监测自动化系统在花凉亭水库除险加固中的应用.pdf

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1、第42卷第l2期人民长江Vo1．42．No．122011年6月YangtzeRiverJune，2011文章编号：1001—4179(2011)l2—0036一O4监测自动化系统在花凉亭水库除险加固中的应用杨明化一，潘建波。，章赢2(1．长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010；2．国家大坝安全工程技术研究中心，湖北武汉，430010；3．华北水利水电学院，河南郑州450011)摘要：在对病险水库进行除险加固时，为了保证水库加固后的正常运行，需要在加固过程中建立大坝运行状况监测系统。以安微花凉亭水库除险加固工程为例，介绍了水库安全监测自动化系统的设计与实现方面

2、的有关问题。花凉亭水库坝面变形、渗流渗压、应力应变、挠度等监测项目均实现了自动化，不仅大大提高了水库运行数据的采集量和质量，而且还提高了水库现代化管理水平。关键词：安全监测；自动化；除险加固；土石坝；花凉亭水库中图法分类号：TV698文献标志码：A性能可靠、扩展性强、安全可靠、高度整合、针对性强、1工程概况建管协调”为原则。花凉亭水库位于安徽省太湖县、长江流域皖河支监测自动化系统主要由测量设备、测控单元、通讯流长河上游，控制流域面积1870km，总库容23．85设备、控制设备等硬件设备组成，可分为测量机器人系统和自动化监测系统两个子系统。两个子系统既相互亿m，是一

3、座以防洪、灌溉为主，兼有发电、供水、养殖、航运、旅游等综合利用的大(一)型水利枢纽工程。独立，又有机结合。工程主要由大坝、溢洪道、泄洪隧洞、引水隧洞和电站3系统组成与结构等建筑物组成。2004年对花凉亭水库大坝进行了安全鉴定和核查，被鉴定为三类坝，2008年进行了加固3．1监测设施布置方案初步设计，目前工程正在实施。针对水库存在的问题与需求，按照相关规程规范花凉亭水库工程原有监测设施比较简单，坝体监要求，选定变形、渗流渗压、应力应变等监测项目。为测项目不全，只有竖向位移和渗流渗压监测，而量水堰避免重复投资，环境监测资料从水情测报系统中获得。在汛期经常出现倒灌现象，

4、无法正常观测。因此有必3．1．1变形监测要对花凉亭水库大坝监测设施进行更新改造，以满足变形监测包括表面变形监测和防渗墙挠度监测。设计和工程实际需要。本工程中，表面变形标点设计为综合位移标点。综合位移标点可同时兼测竖向位移与水平位移。2系统设计大坝水平位移变形监测比较了两种方案：真空激本工程自动化系统建设以“功能实用、技术先进、光准直法和边角前方交会法。边角前方交会法采用测收稿日期：201l一02一l8基金项目：国家“十一五”科技支撑计划“病险水库除险加固关键技术研究”(2006BAC14B04)；国家大坝安全工程技术研究中心资助项目(2009FU115×17)通讯

5、作者：杨明化，男，助理工程师，硕士，主要从事大坝安全监测工作。E—mail：yangminghua@cjwsjy．CO／FI．cn第12期杨明化，等：监测自动化系统在花凉亭水库除险加固中的应用37量机器人进行测量。压管中的渗压计损坏或性能较差情况，渗压计更换方经综合比较，两方案均能较好地实现自动化监测，便，监测可以继续进行。满足观测精度要求。但由于测量机器人较真空激光准原有量水堰为矩形堰，堰底高程43．5m，汛期经直法具有维护方便、运行成本低、故障率较低等优点，常出现倒灌现象而无法正常观测，需对其进行改造。最后选定以测量机器人进行位移监测，竖向位移选用水库量水堰出

6、口下接排水涵，底板高程42．0m，水准仪进行监测。顶部高程46m；量水堰底板高程42．5m。量水堰进口观测方案为：在大坝左、右岸坝肩各选择一处基础处接排水棱体，排水棱体底板高程约为42．0m。经综稳定的位置，分别埋设1个机器人测站作为工作基点合比较，并考虑汛期洪水水位等因素，量水堰堰板高度(见图1)。设计为3．2m。若按照传统的量水堰方案，坝脚处排水棱体水位比加固前要抬高约2m，从而抬高坝体浸润线，改变大坝下游渗流场，同时也影响大坝外观形象。结合本工程特点，将量水堰板设计为一种高程可变的堰板，堰板由3块不锈钢板组成，堰口高程可随着下游水位变化图1测量机器人测量方案

7、而调整。大坝变形观测沿大坝纵向共设5个断面5条视准根据大坝渗流量计算结果和相关规范，堰板采用线，共计25个综合位移标点。由于坝长超过500m，梯形堰，堰口底宽16em、高50cm，边坡坡度1：0．25，根据相关规范要求，需增加中间工作基点，故选取中间堰槽宽度仍为1Ill。横断面综合位移标点兼作工作基点。设计量水堰井，在量水堰井内安装量水堰计。由观测采用边角前方交会法，利用2台测量机器人于水位变化较大，量水堰计量程要大，观测精度为1进行，并在每个测点上安装双层同轴棱镜，进行数据校mm，以满足自动化观测的要求。核和严密数据平差，计算中误差及置信度，从而提高观3．1．3

8、应力应变监