固态存储功能；可通过人工置数方法拍报；兼有与中 心站的通话功能。

安放于水库等处的各类传感器，经过测量得出水位、雨量、流 量、闸位、风速、风向等测值，经遥测数传仪采集后，通过网络上传到中继站。

中继站硬件结构图如下所示:
*通讯
X.
主动向报汛站查询，召测数据；将接收到的水情信息进行处理； 对报汛站进行控 制；提供实时水情的检索、查询、显示、打印等功能；对水情信息采集的水情数 据进行“标准化”处理。

6、土建工程
⑴中继站 水库水、雨情自动测报中继站拟设在水库管理所办公楼内，
计算机房要求装修。

安装空间铺设防静电地板，防尘、防雷、防火、防水、去湿,
机房温度控制在15C -30 C,相对湿度在50%-80%并配置消防设配，设备布置 与安装要考虑到便于操作维修。

天线铁塔应安装在楼顶或机房附近，使机房处于 天线铁塔的避雷装置保护范围内，还应铺设设备保护地网和避雷地网，接地电阻 小于1欧。

fl 雨
通用遥测数传仪
水
位 fl
黑'Y ■换
3^-
现场编程器 f
分中心站全天候值守、 不中断运行；实时接受报汛站（中继站）发送的信息;
中继站站房按照
中继站
中继站接收上传来的测值，进行处理、分析，提出辅助决策预案，实现对系 统范围内水情的连续、实时、在线监测和智能化管理。

⑵遥测站
水位遥测站站房选择在历史最咼洪水位以上， 水位尺咼程亦应在最咼历史洪 水位以上0.5〜1.0m ,以满足最大水位的变化范围。

筒内径在 0.7〜1.0m 之间， 井壁光滑、垂直，测井与进水管间设沉沙池；测井上需建
6m 工作间。

雨量遥测站站房面积不小于 6m,高3m,平顶，雨量计安装在顶上，或建6m X 6m 观测场，场地应符合水文观测规范。

不得有树木及高大建筑物等影响雨量 的采集（天线除外）0
天线铁塔应靠近站房，以缩短馈线减少损耗，当天线塔与站房距离大于
时，应架设钢丝绳以挂天线引入机房，天线塔上应安装避雷针，使天线在其45° 保护角内。

所有遥测站要求通风良好、防雨、防盗、防雷仪器设备接地及天线塔接地电 阻均要小于1欧。

7、水情自动测报系统投资
表5.28 水位，雨量遥测站设备表
遥测站
遥测站 遥测站
5m
龙王山水库大坝水情自动测报系统设备表见表 5.28 〜2.29 0
表5.29 中心站设备表
经分析估算，水情自动测报系统投资为31.25万元，详见表5.30。

表5.30水库水情自动测报系统投资估算表。