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水库工程大坝安全监测方案

水库工程大坝安全监测方案

水库工程大坝安全监测方案范文第1篇

关键词:军民水库 除险加固设计 若干问题

军民水库位于江西省波阳县境内的鄱阳湖水系潼津河北支流上,控制流域面积131K M2,水库正常蓄水位82.5M,相应库容1.42х108M3,复核后校核洪水位85.65M(P=0.05%),总库容1.8х108M3,大坝原设计为心墙土坝,经现场取样试验表明为类似均质坝,坝顶高程89.6M,最大坝高39.0M,是一座以灌溉为主、结合防洪、发电、养殖、航运等综合利用的大(二)型水利工程。工程于1971年动工兴建,1972年建成并投入使用。水库属于边勘测、边设计、边施工的“三边”工程,且工程施工依靠大规模的群众运动完成,使得施工质量难以控制以及坝基处理不到位,给工程留下隐患。1992—1995年,虽对坝身采用冲抓套井粘土防渗心墙加固,但防渗效果不明显。2000年7月,大坝安全类别鉴定为三类,应进行除险加固。

1 合理确定防洪标准

军民水库大坝属于2级建筑物,在建设初期采用的校核洪水标准为1000年一遇,水位为85.2M,70年代后期,又采用最大洪水标准,水位达88.25M,两者水位相差3.05M。显然,1000年一遇不能满足《防洪标准》的要求;若继续采用最大洪水标准,又高于《防洪标准》的要求,且大坝需加高或扩大溢洪道泄洪断面,既增加工程投资,又不能增加有效库容。由于本水库库容系数达0.76,属多年调节水库,结合工程建筑物级别,根据工程运行情况,参考已建大中型土石坝工程防洪标准的取值,按照有关规定,确定校核洪水标准为规定取值的下限,即2000年一遇。

2 大坝原型观测资料分析和整理

军民水库渗流观测设施很不完善,仅有渗流压力观测,无渗流量观测及水雨情观测。由于1974年埋设的测压管在1976年大坝加固时遭堵塞废弃,其观测资料无从查找。现有测压管为1989年埋设,1990年5月开始观测,共31根,其中坝身测压管14根,坝基测压管9根,设在0+137.3、0+223.3、0+309.3断面,其中坝身测压管每断面各4根,另外在0+70.3、0+370.7坝轴线位置各1根,坝基测压管每断面各3根;绕坝测压管8根,其中左岸4根,右岸4根,其中31#管已埋入土中。测压管平面布置图见图1。

测压管由人工进行观测,手段落后、精度低,观测资料未得到整编分析,因此大坝除险加固前的防渗体系的防渗效果如何以及大坝渗流性态不明。

在除险加固设计中,根据测压管水位观测资料,结合每一根测压管绘制了水位历时过程线、位势过程线和坝体、坝肩等水位线以及坝基渗流压力等势线、大坝剖面浸润线等图,进行分析和整理。

2.1 水位过程线分析

在测压管水位过程线中,其中有些明显异常高于正常的测值,如管水位明显高于库水位等,分析为人为因素或降雨影响引起,在排除滞后效应的影响后,予以剔除。

2.1.1 坝身测压管:坝左端0+70.3断面13#管的水位与库水位无相关性。左坝段0+137.3断面,1#、2#、3#、4#测压管中,2#、3#、4#管水位变化很小,与库水位的变化相关性不明显,说明灵敏度较差,资料不可靠;1#管与下游水位的相关性较明显。坝中段0+223.3断面的5#、6#、7#、8#测压管中,6#管水位与库水位变化基本一致,但变幅较小,与其靠近下游有关;7#管水位变化很小,与库水位无关,且变幅小于其下游的6#管,说明灵敏度差;8#管在高水位时与库水位明显相关和有滞后效应; 5#管水位明显与下游水位相关。右坝段0+309.3断面的9#、10#、11#、12#测压管中,9#、10#、11#与库水位相关性较好,12#管主要在高水位时与库水位相关性较好。12#管的滞后效应十分明显,但其下游的10#、11#的管水位基本相同,滞后效应不明显,是不正常的,反映了坝体填筑质量差,透水性强,在局部(如在10#、11#管之间)可能存在强透水带。坝右端的14#管水位与库水位变化基本一致,相关性非常密切,滞后效应不明显,反映右坝段透水性强。

在整个坝身测压管中,当水库维持在较高水位不变的运行条件下,5#、9#、14#管的水位均随时间显示出负增长,说明原来的防渗体系发挥了一定的作用。

2.1.2 坝基测压管:左坝段0+137.3断面15#、16#、17#管的管水位与下游水位接近且相关性明显,与库水位基本不相关,反映该断面附近上游的粘土截水齿墙或原心墙的截渗效果好。坝中段0+223.3断面的18#、19#、20#管中,19#管与下游水位相关性好,反映该断面附近上游的粘土截水齿墙或原心墙的截渗效果好。18#、20#管水位与库水位不相关,18#管水位甚至超过了上游侧的19#管水位,估计是粘土套井施工时淤塞了该管,其观测资料剔除。右坝段断面位于原施工导流渠附近,21#、22#、23#管的灵敏度均较好,与库水位的相关性较明显,管水位明显高于其他两断面的坝基测压管水位。

2.1.3 绕坝测压管:绕坝测压管特别在高水位时,表现出与库水位很强的相关性,滞后效应不明显,说明灵敏性较好。绕坝测压管水位明显高于纵向相同位置的坝身测压管,越靠近下游越明显;坝右端的28#、29#、30#管水位均呈增长变化,靠近上游侧的管水位基本不变,而渗流出口段的水位不断上升;对坝体和坝肩稳定不利。

2.2 位势变化分析

绘制年平均位势和最高位势过程线。对靠近下游侧的测压管以及没有或轻微淤塞的测压管,平均位势与最高位势基本相近,变化趋势也一致,采用平均位势分析;淤塞严重和透水管下端灵敏度变差的测压管,宜采用最高位势进行分析。

2.2.1 坝身测压管:左坝段0+70.3断面的3#管、0+137.3断面的1#、2#、3#、4#管和坝中段0+223.3断面的5#、6#、7#、8#管,在1995年前,位势基本保持稳定,说明坝体渗流性态正常;1995-1997年,位势有所下降,靠近上游侧降幅越大,向下游逐渐递减,估计是1992-1995年加固的粘土套井防渗墙发挥了一定作用;自1997年以后各管位势回升接近到原来水平,反映防渗墙逐渐失效,正好印证了原粘土料质量差及施工质量不佳。出口段的5#、6#管位势近年来明显上升,且5#管的升幅高于6#管,表明下游排水棱体可能因淤堵,排水功能下降。右坝段0+309.3断面的9#、10#、11#、12#管和0+370.7断面的14#管,1995年以前,除下游靠近渗流出口的9#管位势基本保持稳定外,其余管位势呈较明显上升变化,不能排除右坝体的渗流状态有所恶化、发生渗透流失的可能性;与观测到的0+360左右的棱体上部高程60.0M马道内缘发现一渗漏逸出点群相符合。1995年后位势有所下降,与粘土防渗墙有关。近年所有管的位势又开始回升,说明粘土防渗墙逐渐失效,但高水位的位势仍较粘土心墙施工前略低,可能是由于右坝段施工了两排粘土套井的原因,其仍在发挥一定的防渗作用。估计随着时间推移,其防渗作用会逐渐丧失。

从整个坝体的位势分布看,坝体浸润线高,坝轴线附近的位势超过70%,反映了粘土心墙未发挥明显作用,证明了上部坝体水平向透水性强。靠近左、右坝头附近坝体内的等水位线与坝中相比,明显偏向下游,主要是受绕坝渗漏影响,说明绕坝渗流严重。右坝段比左坝段位势分布要高,反映了右坝段上部坝体的透水性和绕坝渗流比左坝段强。

2.2.2 坝基测压管:左坝段0+137.3断面的测压管位势较低,无明显趋势性变化,说明粘土截水槽截渗效果好,坝基产生渗流破坏和变形可能性小。坝中段0+223.3断面的位势,在1993年前,比左断面略低且稳定;1993年后,经分析,测压管估计失效。右坝段0+309.3断面的位势均比其它两个断面的要高,坝轴线位置高达30%,下游侧高近10%,可能是原施工导流渠渗漏、放空底涵裂缝漏水和右岸绕坝渗漏等原因引起。1995、1996两年的位势有明显的降低,可能粘土心墙发挥了作用,近年坝基位势又逐渐回升,说明防渗墙质量不佳,基本失效。经位势推算,在设计或校核洪水位下,有可能产生渗流破坏和变形。

2.2.3 绕坝测压管:左、右坝肩的绕坝测压管位势均较高,且呈上升变化趋势,越向下游升幅越大,反映绕坝渗流不稳定。

综合观测资料分析,坝体上部质量差,1992年施工的粘土套井心墙在选料、施工质量等方面存在缺陷,未起到预期防渗效果,坝势较高;推算高水位时,渗流会自下游坝坡半坝高以上逸出。可能存在施工导流渠渗漏、放空底涵裂缝漏水。右坝基有可能产生渗流破坏和变形的可能。左、右岸坝头山体内位势很高,呈上升变化趋势,绕坝渗流严重。

3 地质勘探资料分析和评价

军民水库曾先后于1972、1976、1992年三次在大坝钻孔取样并进行了室内土工试验。为进一步分析军民水库渗漏的原因,分清是坝体渗漏、接触渗漏、坝基渗漏还是绕坝渗漏及其具体部位,印证原型观测资料的分析结果。本次对前三次的试验成果和钻孔压水试验结果进行分析和评价。

在分析中,对容重、渗透系数等的统计分析,分断面、高程进行,剔除明显不合理的数值,避免以整个大坝为单位的的平均值、大值、小值平均值统计,不能合理地分析各坝段的质量;为设计提供准确的设计参数。如个别点渗透系数反常,拉大了平均值,使粘粒含量、砾石、沙砾、粉粒含量较合理的土质,其渗透系数平均数竟高于10-4CM/S的现象。以同一库水位时的柱状图水位来复核测压管实测及设计推算的坝体浸润线;以压水试验值来复核评价坝基和绕坝渗漏。

通过分析,坝体高程69. 0 M以上土层密实度差,右坝段在高程69.0M附近自上而下均为风化料填筑,填筑土的干密度比左坝段的小;各断面的土质属中等压缩性,随时间增长密实性渐趋均匀,但右坝段的填土质量仍比左坝段差;右坝段的透水性比左坝段的大,最大K=1.9×10-3CM/S,左坝段的K值范围为3.0×10-7—4.47×10-4 CM/S。坝基相对不透水层顶板埋深一般为25-30M,其上部相对透水层ω值一般为10—220Lu,属较严重—严重透水层,坝基存在渗漏问题。坝肩相对不透水层顶板埋深一般为20-30M,其上部相对透水层ω值一般为14—113.1Lu,属中等透水—严重透水层,坝肩存在绕坝渗漏问题。钻孔水位基本与测压管水位基本保持相对应的关系。

为更直观的了解大坝的情况,对下游坝坡、排水棱体上进行了探井、探槽等原始的地勘方法。发现坝体85.6M高程以上土料有架空现象,由较多的碎石、块石及风化料填筑;右坝段69.15M高程附近有风化料填筑,填筑松散,多处架空,与60.6M平台内缘的渗水逸出点群有直接关系。左坝段69.4M高程以上土层松软湿润,并有多处渗水、塌方和裂缝。未发现接触渗漏。排水棱体挖开后,发现有淤塞现象。

地勘工作成果与原型观测资料分析结果基本吻合。

4 除险加固方案的选择

军民水库大坝存在的工程质量问题主要是坝基、坝体和绕坝渗漏问题及因渗漏使坝体浸润线抬高造成坝坡不稳的问题。设计就是要着重解决大坝的渗漏问题,建立起一道完整、封闭、可靠的防渗屏障,使大坝安全稳定。

目前对大坝渗漏处理的总原则是“上堵下排“。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗,随着技术的发展,垂直防渗除原有的粘土铺盖、冲抓套井粘土心墙、坝体灌浆、砼防渗墙和帷幕灌浆方法外,还有近几年发展很快的塑性砼防渗墙、高压喷射砼墙、射水造孔砼墙和土工膜防渗等方法;水平防渗有粘土(土工膜)铺盖和水下抛土等。下排的措施有:在背水坡脚设导渗沟、坝后压盖、减压井和修复排水棱体等。

军民水库结合工程存在的问题,考虑了复合土工膜面板防渗、上游粘土斜墙防渗、冲抓套井回填粘土心墙防渗、坝中塑性砼防渗墙等方案,坝基均采用帷幕灌浆防渗。通过地形及地质情况、工程施工条件及难易条件、工程直接投资方面来看,冲抓套井回填粘土心墙方案较为优越,投资省,防渗体更适应变形。但从1992-1995年粘土心墙处理情况看,本地粘土质量较差,防渗效果不明显和安全度差;且与坝基帷幕灌浆难以衔接。而坝中塑性砼防渗墙方案则可避免上述问题,防渗体也适应变形,投资相差约3%。因此本次推荐了坝中塑性砼防渗墙方案。

5 大坝安全监测系统完善

大坝安全监测是评价施工质量、验证设计并指导工程安全运行的依据。军民水库大坝现状监测设施仅有人工观测的测压管,部分测压管淤塞严重,观测精度差,整理难度大,速度慢;同时缺乏水情、雨情、渗流量观测,无连续库水位和降雨观测资料,在相关分析时只有忽略滞后效应和降雨因子的作用,造成对滞后效应和降雨干扰明显的测压管的拟合精度有较大影响;不能及时准确反映工程的运行情况。

本次设计中按水利部颁发的《土石坝安全监测技术规范》进行,以渗流观测为主,配齐必要的观测设施,实行自动化实时监测,以人工监测复核。主要监测项目包括:坝体变形观测、坝体渗流压力监测、坝基渗流压力监测、绕坝渗流监测、库水位和下游水位监测、坝区雨量监测等项目。

共设有变形观测标点30个;设有浮筒式库水位计和下游压力式水位计各1个,安装超声波水位计用于检测坝后渗水量及绕坝渗水量;渗流观测为保持观测资料的连续性,仍按原断面和测点布置,在原有测压管安装钢弦式孔隙水压力计;但在塑性砼墙前后各布1个测点,在原施工导流渠、放空底涵位置增加观测点。设有坝区雨量计1个;所有观测设备均通过电缆与枢纽管理处工作站(计算机)连接。

6 体会和建议

6.1 病险土石坝的除险加固任务艰巨:50—60年代,我国修建了大批的土石坝工程,由于当时特定的历史条件,存在严重的“三边”现象,防洪标准低,质量控制不严,尾工和隐患较多,时刻威胁下游人民生命财产安全和限制了当地的经济发展。江西省上饶市辖区内病险水库共14座大中型和85座小(一)型水库,就全部为土石坝。

必须本着实事求是的原则搞好大坝的安全鉴定工作,要精心设计,遵循哪儿有险、有病就除险加固哪儿,缺什么就补什么的原则,配备必要的管理设施和大坝安全监测设施,既要彻底除险加固又要经济安全,把有限的资金用到最需要除险加固的地方和项目。

6.2 病险土石坝防洪标准的确定:由于我国水利水电工程制订的防洪标准在60 年代过低,给工程留下极大的隐患;70年代后期因受河南“75.8”洪水影响,又一度标准过高,致使工程难以实施到位。应严格按照《防洪标准》(GB50201—94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)的有关规定,结合水库库容、调节性能、效益指标和本区域水库防洪水位运行等情况重新复核确定,一般库容小于2х108M3且为多年调节的水库防洪标准采用规定取值的下限,是合理安全可靠的。

有些符合《防洪标准》“当山区、丘陵区的水库枢纽工程挡水建筑物的挡水高度低于15M,上下游水头差小于10M时,其防洪标准可按平原区、滨海区的规定确定”规定的山区、丘陵区病险库,原设计时采用了一种不尴不尬的标准:校核洪水标准既低于山区、丘陵区的规定防洪标准,又高于平原区、滨海区的规定防洪标准。在设计时应考虑平原区、滨海区与山区、丘陵区防洪标准的规定取值相比较低,结合水库的运行情况,校核洪水标准应采用平原区、滨海区规定的防洪标准取值的上限。

6.3 重视原型观测和勘探资料的收集与整理:现有水库原型观测资料的整理、分析和对大坝进行探井、钻孔取样、钻孔注水(渗水)等地质勘探工作,是论证大坝性态的重要手段,也是土石坝的安全评价、加固或扩建的依据。大坝原型观测资料的整理和分析以及地勘工作要达到规程规范要求的深度,要重视探井、探槽等原始的地勘方法。对测压管资料要逐管进行水位过程线和位势过程线及相关性的分析;设计部门和地勘部门要相互协作、印证;对取得的成果要认真分析和统计,尤其是土工试验成果和一些渗流监测成果,对出现的一些反常现象应认真研究,提出符合实际的设计参数,以确定合理经济可靠的除险加固方案。

6.4 病险土石坝除险加固方案选择:病险土石坝存在的工程质量问题,具体表现在渗漏、滑坡和裂缝,主要是坝基、坝体和绕坝渗漏问题及因渗漏产生渗透破坏及使坝体浸润线抬高造成坝坡不稳的问题,即防渗加固问题。在设计中,要认真分析渗漏的原因,分清是坝体渗漏、接触渗漏、坝基渗漏还是绕坝渗漏及其具体部位,只有在查清了大坝隐患产生的原因,才能有的放矢,合理采用“上堵”和“下排”措施中的各种方法,处理方案才合理经济,防渗效果才最有效。

在比较处理方案时既要采用新技术,又要体现经济合理可靠的原则。不要盲目过大追求安全度,“上堵”和“下排”方案一起上。对一些低坝,不要盲目崇拜新技术,不管方案的可操作性和坝基的可灌性,只要是防渗就采用再造塑性砼墙加帷幕灌浆等先进技术方案,忽视简单明了的压盖排渗等便于施工和质量检查的处理方法,造成不必要的浪费。

6.5 建立健全大坝安全监测系统:大坝安全监测在土石坝建设中占据重要的地位,可评价施工质量、验证设计并指导工程的安全运行。但大部分病险土石坝原有监测设施比较缺乏。江西省上饶市所有病险土石坝中只有两座大型水库设有测压管、库水位、坝后渗漏量监测等简单的人工观测设施,其余除只有库水位观测外,几乎没有其它观测设施。且经过30-40年的运行使用,监测仪器设备陈旧老化,监测手段落后、不规范,资料不系统、连续,监测资料整编分析工作量大、速度慢,难以对坝体浸润线抬高、绕坝渗漏、坝基渗漏和接触渗漏作出准确的判断,不能及时准确为大坝安全运行提供依据。必须对原有观测设施进行完善,提高监测手段。

大坝安全监测系统建设应按水利部颁发的《土石坝安全监测技术规范》进行,充分利用原有设施,结合需要监测的部位增设观测断面,以渗流观测为主,配齐必要的观测设施,推行自动化实时监测,以人工监测复核,建立可靠安全的自动化的大坝安全监测系统,一步实施到位。主要监测项目应包括:坝体变形观测、坝体渗流压力监测、坝基渗流压力监测、绕坝渗流监测、地震监测、库水位和下游水位监测、坝区雨量监测等项目。

参考文献:

水库工程大坝安全监测方案范文第2篇

[关键词]水库大坝;大坝问题;除险加固;对策

中图分类号:TV698.23 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)08-0266-01

我国水系发达,流域数量较多,为了满足日益增长的水资源需求,在不同的区域都建设了水库大坝来保证供水、发电、航运等等。一方面,水库的建设为了社会经济做出了巨大的贡献,另一方面,提升了水资源的利用水平。但是水库的长期使用必然会产生各种各样的水库安全问题,严重影响了水库的运行效益。因此,水库的管理工作人员应该对水库的坝体安全情况有着全面的了解,及时解决坝体所出现的各类问题,保证水库的运行。

1.水库大坝的常见问题分析

1.1 局部存在严重渗漏

水库大坝的长期使用,可能会伴随着各样的坝体安全问题。水流的冲刷作用、侵蚀作用使得坝体发生了渗漏,还可能产生流土、散侵、管涌等现象,这些不良现象长期下去会造成坝基发生沼泽。水库大坝可能出现多种渗漏问题:由于前期大坝施工阶段的勘察不详细,坝基处的土壤质地不能达到防渗的要求;建设所采用的浆砌石可能会使得水库内部廊道及下游坝面发生不同程度的漏水;有的水库可能未建设排水棱体,导致水无法排出;在坝基和坝肩处的多余水分未能得到及时的清理;施工材料或部件长时间使用会开始老化,施工细节处理不当等等这会带来不同程度的渗水。因此,在施工阶段,一定要重视大坝的排水问题。

1.2 管理机制不完善

目前,在我国有很多水库大坝尚未建设完善的管理制度,未形成健全的执法体制,造成水库的运行管理水平不能达到生产实践的需要。甚至,有的水库管理人员并未认识到水库管理工作的重要性,任由水库遭受各类自然侵蚀,忽视水库的安全性能,遭到严重破坏后就放弃不再投入实践使用。分析该类现象的原因,首先水库的管理工作涉及到方方面面,工作强度大,内容枯燥,同时管理人员未能得到较高的薪资报酬,管理人员流动性大,技术水平参差不齐,缺乏足够的水利专业知识和水库管理经验。一旦出现问题,不能够及时做出妥当的决策。其次,全国范围内,水库大坝的管理工作尚未形成完整的管理工作方法,使得工作人员无章可循。

1.3 水库大坝安全监测缺少落实

我国的水库部门针对水库大坝的安全问题已经出台了多项制度和准则,多次更新《水库大坝安全监测导则》,非常重视坝体的安全性能,明确要求水库管理人员要实时监测大坝的情况,对于发生的各类病害问题,做好及时的维修处理,延长水利工程的使用寿命,确保水利工程的安全稳定,保证水库的供水效益、发电效益等等。在实际检测中,大坝的监测要综合考虑多种因素,同时可供使用的资料和数据较少,给水库的监测工作带来阻碍。同时,水库的监测未能与地质勘查有效结合,对于每次的监测结果未能全面挖掘分析。另外,不同水库的监测工作水平不一,落实情况差异大。

2.加强水库大坝除险加固的对策分析

水资源开发利用水平的不断提高,要求水库管理工作者提升水库管理水平,水库管理部门要明确职能,各方配合,系统优化,提升水库大坝的出险加固工作效果。目前,大多数水库大坝的出险加固工作取得了良好的成效,工作范围不断增大,管理人员对于水库大坝的实施情况进行掌控,随时做出应对措施。

2.1 提高水库大坝的防渗处理分析

水库大坝的渗漏问题严重威胁着水库的安全,必须要得到足够的重视。对于该类问题,已经给出了相应的解决对策,要坚持“上堵下排”的原则。一方面,“上堵”原则指出要在坝体上部,进行垂直防渗及水平防渗,“下排”原则指出要在大坝的坝基部位,建设多条导渗沟和排水棱体等。随着水利工程建设水平的不断提高,设计人员对于水库大坝的防渗漏处理设计水平也在提升,目前,多被采用的防渗方法有:劈裂灌浆法、混凝土防渗墙法、高喷防渗墙法、建筑穿坝接触防渗法等处理措施。在坝体的垂直方向,有以下较为稳健的防渗方法:水泥浆防渗墙处理法、垂直铺土工膜防渗法、混凝土防渗墙防渗法等。在坝体的水平方向,有以下较为稳健的防渗加固法:粘土防渗法。

2.2 完善水库大坝除险加固的管理机制

建立健全水库大坝的除险加固管理机制。一方面,相关管理单位要意识到水库大坝除险加固的重要意义,组织好各政府部门开展工作,就水库大坝除险加固出台相应的完善的专项政策;另一方面,根据历史的经验,对管理机制进行修改完善,提高政策的落实程度;另外,还要从每一个细节之处明确大坝出险加固的工作特点,通过各方努力,实现水库综合效益的提高。

2.3 充分落实水库大坝的安全监测工作

我国政府非常重视水库大坝的运行问题,水库的运行带来了诸多效益,保证了人民财产的安全,同时提升了经济发展的速度,带来了清洁能源。目前已经出台了诸多政策,加强对水库日常运行的管理,同时,对于水库大坝的监测工作的重视度也在不断提高。水库管理人员的组织和配备要考虑多方面因素,建成一支支高效专业的团队。在日常的水库监测中,要使用科学合理的方法,全面监控水库大坝的安全,对所有问题进行分类处理,分别研究出相应的解决对策和方案。方案确定后要及时准备好各类施工材料和器具,组织施工人员开展除险加固工程,保证水库大坝的长期安全,延长大坝使用寿命,发挥水库效益。

3.结语

水库是一种人类利用水资源的工程措施,为经济社会发展、人民生活水平的提高带来了巨大的效益。同时,水库大坝一旦发生安全问题,则会造成巨大的损失。水库大坝的管理人员要加强对水库大坝的安全性的重视,在日常运行中,做好监测、除险加固工作,保证大坝的安全,保证大坝的稳定运行,为下游人民的生产生活带来巨大价值,为整体国民经济的发展做出贡献。

参考文献

[1] 柳大鸿.后壁山水库除险加固方案[J].福建水力发电.2015(02).

[2] 潘宏岳,李柯.浅析赛乌素水库除险加固工程设计[J].内蒙古水利.2016(10).

水库工程大坝安全监测方案范文第3篇

[关键词] 大坝安全监测; 设备; 选型

1工程概况

新立城水库位于吉林省伊通河中上游,距长春市区16km,控制流域面积1 970平方公里,总库容5.92亿立方米,是一座以防洪、供水为主的大型水库。水库按百年一遇洪水设计,按可能最大洪水校核。枢纽工程包括大坝、输水洞和溢洪道等主要建筑物。

2大坝渗流监测系统建设必要性

虽然新立城水库大坝现有安全监测设施对揭示水库存在的问题和保证大坝安全运行发挥了重要作用,但监测项目设置仍存在不足,不能适应新立城水库工程管理技术进步的要求;本次除险加固后,原设渗流监测设施无法全部保留,也不满足《土石坝安全监测技术规范》(SL60—1994)的要求,主要表现为:

(1) 大坝坝基坝体渗流监测虽已建立包括输水洞渗漏监测在内的6个监测断面,但监测仪器的布设基于当时大坝渗流状态,一是坝基高喷灌浆施工势必导致坝顶及上游监测设施损坏,二是原监测仪器布置难以满足建立灌浆体后的渗流监测要求。在灌浆体有效作用下,坝轴线下游布设的监测仪器尤其是坝体渗流监测仪器可能处于非有效工作状态,应针对大坝新的防渗体系布设和完善渗流监测测点。

(2) 在目前条件下减压井能起到一定的排水减压作用,但灌浆体建立后,减压井功效将发生根本的改变,应视具体情况更新监测方案。渗流量监测将以总堰为主进行监测。

3渗流监测系统技术方案设计

3.1渗流监测断面及测点设计

大坝除险加固主体工程为坝基高喷灌浆,其主旨为根治大坝坝基渗透隐患。对于灌浆完工后的防渗效果以及大坝渗流场的变化情况,均需要有针对性地在特定的位置安装监测设施,对其工程效果进行监测。

本次渗流监测设计充分考虑坝基地质情况及此次除险加固工程的工程内容,并结合原渗流监测系统的布置及系统运行成果,共布设14个监测断面,分别为0+405、0+605、0+805、1+005、1+205、1+405、1+591、1+805、1+911、2+005、2+201、2+401、2+525。下面以几个典型断面为例阐述一下监测系统的布点原则。

(1) 0+405断面。大坝0+000~0+400桩号处于坝址河道岸坡段,此坝段渗流隐患属于次要部位,建坝时未清至坝基风化岩石,基础仍为强透水层。尽管库区天然及淤积覆盖深厚,但了解坝基灌浆效果还是必要的。因此,此断面仅在灌浆断面前后各布置一个测点,监测其灌浆效果。

(2) 1+205、1+405、1+591、1+805、1+911、2+005断面。大坝1+200~2+200桩号处于坝址河床段,坝高超过15米。此坝段是大坝变形较大的坝段,也是坝基渗透隐患严重的坝段,应予以重点监测。因此,在1+205、1+405、1+591、1+805、1+911、2+005桩号各布置一个监测断面。其中,1+405和2+005断面布置及监测目的与0+405断面相同;1+205断面布置3条监测垂线,分别位于灌浆断面前、后及下游马道,每条垂线坝基坝体各布置一个测点,监测高压灌浆在坝基坝体防渗效果、坝基渗流压力分布和坝体浸润线。1+591断面布置4条监测垂线,灌浆断面前、后各一个钻孔,每孔坝基坝体各设一个测点,监测高压灌浆效果,每条垂线坝基坝体各布置一个测点,监测灌浆在坝基坝体防渗效果、坝基渗流压力分布和坝体浸润线。下游马道和坝脚下游的两条垂线均沿用原渗流监测系统测点,监测坝基渗流压力分布和坝体浸润线;1+805断面布置4条监测垂线,灌浆断面前、后布置与1+591断面布置和监测目的相同,下游马道垂线上布置一个坝体测点,监测坝体浸润线,下游坝脚外坝基布置一个测点,与灌浆断面前、后坝基测点形成坝基监测断面,监测本断面坝基渗流压力分布情况;1+911断面灌浆断面前坝基设一个测点,下游马道和坝脚下游的两条垂线均沿用原渗流监测系统测点,本断面3测点均为坝基测点,旨在监测灌浆在坝基的防渗效果。

(3) 2+201、2+401、2+525断面。大坝2+200~2+600桩号为坝址主河槽段,亦即最大坝高段,是大坝渗流监测的重点坝段。为此,在2+201、2+401、2+525断面各布置一个完整监测断面,监测坝基坝体渗流压力状态。其中2+201、2+401断面基于原渗流断面布置,并尽量利用原系统有效测点。

上述渗流监测断面及布设渗流测点构成大坝渗流监测体系,基于其监测成果,对大坝坝基、坝体渗流压力平面分布状态进行总体评价。

3.2大坝渗流监测系统仪器选型

大坝渗流安全监测和管理自动化系统,采用分布式自动化数据采集系统,各断面测点渗流监测数据传入从站的MCU,从站MCU数据无线传输到设在水库管理局工程管理处总控制室控制主站。

3.2.1仪器选型原则

掌握仪器的使用条件,了解其应用历史,包括仪器应用历史、正常使用年限、使用环境、故障率、准确度、精度等;考察生产厂家的生产能力,售后保证条件;足够的可靠性、耐久性及满足工程需要的使用精度要求;必须根据工程性态的预测结果、物理量的变化范围、使用条件、使用年限及性价比确定仪器类型、型号、量程及精度等级等。

3.2.2渗流压力监测仪器

渗流压力监测仪器品种和类型较多,有振弦式、差动电阻式、电阻应变片式以及电感式、气动式等类型,国内外生产厂家知名的就有20余家。各孔隙水压力计的性能指标和稳定性各有特点,通过性能价格比的综合比较,新立城水库大坝渗流监测所用孔隙水压力计选用美国GEOKON公司生产的振弦式4500系列孔隙水压力计。该类传感器全部采用受温度影响最小的不锈钢元件制造,振弦元件设在焊接成的真空密封腔内,钢弦的两端采用特殊锻压工艺技术固定,标准透水石是用带50微米小孔的不锈钢制成,从而保证了产品的高稳定性和微型化,具有坚固耐用、外形尺寸小、安装简便、测值稳定可靠、精度和分辨率高等特点,因而在国内许多大型水利工程中得到应用,如二滩水电站、三峡水利枢纽、丹江口水电站、葛洲坝枢纽、官厅水库、黄碧庄水库、潘家口水利枢纽、万家寨引黄入晋工程、丰满水电站等近百个水利工程的安全监测,取得了较好的监测效果。

3.3测控单元(MCU)选型

3.3.1选型原则

大坝安全监测自动化系统起步于20世纪80年代,在90年代得到较大的发展,国内外均有成熟的产品问世并在实际应用中日臻完善。考虑到进口产品虽在性能上具有较大的优势,但其价位高、维护不及时且对操作管理人员要求高(英文操作软件),建议大坝测控单元选用国内产品。

3.3.2本系统建议MCU选型

依据新立城水库大坝渗流监测系统工程的特点以及系统建设先进性的要求,数据采集单元(MCU),选用基康仪器(北京)有限公司生产的测量控制单元BGK-MICRO-40MCU。

4结语

水库工程大坝安全监测方案范文第4篇

关键词:自动化技术;水库大坝;安全管理;实践分析

中图分类号:TU714文献标识码: A

作为促进社会稳定发展,经济迅速进步的关键性基础设施,水库的主要功能包括预防洪涝灾害、水力发电、养鱼以及农业灌溉等多个方面,作为水库三大组成部分之一的水坝,需要充分贯彻落实相应的安全管理工作,才能够使得水库整体经济效益最大化。目前,水库大坝安全管理工作当中,大量运用到了自动化技术,而随着自动化技术的发展,水库大坝安全管理工作也有了实质性提升。以下就具体水库大坝安全管理实践,对自动化技术的科学合理运用进行了充分分析。

一、水库大坝安全管理工作特点

考虑到水库具有较为良好的综合效益,故需要对安全管理工作进行较为全面的分析。从整体上来看,安全管理工作主要具有两方面特点:一方面雨季水库水位的控制较为复杂,加重了安全管理任务;另一方面,由于坝体的具体情况存在差异,故大坝也会在不同程度上存在安全隐患问题,在进行安全管理时需要在安全性监测以及排除潜在风险等工作中投入大量精力。以水库在关闸蓄水时,可能就会存在异常渗水等问题,会给大坝造成各种安全隐患,故针对水坝的安全管理工作应集中于风险的管理及排除上。

二、水库大坝安全管理工作中自动化技术的合理运用

(一)渗流监测和变形监测中自动化技术的应用

结合目前水库大坝安全管理工作的现状来看,自动化技术在水库大坝安全管理当中的应用,渗流与变形的监测时重要一部分。

1、渗流的监测

渗流监测工作范围主要包含了渗流量与渗流压力两方面的监测,为了使得自动化技术在监测过程中能够顺利发挥效果,需要在确定渗流监测点时进行具体分析。若水坝为土石型,则将渗流监测点的位置设置在水坝底部渗水情况较为集中区域较为合适,此外,还应在水坝两岸山坡区域额外安排监测点,从而动态化掌握地下水水位情况,实现对水坝周边渗流情况的全面性监测。若水坝为混凝土结构,那么在水坝基础区域的廊道部分设置压力式监测孔较为合适,另外也应当保障各水坝段均设置有独立性较强的监测点。另外,在全面掌握了水坝排水沟集水信息之后,同样应该设置渗流量的监测点,从而保障水坝总渗流量同分区渗流量都在可监测控制范围内。

2、变形的监测

对水坝结构变形进行全面的监测也属于水库大坝安全管理中的重要一环,变形的监测同样包含两个部分,一部分为垂直方向的变形,另一部分为水平方向的变形,变形的主要表现形式为坝体的位移。在监测水平方向变形时,监测点数量应在3各以上,如果水坝为土石型,则应该将监测点设置在坝体后部和水坝顶部,测点同测点之间的距离应保持在30-50m之间。如果大坝为混凝土结构,则应当沿着水坝高处,依次有序的分别设置多个监测点,监测点数量不应少于3个。

(二)自动化装置的合理应用

结合目前国内水库大坝安全管理情况来看,垂直水平位移传感装置、水平位移传感装置、地下水水位监测装置、中央控制管理器等多个部分。

1、动态位移传感装置

该传感装置在混凝土结构水坝的监测中应用较多,常见的两种装置为电机式与电容式。前者具有可靠度高,可应用的范围较广,但是监测的效率较低;后者虽然监测效率快,但是对使用环境等方面均有着严格要求,常见问题包括线路太长导致监测结果同实际情况存在偏离等等。除上述两类装外,水库大坝安全管理中还尝试采用了真空激光装置进行监测,具有出色的效果,但该装置需要大量的前期投入,且后续维护管理也需要高额成本,故目前该自动化装置仅在国内少部分水库大坝安全管理中投入使用。全站仪设备主要负责对水坝变形数据进行实时动态化监测并记录,具有较高的精确度,目前在逐渐得到推广使用。

2、地下水水位自动化监测装置

渗压计为地下水水位动态监测的常用自动化装置,主要包括了通气式和弦式两类。由于其实用性较强,故通气式设备应用较为普遍,但是若周边环境相对湿度过大,则装置内管道可能会受到潮湿空气的影响,而最终使得监测结果缺乏准确性,在应用该装置时,还需要适当核对结果。弦式设备的耐久性能较好,且运行稳定,但是极易受到周边环境的气压影响,故实际测量量程偏小则最好不要使用弦式装置以提高监测准确性。

3、智能感应装置

智能感应装置中大量使用了现代化的计算机信息技术,在有效解决了监测点各项限制因素的同时,还能够将监测点设置在最合适位置,该装置不需要大量线缆作为支撑,极大的为监测人员减轻了工作量。

此外,自动化技术中还包括了中央管理控制器这一核心部位,主要由任务和监控两部分主机以及备用电源和相关附属设备共同组成。随着我国计算机信息技术的迅速进步,国内大部分水库的水坝安全管理系统逐渐形成了小规模化的局域监测网络,具有重要意义。

(三)实际案例分析

选择国内某水库工程的大坝安全管理工作实践作为典型案例,从而全面分析掌握自动化技术的合理化应用。水库位于长江流域,库容约1980.7万平方米,其设计正常高水位在276.3m左右,水库内以粘土质心墙砂砾石坝以及放水涵洞等等建筑物为主,该水坝设计级别为三等中级,建筑物也多以三级建筑为主。

考虑到该水坝所在地区地质环境较为复杂,水坝全长约2862m,坝顶的宽度约6m,水坝最高15m,坝顶的高程约281m。现在水坝所在区域内分别设置20根测量管,主要集中分布在水库内代表性建筑物的关键断面上,之后又分别在位于坝身的10个测量器上分别装设了传感器,具有相当好的试运行效果,之后逐渐为剩余测量管装设了传感器,使得自动化安全监测设备系统的构建基本完成。此外,为了确保大坝安全性,又分别取了大坝的不同断面进行重点监测,同样具有显著效果。

本次实践应用当中,自动化技术在安全管理中的实践应用具有较为明显的结果。一方面,该技术极大的降低了工作人员的劳动强度,提升了监测的效率,案例水坝使用人工安全监测和自动化安全监测前后节省了近3h。且在遇到天气环境较差情况时,也能够确保尽快完成安全监测工作,且监测数据得到了有效记录。另一方面,相比人工测量会受到设备各方面因素的影响,如工作人员的综合能力与设备操作熟练度、设备的稳定性以及测量器的伸缩度等等。但是用自动化技术进行安全管理后,误差被控制在了3cm内,准确度大幅提升。

结束语

结合上文所述内容,水库水坝的长期发展离不开良好的安全管理工作作为支持,这就需要在工作实践当中不断贯彻落实安全管理细节,科学合理化利用自动化技术,提高综合工作效益。真正实现水库管理工作的可持续发展。

参考文献:

[1]毕东君,袁福猛,魏刚等.石山口水库建设安全管理自动化系统的必要性[J].河南水利与南水北调,2012,(20)

[2]马少红.浅谈自动化技术在水库大坝安全管理中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(29)

[3]杨新利.浅谈自动化技术在水库大坝安全管理中的应用[J].陕西水利,2013,(1)

水库工程大坝安全监测方案范文第5篇

2.信息窗

3.大坝与安全 推进大坝安全信息化建设提高大坝安全管理水平沈海尧,蒋波,SHENHai-yao,JIANGBo

4.大坝安全信息系统开发中对不同数据库的支持与应用陈振飞,CHENZhen-fei

5.应用.NET平台实现大坝安全信息异地远程传输曹希卓,CAOXi-zhuo

6.天荒坪抽水蓄能电站大坝安全管理和信息化建设概述黄小应,焦修明,HUANGXiao-ying,JIAOXiu-ming

7.新安江水电厂大坝安全运行信息管理实践赵新华,ZHAOXin-hua

8.水电站大坝安全监测自动化的现状和展望吕永宁,王玉洁,沈海尧,LVYong-ning,WANGYu-jie,SHENHai-yao

9.大坝安全监测自动化系统平均无故障工作时间计算探讨赵花城,沈海尧,王玉洁,ZHAOHua-cheng,SHENHai-yao,WANGYu-jie

10.惠州抽水蓄能电站安全监测系统设计高平,GAOPing

11.依据混凝土坝监测数据评判坝的运行性态概述庄万康,卢正超,黎利兵,赵春,李素梅

12.水库大坝安全管理应急预案浅谈周克发,李雷,张士辰,王耀

13.新安江水电站尾水渠冲刷分析评价王淡善,WANGDan-shan

14.东周水库混凝土闸墩裂缝安全问题研究贾超,张宏博,许延生,JIAChao,ZHANGHong-bo,XUYan-sheng

15.白云江水库拱坝周边缝失效前、后坝体应力对比分析张士辰,落全富,彭雪辉,周克发

16.差阻式传感器钢丝温度参数的计算及应用刘敏飞,LIUMin-fei

17.改进的遗传神经网络模型及其在变形监控中的应用李珂,岳建平,马保卫,秦茂芬

18.构建水电站大坝运行安全管理的现代化格局

1.西霞院反调节水库工程安全监测设计林炜,王跃,LINWei,WANGYue

2.爆炸排淤填石堤坝的沉降计算陈书丽,李涛,江礼茂,CHENShu-li,LITao,JIANGLi-mao

3.信息窗

4.混凝土坝运行期安全评估与全坝全过程有限元仿真分析朱伯芳,张国新,郑璀莹,贾金生,ZHUBo-fang,ZHANGGuo-xin,ZHENGCui-ying,JiaJin-sheng

5.对东风大坝低温高水位运行工况的探讨陈献,CHENXian

6.白山拱坝泄洪深孔悬臂体裂缝对结构安全影响分析宋恩来,SONGEn-lai

7.克孜尔水库主坝右坝肩倾倒体结构稳定安全评价周克发,王昭升,张士辰,张宏科,陈超,ZHOUKe-fa,WANGZhao-sheng,ZHANGShi-chen,ZhangHong-ke,ChenChao

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11.CCD遥测垂线坐标仪在大坝安全监测中的应用与研究张文胜,陈绪春,ZHANGWen-sheng,CHENXu-chun

12.基于SPSS的分布式光纤实测大坝混凝土温度真实性检验魏治文,黄俊,WEIZhi-wen,HUANGJun

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14.浅谈锚固工程施工中的钻孔工艺陈勇,CHENYong

15.聚硫密封胶与闭孔泡沫板在水工伸缩缝中的联合应用袁德泉,刘海英,庄新伟,于淑兰,YUANDe-quan,LIUHai-ying,ZHUANGXin-wei,YuShu-lan

16.混凝土防渗墙造孔过程中遇到的问题及采取的措施刘文胜,LIUWen-sheng

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18.江垭大坝10号坝段裂缝加固处理赵峰,ZHAOFeng

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4.信息窗

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16.石泉大坝表孔闸墩混凝土表面裂缝检测及处理朱战齐,张双平,牛汉德,ZHUZhan-qi,ZHANGShuang-ping,NIUHan-de

17.大坝与安全 唐村水库除险加固施工简介班国德,BANGuo-de

18.混凝土防渗墙在永记水库除险加固工程中的应用李华欣,张延成,赵良敏,LIHua-xin,ZHANGYan-cheng,ZHALiang-min

19.水闸安全监测及可靠性评价研究方卫华,FANGWei-hua

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