浅析水利工程大坝安全监测应用技术 付青萍

浅析水利工程大坝安全监测应用技术付青萍

发表时间：2018-04-08T16:24:07.690Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：付青萍

[导读] 摘要：现阶段来看，应用大坝安全监测方案是非常必要的，为了满足提高对已建水利工程安全监测系统评价的有效性，针对现行安全监测技术规范和设计规范对水利工程安全监测系统评价针对性不强的实际，采用风险分析结合现有相关规范比较的方法，对大坝安全监测系统的评价内容进行了分类，对评价依据进行了深入分析，指出了上述各因素之间的关系。

国网江西省电力公司柘林水电厂江西九江 332000

摘要：现阶段来看，应用大坝安全监测方案是非常必要的，为了满足提高对已建水利工程安全监测系统评价的有效性，针对现行安全监测技术规范和设计规范对水利工程安全监测系统评价针对性不强的实际，采用风险分析结合现有相关规范比较的方法，对大坝安全监测系统的评价内容进行了分类，对评价依据进行了深入分析，指出了上述各因素之间的关系。研究认为安全监测系统评价应根据工程安全现状和所面临的风险进行，不同阶段、不同结构形式和不同赋存环境对安全监测的要求不同，安全监测系统评价必须借助安全监测专家的科学分析。

关键词：水利工程；安全检测；安全现状

1大坝安全监测的特点

大坝安全监测具有重要性和严谨性两个特点，要想准确地掌握大坝的运行规律，只有通过对大坝的连续全面观测才能够实现。大坝的安全监测主要包括对大坝坝体的固定测点按照一定频率连续地进行仪器测量、对采集来的数据进行资料整编和分析，通过计算和查证原始观测数据来实现监测资料的连续性与准确性。在监测过程中发现异常或疑点，应立即进行重测和计算。特别是影响大坝安全运行的主要问题，应该及时上报主管部门。

2不同时期工程对安全监测的要求

水利工程的生命周期包括施工期、初蓄期、运行期（除险加固期、除险加固后运行期）和退役期等过程，每个过程中，其安全监测的重点既有相同点也有不同点。施工期面临的安全风险主要包括勘探中未全面了解地质缺陷及施工相互作用、突发气象和地质灾害、卸荷破坏及滑坡、水化热诱导过高温度应力、施工导流和围堰安全、过大过快与不均匀变形、爆破震动、大型机电设备安装等风险源引起的工程安全问题。初蓄水期面临的安全风险主要来自水压力和渗透压力给水工程（包括与工程安全有密切关系的边坡和附属建筑物）带来的安全风险，主要原因或现象包括水压力导致的变形、渗透破坏、压力或渗透压力增加引起的滑动失稳、浸水湿化变形和强度劣化、水锤和水力劈裂等安全风险。正常运行期是水利工程安全风险比较低的时期，其安全风险主要是材料和结构长期缓慢劣化导致工程安全问题和由于突发气象、地质或人为灾害诱导的工程安全问题。在此期间，可以根据工程安全鉴定或评价的结论，结合工程安全监测系统运行情况对大坝安全监测进行优化。除险加固期由于水位变化导致新的不利工况或由于施工开挖诱导的安全风险是除险加固时安全监测必须考虑的问题。对于除险加固过程中采用的新材料、新结构和新施工方法以及用于指导除险加固施工的必须有针对性的安全监测措施。

3案例分析

3.1工程概述

某水电站位于江西省修河干流中游，是一座以发电为主兼顾防洪、灌溉、航运和水产养殖等综合效益的大（1）型水利水电工程，坝址以上控制流域面积9340km2，水库总库容79.2亿m3，为多年调节水库。枢纽工程由主坝、副坝（3座）、溢洪道（2座）、泄洪洞、发电引水系统（2套）、灌溉隧洞和通航建筑物等组成。主坝为粘土及混凝土防渗心墙土石坝；发电进水闸和接头混凝土重力坝紧靠主坝左端，与主坝共同组成挡水建筑物。

3.2监测内容

大坝安全监测系统涉及的工程部位主要有：主坝、Ⅰ副坝、Ⅲ副坝、第一溢洪道、第二溢洪道、F7断层、进水闸、“80山包”、厂区边坡和B厂引渠与进水口边坡、B厂引水发电系统等。布置的监测项目有：平面控制网、水准网、变形监测、渗流监测、应力应变及温度监测（应变计、无应力计、钢筋计、土压力盒、渗压计、锚索测力计等仪器）、环境量监测等。工程运行四十余年，监测系统不断更新改造，近年来主要更新改造项目有：因进水闸坝段部分测孔扬压力增大，2012年在进水闸增设了5根扬压力监测管；厂房后坡测点水平位移偏大，且路面出现了多处裂缝，设计院进行稳定复核后提出了加固处理方案，于2014年增设了一排47根1200KN的预应力锚索，并加装了7套锚索测力计对该部位重点监测。

4自动化系统方案

主坝区大坝渗流、内观监测设施进行自动化改造，建立大坝渗流、内观监测自动化数据采集和信息管理系统，并于2005年投入使用。

4.1通讯部分

监测中心站到Mcu的通讯全部采用了光缆。系统的通讯方式采用自愈式的闭环网络，即接在监控主机COM1口的光端机和9个观测房的9个光端机，通过光缆依次串联，。平时默认为COM1口进行通讯，在其中任意一个光端机出现故障时，系统会自动通过COM2口反向进行通讯，以保证除出现故障的光端机所连接的MCU无法进行通讯、测量外，其它设备可以正常工作。通讯光缆采用直埋式铠装多模光缆，能耐寒、耐潮、阻燃、耐磨、耐化学的腐蚀，能防止啮齿动物破坏，可露天安装或直埋。通讯光缆采用6芯光缆，工作时只需用到4芯，另外2芯作为备用。

4.2电源部分

各观测房的工作电源根据实际情况以及系统设备对防雷的要求，采用不同的供电方式。观测房设备采用太阳能电池板配合大容量蓄电池供电，其余各观测房设备则使用220V市电就近供电。

4.3测控装置

MCU是整个数据自动采集系统的关键设备，是完全智能模块化结构，每个模块均自带CPU，形成整个MCU多CPU并行运行的模式。智能分布式数据采集系统的MCU具有以下功能：

（1）测量控制功能

本装置能对接入的各类传感器进行测量，实现巡回检测、单点选测和人工测量。具有便携式计算机接口和键盘显示接口，只要接入一台装有数据采集软件的便携式计算机就可以作为临时中央控制装置：也可采用专用键盘显示器，操作人员在现场进行检查、率定、诊断