[摘 要] 沈溪河發(fā)電站于1956年建成，至今已安全運(yùn)行了48年，目前大壩的監(jiān)測(cè)手段是人工觀測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也基本是人工整理。如今這種管理大壩的手段很落后，有必要實(shí)行大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。故主要針對(duì)大壩目前的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和情況，對(duì)大壩實(shí)行監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的設(shè)想進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。
[關(guān)鍵詞] 大壩 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 監(jiān)測(cè)自動(dòng)化
1 概 述
流溪河樞紐工程于1958年6月20日下閘斷流蓄水，水庫控制流域面積為539km2，它是以發(fā)電為主、兼顧防洪和灌溉等綜合利用的樞紐工程。大壩是圓弧形單拱壩，壩頂高程240．0m，壩頂寬2．0m，壩頂長255．5m，最大壩高78m。水庫東北面有一均質(zhì)土壩，壩頂高程241．7m，壩長220m，壩頂寬度4．0m，壩基寬度210m。土壩現(xiàn)兩側(cè)擋水。另一側(cè)有1975年6月建成的黃龍帶水庫。
2 大壩目前的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置情況
2．1 拱壩的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
1)視準(zhǔn)線監(jiān)測(cè)；
2)大地四邊形平面控制網(wǎng)；
3)垂線監(jiān)測(cè)；
4)接縫開合度監(jiān)測(cè)；
5)裂縫監(jiān)測(cè)；
6)沉陷監(jiān)測(cè)。
2．2 拱壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置情況
2．2．1 視準(zhǔn)線監(jiān)測(cè)
視準(zhǔn)線監(jiān)測(cè)有新老系統(tǒng)。視準(zhǔn)線老系統(tǒng)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)于右岸山坡260m高程的觀測(cè)房?jī)?nèi)，視點(diǎn)設(shè)于左岸山坡上，拱冠位移點(diǎn)設(shè)于12壩塊壩頂?shù)孛嫔稀?958年6月20日水庫蓄水開始觀測(cè)拱冠點(diǎn)，1963年起增加的觀測(cè)點(diǎn)在壩左(9壩塊)、壩右(17壩塊)的2個(gè)1／4拱的位移點(diǎn)上，3個(gè)位移點(diǎn)在同一觀測(cè)墩上，3條視線構(gòu)成輻射型。1985年為監(jiān)測(cè)老視準(zhǔn)線系統(tǒng)的穩(wěn)定性和提高視準(zhǔn)線觀測(cè)精度，在拱冠和壩左、右1／4拱的位置增設(shè)2條平行的視準(zhǔn)線(拱冠為A線；壩左、右1／4拱的2點(diǎn)構(gòu)成B線)，3個(gè)觀測(cè)位移墩構(gòu)建在離壩面1．2m左右，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)于壩左岸，后視點(diǎn)設(shè)于壩右岸的巖基上。1985～1988年采用遙測(cè)坐標(biāo)儀觀測(cè)，因設(shè)備不穩(wěn)定而放棄，現(xiàn)采用人工T3光學(xué)經(jīng)緯儀施測(cè)。
2．2．2 拱壩大地四邊形平面控制網(wǎng)
為了校核視準(zhǔn)線新系統(tǒng)的2個(gè)工作端點(diǎn)A1、A3的穩(wěn)定性，于1985年建立1個(gè)四邊形A1A3DC網(wǎng)。考慮到該大地四邊形的校核點(diǎn)D、C距壩址才120m多，可能處于變形區(qū)內(nèi)，又于1995年8月在D、C點(diǎn)下游側(cè)100m多的一處大體積基巖上增設(shè)E、F兩點(diǎn)，從而形成了一個(gè)完整的大地四邊形平面控制網(wǎng)。
2．2．3 垂線監(jiān)測(cè)
拱冠240m高程倒垂線始測(cè)于1974年，錨點(diǎn)高程為171．0m，測(cè)點(diǎn)高程241．2m，垂線全長70．2m，線徑0．8mm，浮力20kg。該垂線在同一觀測(cè)井內(nèi)打另一倒垂線(180m倒垂)時(shí)曾停測(cè)半年多，后將倒垂線進(jìn)行更換，在錨點(diǎn)不便的情況下，將垂線直徑更換為1．2mm，且改用恒定浮力35kg。
拱冠180m高程倒垂線是拱冠基礎(chǔ)倒垂，在1997年設(shè)置，同時(shí)取消了拱冠225m高程的正垂線。倒垂孔深入基巖30m余，有效孔徑為115mm；倒垂錨固點(diǎn)高程為131．5m，懸掛為182．0m，垂線全長50．5m，線徑為1．2mm，浮力采用45kg。
1988年為監(jiān)測(cè)拱壩壩肩的穩(wěn)定，在壩的204m高程的左、右岸分別各打1個(gè)倒垂孔，孔深43～47m，深入基巖38～42m。有效孔徑≥90mm，線徑1．2mm，浮力采用恒定式35kg。
2．2．4 接縫開合度監(jiān)測(cè)
在拱壩觀測(cè)廊道內(nèi)的上下游結(jié)構(gòu)縫上，各設(shè)1對(duì)測(cè)縫計(jì)，觀測(cè)縫寬的變化。1959～1972年用百分表觀測(cè)，1973年以后用銅頭標(biāo)點(diǎn)千分卡尺測(cè)量，全壩共測(cè)12條結(jié)構(gòu)縫，共34個(gè)測(cè)點(diǎn)。
2．2．5 裂縫監(jiān)測(cè)
在拱壩運(yùn)行期間，曾于1961～1962年，1964～1965年和1989年對(duì)拱壩裂縫進(jìn)行過3次較系統(tǒng)的檢查，裂縫主要集中在壩下游面靠左岸附近，大部分是水平細(xì)縫，長度不大，對(duì)壩體的危害性不大。在1989年首次定檢時(shí)，大壩現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)壩下游面有較多的裂縫，尤其在185～225m高程之間，于是選擇幾條具有代表性的裂縫安裝銅頭標(biāo)點(diǎn)，用千分卡尺測(cè)出裂縫的變化。1989年在9、10壩塊的縱縫分別裝設(shè)1對(duì)，觀測(cè)其變化。1999年1月又在4～6壩塊的橫縫裝設(shè)4對(duì)，2次共6條裂縫裝設(shè)測(cè)縫設(shè)備。
2．2．6 沉陷監(jiān)測(cè)
壩體沉陷從1969年開始觀測(cè)，原一直用蔡司Ni004水準(zhǔn)儀按照一、二等水準(zhǔn)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)改用(德國)蔡司電子水準(zhǔn)儀測(cè)量。測(cè)點(diǎn)設(shè)于壩頂240m高程上，主要有壩左、壩中、壩右共3個(gè)銅頭測(cè)樁點(diǎn)。所測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)為BM4，在距壩左岸100m處，該點(diǎn)區(qū)與國家水準(zhǔn)路線聯(lián)網(wǎng)。1985年5月，拱冠點(diǎn)位置由壩面移至觀測(cè)墩底部基座上，基準(zhǔn)值發(fā)生變化；1986年2月基準(zhǔn)值再次調(diào)整。
3 大壩實(shí)行監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的初步設(shè)想
1)拱冠垂線系統(tǒng)完善及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)
240m拱冠倒垂安裝5臺(tái)RZ-25型電容式雙向垂線坐標(biāo)儀，180m拱冠及204m拱冠安裝3臺(tái)RZ-25型電容式雙向垂線坐標(biāo)儀。
2)新增壩頂兩岸倒垂及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)
在壩頂左右岸各增加2根倒垂，用于控制拱壩肩位移及新視準(zhǔn)線(B-B)的端點(diǎn)位移；安裝2臺(tái)RZ-25型電容式雙向垂線坐標(biāo)儀。
3)廊道結(jié)構(gòu)縫監(jiān)測(cè)設(shè)施完善并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)
在廊道12條結(jié)構(gòu)縫(6壩塊～18壩塊)上下游共計(jì)設(shè)置24個(gè)測(cè)點(diǎn)，安裝電容式雙向測(cè)縫計(jì)24個(gè)。另在廊道內(nèi)設(shè)9個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，配合結(jié)構(gòu)縫監(jiān)測(cè)用。
4)補(bǔ)充壩體溫度測(cè)點(diǎn)及水溫測(cè)點(diǎn)并實(shí)施自動(dòng)化
在下游面及廊道內(nèi)設(shè)壩體溫度測(cè)點(diǎn)12個(gè)，水庫水溫測(cè)點(diǎn)4個(gè)。
5)拱壩下游裂縫監(jiān)測(cè)及實(shí)施自動(dòng)化
對(duì)2條豎直縫及8條水平縫同步安裝單向測(cè)縫計(jì)后并實(shí)施自動(dòng)化觀測(cè)。
6)其它
大壩現(xiàn)場(chǎng)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)及安全監(jiān)控管理中心及安裝1套適用的大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
4 大壩實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化將取得的預(yù)期效果
大壩實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化后，對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不間斷的測(cè)量，并以一定的時(shí)間間隔把測(cè)量的數(shù)據(jù)打包發(fā)送到主機(jī)，生成用戶所需要的表格和圖形，用自帶的分析軟件進(jìn)行定點(diǎn)和系統(tǒng)分析，根據(jù)環(huán)境情況，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的修正。這樣一來，可以大大減輕觀測(cè)人員的工作強(qiáng)度和工作量，人工觀測(cè)周期可以由現(xiàn)在的每星期1次延長到1個(gè)月1次，而且觀測(cè)數(shù)據(jù)有比較科學(xué)和系統(tǒng)的比較性。
實(shí)行觀測(cè)自動(dòng)化以后，對(duì)于已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了將近50年的老壩有非常重大的意義，可以全天候進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這可以排除不利的觀測(cè)環(huán)境和觀測(cè)條件的影響，特別對(duì)大壩下游溢流面、廊道等地方的裂縫和水溫能取得比較詳盡的觀測(cè)數(shù)據(jù)，這是人工測(cè)量所無法比擬的，因?yàn)槿斯び^測(cè)這些地方，由于地勢(shì)險(xiǎn)要，為了保證工作人員的安全，只能用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行目測(cè)，測(cè)量精度比較粗略和籠統(tǒng)，對(duì)大壩的安全分析不夠科學(xué)合理。
實(shí)行觀測(cè)自動(dòng)化以后，對(duì)水庫調(diào)度決策有較好的輔助作用，在汛期，為各級(jí)三防部門進(jìn)行洪水調(diào)度提供一個(gè)科學(xué)的依據(jù)。
5 結(jié) 語
流溪河拱壩已安全運(yùn)行了48年，隨著壩齡的增加，其安全狀況是愈來愈復(fù)雜；現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)太少，監(jiān)測(cè)手段落后；為了加強(qiáng)對(duì)這座老壩的監(jiān)測(cè)力度，對(duì)其實(shí)行監(jiān)測(cè)自動(dòng)化是必要的。
楊秀玲(1976-)，女，助理工程師，水工班班長，主要從事水庫調(diào)度和大壩觀測(cè)管理工作。
