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1、关于小河口水库大坝安全监测系统的设计The Design of the Dams Safety Monitoring System of the Xiaohekou Reservoir摘要：小河口水库是一座以灌溉防洪为主的中型水库，基于水库的除险加固工程设计，文中提出了建设大坝安全监测系统的原则，并针对水库特点提出建设小河口水库安全监测系统的系统结构，最后列出了系统实际投入运行时应该注意的几个问题。关键词： 小河口水库，大坝安全监测，系统设计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 引言水库大坝的设计、施工和运行，已经积累了相当丰富的实践经验，但是由于水利工程的地域性，大坝建设难免存在风险，在加上水库下游地区往往是人口稠密的经济发达地区，一旦发生不测，损失将相
4、当严重。因此，对水库大坝进行性状的监测，就成为保证其安全运行的必要措施。大坝安全监测是指通过仪器观测和巡视检查对大坝坝体、坝基、坝肩、近坝区岸及周围环境所作的测量和观察。其目的就是为了掌握大坝的实际性状，为判断大坝安全提供必要的信息，以及据此修改、补充设计或施工技术方案，提高将来的设计水平。小河口水库位于浍河北支，翼城县王庄乡辛村村南，距县城8km，属于黄河流域汾河水系，是一座以灌溉防洪为主的中型水库，枢纽工程建筑物等级为三级。由于种种原因，目前水库的安全监测仍然以现场巡视为主，没有配备必要的测试设备。本文就是基于水库的除险加固工程，设计了大坝的安全监测设施以及信息分析系统，为提高大坝的安全监
5、测管理水平服务。1 监测系统设计思路安全监测系统设计遵循我国颁布的有关规程和规范，按照“突出重点，兼顾全面，统一规划，分期实施”的方针原则，安排布置监测仪器和管理系统。监测系统的重点放在渗流观测上，这是因为小河口水库属于除险加固水库，水库从1970年扩建到现在已经三十多年，大坝的变形已趋于稳定，特别是从1993年高水位蓄水运行以来，未发现明显的裂缝。变形观测的重点只是除险加固工程中要加高培厚的坝体部分，除险加固后，水库运行的高水位基本和水库加高前的坝顶齐平，加高部分主要是用于防洪，因而在这种情况下，大坝渗流观测更加重要，变形观测降低到了次要的位置。从大坝整体的安全出发，将大坝的监测观测断面分成
6、两个部分：一是关键断面，即指地质条件复杂、对工程安全起控制作用或最敏感的部位布置监测仪器和设备，二是重要断面，即选择大坝已经出现阴湿面和对工程起到重要作用的部位布置监测仪器和设备。这两种断面的相互配合组成了监测大坝整体安全的监测网络，对大坝的安全进行评价。大坝安全监测系统除了包括一系列的仪器、设备和计算机软件、硬件外，原有的现场巡视监测管理以及管理体制建设也是相当重要的，它们从不同角度和侧面反映了主要建筑物变化的原因量和效应量。为此，仪器设备尽可能的选择先进、可靠、可更换的国内产品。一个完备的大坝安全监测系统设计，必须既考虑到当前的监测技术发展水平，又要结合工程特点，及时准确地掌握建筑物的性状
7、演变，为评价和决策服务。2 监测系统的设计原则监测系统的设计原则包括以下几点：监测目的明确。以安全监控为主，兼顾设计和管理的需要；监测时段包括除险加固后的蓄水期，运行期的全过程，监测项目以渗流观测为主，同时考虑变形观测的需要，以便从不同角度反应大坝的整体工作性态变化。监测设备和方法能够满足量程和精度的需要，必须运行可靠、操作简便。同步施工，按时运行，在水库除险加固工程完成时设备经调试能够正常运行。适时采集，及时处理，及时分析和判断。现场巡视检查和仪表观测并重，现场巡视是大坝安全监测的重要手段，不能因为有了现代化的观测设施，就放松了对现场观测的实施和管理。3 监测系统的总体结构根据小河口水库的实
8、际特点和设计原则，参照国内其它病险水库除险加固工程设计的经验，监测系统的结构应该划分为三个主要组成部分：量测系统、资料采集和管理系统、数据分析和决策支持系统。系统总体结构见图1。3.1 量测系统其功能就是通过不同的方式和仪表设备，从各方面取得监测数据和资料，主要有两个方面。3.1.1 安全监测系统图1 系统结构示意图它是观测系统的主要部分，由各个监测项目子系统组成。具体来说包括以下四个方面的仪器设备：大坝主河床和阴湿面的浸润线观测设备；最大坝高断面的坝基渗流观测设备；大坝左右两岸的绕坝渗流观测设备；坝顶及下游马道上位移变形观测设备。各个子系统的观测设备组成一个相对独立的观测单元，能够对数据进行
9、适时采集、分析处理和实时联机操作。3.1.2 巡视检查系统巡视检查系统是大坝安全监测不可缺少的重要方面，其主要观测内容包括：坝体及其主要建筑物有无裂缝、滑坡、塌陷、表面冲蚀、凸起，背水坡及坝脚有无漏水、管涌、流土、沼泽化，渗水有无异常、是否混浊或带色等等。一旦发现坝体、坝肩、泄水建筑物、边坡等出现异常现象或存在隐患和缺陷，及时提出补救措施和改进意见。3.2 资料采集和管理系统其功能是把量测系统从各个方面收集到的数据进行整编，输入计算机进行统一管理。采集方式包括人工采集和自动采集。自动采集的硬件设备是指安装在建筑物内的自动量测控制装置、数据传输电缆、显示装置和专用计算机等，软件包括专门用于数据采
10、集、检查、存储的程序和一个大型的数据管理软件系统。3.3 数据分析和决策支持系统其目的是通过对监测数据和资料的定性和定量分析，进而对建筑物的安全状态做出及时定量的评估和分析，并提出处理建议，包括预报、预警和必要的工程措施建议等。系统有一系列的数据分析软件、安全综合评价软件、决策支持分析系统等组成，分析的方法包括：数值模拟模型、常规评判法以及专家知识库等。4 安全监测的实施4.1 蓄水期安全监测除险加固工程完成后的首次蓄水，是对仪器和设备的一次考验，应该按照规范的要求加密观测次数，量测仪器设备的初始值，评价设备的工作状态，及时调试和调整，同时结果要和人工巡视相比较，以期得到准确反映蓄水变化过程。
11、蓄水至正常蓄水位后，要求所有的仪表都能正常工作，密切注意观测数据的变化情况，对关键断面的数据监测要加强。洪水期，特别是第一次洪水期，是对仪器设备的又一次考证，必须加强系统的监测，及时分析，及时处理可能出现的仪器设备问题。特殊时期，比如冲砂、泄水等水位变化急剧的情况也要加强监测，以了解水位急剧变化时大坝的工作状态。4.2 运行期安全监测应该按照规范的具体要求严格执行，制定出切合实际情况的日常操作规程和工作制度。同时，再一次强调日常巡视检查的重要性，这是因为监测仪器不可能做到监测工作空间和时间上的连续性，也不可能捕捉到每一个可能危及大坝安全的异常征兆。为了及时发现并适时的做出处理措施，必须要求加强巡视检查工作。5 结束语大坝安全监测最初是为了验证设计而由设计单位提出的，但是由于工程建设中的地质勘测和设计施工不可能做到完美无缺，因此大坝安全监测工作是必不可少的。况且近几年来随着各种形式的大坝高坝越来越多，各个环节中包换的风险因素也很复杂，虽然随着建设和设计经验的不断丰富，大坝的安全度已不断提高，但是监视大坝性状变化的措施仍然是不可或缺的。通过监测系统的实时观测和大坝巡视的严格执行，更好地了解大坝性状的演变趋势和规律，及时发现危及大坝安全的异常因素和前兆，这一切都是为了大坝安全服务，从而保护下游地区人民生命财产安全，为社会带来更大的经济效益和社会效益。1
