大壩在線監測
截至2016年,我國已建成各類水庫大壩8.7萬余座,在經濟建設和社會發展中發揮著重要作用。但是,由于人們對自然力量(如洪水、地震)、材料性能、結構機理(如建筑物失穩機理)、施工控制(如混凝土溫控、填筑密實度)以及人為損壞等影響大壩安全的因素認識尚不充分,目前許多大壩的運行年齡已達30年~50年,一些大壩甚至已經超過設計服役年限,存在嚴重的安全隱患,為了讓這些隱患得到及時的監控,迫切需要通過有效的監控手段來保證水庫大壩的運行安全。
監測項目及布點
監測內容 | 監測儀器 | 布設要求 |
表面位移監測 | 表面位移傳感器 | 觀察橫斷面通常設在最大壩高或原河床處,合攏段、地質突變處、地質條件復雜處、壩內埋管及運行有異常反應處 |
內部變形監測 | 導輪式固定測斜儀 | 觀測斷面應布置在最大橫斷面及其他特征斷面(原河床、合龍段、地質及地形復雜段、結構及施工薄弱段等)上,一般可設1~3個斷面。每個觀測斷面上可布設1~3條觀測垂線。 |
浸潤線監測 | 孔隙水壓計 | 觀測橫斷面宜選在最大壩高處、合龍段、地形或地質條件復雜壩段,一般不得少于3個,并盡量與變形、應力觀測斷面相結合。 |
應力應變 | 內埋式應變計 | 面板混凝土應變觀測,各測點的觀測儀器應成組布置,并位于同面板平面平行的同一平面內。一般布置二向儀器組,其中一個順坡方向,一個水平方向,二者夾角90° |
水位監測 | 投入式水位計 | 測點宜設置在水面平穩、受風浪和泄流影響較小、便于安裝設備和觀測的地點;岸坡穩固處或永久性建筑物上;基本能代表壩前平穩水位的地點 |
土壓力監測 | 土壓力盒 | 觀測斷面的位置應同壩內孔隙水壓力、變形觀測斷面相結合,土壓力觀測斷面上的測點,一般可布設2~3個高程,觀測斷面內每一測點處的土壓力計 |
雨量監測 | 雨量計 | 雨量計布設壩體周圍的一個相當空曠的位置,便于收集雨量 |
監測系統布置示意圖
表面位移監測
水庫大壩的表面位移可以通過GPS監測系統,結合表面位移傳感器進行監測。GPS監測系統通過GPS/北斗衛星發送的導航定位信號進行空間后方交會測量,確定地面待測點的三維坐標;表面位移傳感器實時監測壩體表面位移變形情況,通過觸發式采集或者實時采集的方式,利用有線/無線遠程網絡傳輸實時數據到監控中心,及時了解壩體的位移變形發展情況。
內部變形監測
壩體內部變形通過導輪固定測斜儀進行監測。導輪固定測斜儀連接桿連接后,安裝在帶導槽的測斜管相應的位置,以監測大壩的內部變形,及時判斷可能出現的風險。
浸潤線監測
為了確保壩體的穩定,需要對壩體的浸潤線進行監測。監測時在壩體內鉆孔埋設水位管,水位管內放入孔隙水壓計,實時監測測壓管內水位,繪制浸潤面,判斷壩體內水位的變化,結合理論分析,對壩體安全進行評估。
水位監測
主要用來實時監測水庫水位的變化狀況,特別是在汛期降雨、生產排放時的變化情況,通過對庫區水位數據的實時監測,來指導生產,并同其它監測系統配合進行綜合分析,如降雨的情況對庫區水位的影響,如庫區水位的變化對浸潤線的影響是否顯著等。
降雨量監測
將雨量計布設在壩體周圍的一個位置,得到庫區降雨量的情況,因為降雨對大壩的安全也是一個重要的影響,如果連降暴雨,則要采取一定的措施。