1、安全生產(chǎn)）大壩安全監(jiān)測(cè) 的設(shè)計(jì)大壩安全監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所目錄1 安全監(jiān)測(cè)的重要性及失事舉例2 安全監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)2.1 混凝土壩的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)2.1.1 變形監(jiān)測(cè)2.1.2 滲流監(jiān)測(cè)2.1.3 內(nèi)部監(jiān)測(cè)2.2 土石壩的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)2.2.1 滲流監(jiān)測(cè)2.2.2 變形監(jiān)測(cè)3 觀(guān)測(cè)儀器3.1 垂線(xiàn)坐標(biāo)儀、引張線(xiàn)儀3.2 差阻式儀器4 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 安全監(jiān)測(cè)的重要性及失事舉例大壩建造在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖土特性不均勻的地基上，在各種荷載的 作用和自然因素的影響下，其工作性態(tài)和安全狀況隨時(shí)都在變化。如 果出現(xiàn)異常，又不被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，任其發(fā)展，其后果不堪設(shè)想。 國(guó)內(nèi)外大壩失事的實(shí)例不少。 19

2、75 年 8 月暴雨洪水導(dǎo)致板橋水庫(kù)和 石漫灘水庫(kù)失事， 造成大面積水災(zāi)和人員傷亡， 京廣線(xiàn)也被局部沖毀， 損失巨大。 1993 年 8 月 27 日溝后水庫(kù)失事， 造成水庫(kù)下游 13km 處 的恰卜恰鎮(zhèn) 500 人傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失 1.53 億元。 如果事先運(yùn)用有效的觀(guān)測(cè)手段對(duì)這些工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn) 題，采取有效的工程措施，就能避免災(zāi)難。 1962 年安徽梅山連拱壩 右岸基巖發(fā)現(xiàn)大量漏水，右岸 13# 垛垂線(xiàn)坐標(biāo)儀，觀(guān)測(cè)三天內(nèi)向左岸 傾斜 57.2mm ，向下游位移了 9.4mm ，且右岸各垛陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大裂縫， 經(jīng)過(guò)分析是右岸基巖發(fā)生錯(cuò)動(dòng)。在垂線(xiàn)坐標(biāo)儀監(jiān)測(cè)下放空水庫(kù)進(jìn)行加 固處理，

3、避免了壹場(chǎng)潰壩事故。 1985 年 6 月 12 日在長(zhǎng)江三峽的新灘， 發(fā)生大滑坡， 2000 萬(wàn) m3 堆積體連帶新灘古鎮(zhèn)壹起滑入江中。 可是險(xiǎn) 區(qū)居民全部提前安全撤出，無(wú)壹傷亡，這全靠安全監(jiān)測(cè)所作出的準(zhǔn)確 預(yù)報(bào)。大壩失事的原因是多方面的，從世界上 300 多座大壩失事的原因分 析，認(rèn)為 35% 是泄洪能力不足，在勘測(cè)、設(shè)計(jì)中洪水計(jì)算和防洪能力 方面存在問(wèn)題，大部分失事是洪水以外的工程原因，有壹個(gè)量變到質(zhì)變的過(guò)程，能夠用監(jiān)測(cè)方法及早發(fā)現(xiàn)的。為了保證大壩、下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安全及社會(huì)的安定，我們國(guó)家對(duì)水庫(kù)大壩的安全制定了相應(yīng) 的法律法規(guī)及規(guī)范，來(lái)加強(qiáng)水庫(kù)大壩運(yùn)行期的安全管理。土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

4、規(guī)范( SL60-94 )混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 (SDJ336-89) ，能源部,水利部 ,1989 年混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 (DL/T5178-2003) ，國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易位 員會(huì)水庫(kù)大壩安全管理?xiàng)l例，國(guó)務(wù)院， 1991 年水電站大壩安全管理辦法，電力工業(yè)部， 1997 年水電站大壩安全監(jiān)測(cè)工作管理規(guī)定，電力工業(yè)部， 1997 年大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件( SL268-2001 )，水 利部， 2001 年2 大壩安全監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)巖土工程的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)該見(jiàn)成整個(gè)工程設(shè)計(jì)的壹個(gè)重要組成部分，根據(jù)建筑物的等級(jí)確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)必須和所有其他工程設(shè)計(jì)壹樣統(tǒng)壹安排。監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)貫

5、穿于工程設(shè)計(jì)、施工以及整個(gè)工程壽命期內(nèi)，合理的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)能夠獲得作為工程安全狀況的正確評(píng)估，仍 能夠改進(jìn)大壩的設(shè)計(jì)、指導(dǎo)大壩的施工，使未來(lái)的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行 更合理、更安全。大壩安全監(jiān)測(cè)工作壹般分以下幾個(gè)階段：可行性研究階段。應(yīng)提出監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、觀(guān)測(cè)項(xiàng)目及 其所需要的儀器設(shè)備的數(shù)量和投資估算（壹般約占主體建筑物總 投資的 13% ）。初步設(shè)計(jì)階段。應(yīng)優(yōu)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、測(cè)點(diǎn)布置、觀(guān) 測(cè)設(shè)備及儀器的數(shù)量和投資概算。招投標(biāo)設(shè)計(jì)階段。應(yīng)提出觀(guān)測(cè)儀器設(shè)備的清單、各主要觀(guān)測(cè)項(xiàng)目 及測(cè)次；各觀(guān)測(cè)設(shè)施安裝技術(shù)要求和投資預(yù)算。施工階段。應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)要求，提出施工詳圖。承 包商應(yīng)編制

6、施工規(guī)程，做好儀器設(shè)備的安裝、埋設(shè)、調(diào)試和保護(hù)、 電纜走線(xiàn)、施工期觀(guān)測(cè)及施工期觀(guān)測(cè)資料分析，及時(shí)指導(dǎo)大壩施 工，且應(yīng)保證觀(guān)測(cè)設(shè)施的完好率及觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)、準(zhǔn)確、完整。 工程竣工時(shí)，應(yīng)將觀(guān)測(cè)設(shè)施和竣工圖、埋設(shè)記錄、施工期觀(guān)測(cè)記 錄、以及整理分析等全部資料匯編成正式文件，移交管理單位。 正常運(yùn)行階段。應(yīng)根據(jù)正常運(yùn)行階段的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，進(jìn)行正常的合 特殊巡視檢查和觀(guān)測(cè)。對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)施進(jìn)行檢查、維護(hù)、校驗(yàn)、 更新、完善，定期委托科研院所等專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行整編、 分析、作出工程性態(tài)評(píng)價(jià)，提出監(jiān)測(cè)報(bào)告和安全預(yù)報(bào)意見(jiàn)。2.1 混凝土壩的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)在混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 （ DL/T5178-2003

7、）中按照大壩的級(jí) 別對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的設(shè)定有明確的規(guī)定 （見(jiàn)附表 1） ，對(duì)新建大壩各個(gè) 觀(guān)測(cè)項(xiàng)目規(guī)定了觀(guān)測(cè)周期。各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)該相互協(xié)調(diào)和同步，變形監(jiān)測(cè)、滲流滲壓監(jiān)測(cè)和應(yīng)力應(yīng)變溫度等監(jiān)測(cè)儀器儀器宜在同壹重要觀(guān) 測(cè)壩段上布置，以便相互校核和補(bǔ)充。觀(guān)測(cè)斷面的選擇和觀(guān)測(cè)儀器的布置應(yīng)該根據(jù)工程規(guī)模、建筑物等級(jí)、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)目的確定。儀器布置應(yīng)該選擇有代表性的壩段進(jìn)行， 所謂有代表性的壩段，壹般指最大壩高壩段或觀(guān)測(cè)成果易于和設(shè)計(jì)比 較的壩段。當(dāng)?shù)鼗嬖诘刭|(zhì)問(wèn)題時(shí)，如軟弱夾層、泥化夾層，監(jiān)測(cè)重 點(diǎn)應(yīng)是基礎(chǔ)和和基礎(chǔ)結(jié)合的混凝土壩內(nèi)的壩踵、壩址部位。重力壩能夠選取溢流壩段或非溢流壩段作為重點(diǎn)觀(guān)測(cè)壩段，對(duì)地

8、質(zhì)復(fù) 雜的工程可增設(shè)壹個(gè)壩段，作為次要觀(guān)測(cè)壩段 ,其他作為壹般觀(guān)測(cè)壩 段；拱壩擬選擇拱冠梁和拱座作為重點(diǎn)觀(guān)測(cè)壩段，對(duì)于高拱壩仍能夠 在 1/4 拱、 3/4 拱處各選擇壹個(gè)壩段作為次要觀(guān)測(cè)壩段；對(duì)于支墩壩 壹般選擇壹個(gè)壩高較大的支墩作為重點(diǎn)觀(guān)測(cè)壩段，對(duì)于重要和基礎(chǔ)地 質(zhì)情況復(fù)雜的工程，能夠增設(shè)觀(guān)測(cè)壩段，且作為次要觀(guān)測(cè)壩段，其他 作為壹般觀(guān)測(cè)壩段。2.1.1 變形監(jiān)測(cè)混凝土壩的變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有壩體變形、接縫、裂縫，以及壩基變 形、滑坡體和高邊坡的位移等。在混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范中規(guī) 定了各個(gè)監(jiān)測(cè)量的精度要求和符號(hào)約定，各個(gè)項(xiàng)目測(cè)量時(shí)應(yīng)該盡量同 步。2.1.1.1 變形監(jiān)測(cè)的精度和符號(hào)變形監(jiān)

9、測(cè)的精度壹般按照表 1 要求。變形量的正負(fù)號(hào)遵守如下規(guī)定1 水平位移：向下游為正，向左岸為正，反之為負(fù)。2 垂直位移：下沉為正，上升為負(fù)。3 傾斜：向下游轉(zhuǎn)動(dòng)為正，向左岸轉(zhuǎn)動(dòng)為正，反之為負(fù)。4 接縫和裂縫開(kāi)合度：張開(kāi)為正，閉合為負(fù)。5 高邊坡和滑坡體位移：向下滑為正，向左為正，反之為負(fù)表 1 變形監(jiān)測(cè)的精度項(xiàng)目位移量中誤差限值水平位移 (mm)壩頂重力壩支墩壩±1.0拱壩徑向±2.0切向±1.0壩基重力壩支墩壩±0.3拱壩徑向±0.3切向±0.3壩體垂直位移 (mm)壩頂±1.0壩基±0.3傾斜()壩體±

10、5.0壩基±1.0壩體表面接縫和裂縫 (mm)±0.2近壩區(qū)巖體和高邊坡 (mm)水平位移±2.0垂直位移±2.0滑坡體 (mm)水平位移±3.0 (巖質(zhì)邊坡)±5.0( 土質(zhì)邊坡 )垂直位移±3.0裂縫±1.02.1.1.2 水平變形監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)1 水平位移變形監(jiān)測(cè)方式選擇和測(cè)點(diǎn)的布置 順?biāo)鞣较蚝痛怪眽屋S線(xiàn)方向的水平位移，能夠用垂線(xiàn) 引張線(xiàn)或視 準(zhǔn)線(xiàn)方式觀(guān)測(cè)。垂線(xiàn)直線(xiàn) 引張線(xiàn)方式配置適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化測(cè)量?jī)x器就 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，且且能夠和人工觀(guān)測(cè)且存。視準(zhǔn)線(xiàn)方式壹般用于 人工觀(guān)測(cè)。直形重力壩或支墩壩壩體和壩基水平位移

11、宜采用垂線(xiàn) 引 張線(xiàn)方式觀(guān)測(cè)，引張線(xiàn)能夠分段布置，分段中間要設(shè)垂線(xiàn)。如果壩體 較短，條件有利，壩體水平位移可采用視準(zhǔn)線(xiàn)法觀(guān)測(cè)。拱壩壩體和壩 基水平位移宜采用導(dǎo)線(xiàn)法觀(guān)測(cè)，如果條件允許，也能夠用垂線(xiàn)方式測(cè) 量水平位移。拱壩和高重力壩近壩區(qū)巖體水平位移，應(yīng)布設(shè)邊角網(wǎng)， 監(jiān)測(cè)巖體的變形。水工建筑物位移標(biāo)點(diǎn)的布置， 應(yīng)該根據(jù)建筑物的重要性、 規(guī)模、施工、 地質(zhì)情況以及采用的觀(guān)測(cè)方法而定，以能全面掌握建筑物及基礎(chǔ)的變 形狀態(tài)為原則。通常垂直位移和水平位移標(biāo)點(diǎn)設(shè)在同壹觀(guān)測(cè)墩上。 垂線(xiàn)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，首先應(yīng)該選擇地質(zhì)或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的壩段，其次是最高 壩段和其他有代表性壩段。拱壩的拱冠和拱座應(yīng)設(shè)置垂線(xiàn)，較長(zhǎng)的拱 壩仍應(yīng)

12、在 1/4 拱和 3/4 拱處設(shè)置垂線(xiàn)， 各高程廊道和垂線(xiàn)相交處應(yīng)設(shè) 置垂線(xiàn)觀(guān)測(cè)點(diǎn)。水平位移測(cè)點(diǎn)，應(yīng)盡量在壩頂和基礎(chǔ)廊道設(shè)置。高壩仍應(yīng)該在中間高 程廊道設(shè)置測(cè)點(diǎn)，每個(gè)壩段宜設(shè)置壹個(gè)測(cè)點(diǎn)。2 工程實(shí)例壩軸線(xiàn)壩頂觀(guān)測(cè)室991.10IP4987.00（ 正常蓄水位）防浪墻11401137.5（ 正常蓄水位）卡箍3 垂線(xiàn)的設(shè)計(jì) 垂線(xiàn)測(cè)量的是壩體順?biāo)鞣较蚣按怪彼鞣较虻膲误w水平位移，有正 垂線(xiàn)、倒垂線(xiàn)之分。正垂線(xiàn)就是在建筑物頂上懸掛鋼絲，在基礎(chǔ)廊道 內(nèi)設(shè)掛重及垂線(xiàn)測(cè)點(diǎn)，利用倒垂線(xiàn)能夠測(cè)量壩頂?shù)交A(chǔ)廊道的相對(duì)位 移，設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝方便。倒垂線(xiàn)是指從壩頂或壩體基礎(chǔ)廊道鉆孔到 壩基相對(duì)不動(dòng)點(diǎn)，將鋼絲錨固在孔

13、底，在壩頂或基礎(chǔ)廊道設(shè)浮桶及垂 線(xiàn)測(cè)點(diǎn)，利用正垂線(xiàn)能夠測(cè)量壩頂或基礎(chǔ)廊道的絕對(duì)位移。 垂線(xiàn)的中部壩體廊道內(nèi)也能夠設(shè)垂線(xiàn)測(cè)點(diǎn)。 垂線(xiàn)長(zhǎng)度不宜大于 50 米， 否則垂線(xiàn)容易受空氣對(duì)流而震動(dòng)， 不易回到平衡位置， 造成測(cè)量誤差。正倒垂結(jié)合時(shí)宜在同壹個(gè)觀(guān)測(cè)墩上銜接，否則正倒垂之間的壩體 變形應(yīng)設(shè)因瓦尺或量具儀觀(guān)測(cè)。正垂線(xiàn)設(shè)計(jì) 正垂線(xiàn)重錘應(yīng)設(shè)止動(dòng)片，阻尼箱內(nèi)應(yīng)裝防銹、粘性小的抗凍液體， 其內(nèi)徑和高度應(yīng)該比重錘直徑和高度大 1020cm 。重錘重量壹般按 下式確定： W>20(1+0.02L) ，式中： W- 重錘重量， kg；L垂線(xiàn)長(zhǎng) 度，m。垂線(xiàn)鋼絲宜采用強(qiáng)度不銹鋼絲，直徑應(yīng)保證極限拉力大于重錘

14、重 量的 2 倍，宜適用 1.0mm1.2mm 的鋼絲，壹般垂線(xiàn)鋼絲直徑不 宜大于 1.6mm 。垂線(xiàn)安裝完成有效孔徑應(yīng)不小于 85mm 。觀(guān)測(cè)站宜用鋼筋混凝土觀(guān)測(cè)墩，觀(guān)測(cè)站宜設(shè)防風(fēng)保護(hù)箱或修建安 全保護(hù)觀(guān)測(cè)室。倒垂線(xiàn)設(shè)計(jì)倒垂線(xiàn)鉆孔深入基巖深度應(yīng)該按照壩工設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，達(dá)到變形 能夠或略處，缺少該項(xiàng)計(jì)算結(jié)果時(shí)，可取壩高的 1/41/2 ，鉆孔深度 不小于 10m 。倒垂線(xiàn)孔內(nèi)宜埋設(shè)壁厚 57mm 無(wú)縫鋼管作為保護(hù)管， 內(nèi)徑不宜 小于 100mm ，垂線(xiàn)安裝完成有效孔徑應(yīng)不小于 85mm 。垂線(xiàn)浮體組宜采用恒定浮力式，浮子的浮力壹般按下式確定：P>250(1+0.01L) 式中： P浮子浮

15、力， N ；L測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度 ,M。 垂線(xiàn)鋼絲宜采用強(qiáng)度不銹鋼絲，直徑應(yīng)保證極限拉力大于重錘重量的 3 倍，宜適用 1.0mm1.2mm 的鋼絲，壹般垂線(xiàn)鋼絲直徑不 宜大于 1.6mm 。4 引張線(xiàn)的設(shè)計(jì) 引張線(xiàn)的設(shè)備包括端點(diǎn)裝置、測(cè)點(diǎn)裝置、測(cè)線(xiàn)及其保護(hù)管。 端點(diǎn)裝置可采用壹端固定、壹端加力的辦法，也能夠采用倆端加力的 方法。測(cè)線(xiàn)愈長(zhǎng)引張線(xiàn)所需要的拉力愈大。長(zhǎng)度為 200600m 的引張線(xiàn)， 壹般采用 4080kg 的重錘張拉。重錘重量按下式計(jì)算 H=S 2W/(8Y) 式中： S引張線(xiàn)長(zhǎng)度， m ；W 引張線(xiàn)鋼絲單位重量， kg/m ；H 水平拉力(重錘重量)，kg；Y引張線(xiàn)懸鏈線(xiàn)直徑， mm 。

16、引張線(xiàn)鋼絲宜采用強(qiáng)度不銹鋼絲，直徑應(yīng)保證極限拉力大于重錘 重量的 2 倍，宜適用 0.8mm1.2mm 的鋼絲。引張線(xiàn)保護(hù)管壹般用 110 160mm 的 PVC 管。5 視準(zhǔn)線(xiàn)的設(shè)計(jì)視準(zhǔn)線(xiàn)應(yīng)離障礙物 1m 之上。工作基點(diǎn)應(yīng)采用鋼筋混凝土墩，測(cè) 點(diǎn)設(shè)觀(guān)測(cè)墩，墩上埋設(shè)強(qiáng)制對(duì)中底盤(pán)要求水平，配活動(dòng)占標(biāo)，高于地 面 1.2m 。為了保證觀(guān)測(cè)精度，視準(zhǔn)線(xiàn)的長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)，壹般按如下控制： 重力壩和支墩壩 300m拱壩 300m滑坡體 800m2.1.1.3 豎直變形監(jiān)測(cè) 豎直變形是指壩體鉛直方向的變形，即壩體沉降。沉降測(cè)點(diǎn)能夠和水 平位移測(cè)點(diǎn)結(jié)合布置，可和視準(zhǔn)線(xiàn)的水平位移測(cè)點(diǎn)布置在同壹個(gè)測(cè)點(diǎn) 墩上。壩體

17、廊道和壩面的沉降變形能夠使用精密水準(zhǔn)測(cè)量，如需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化測(cè)量，能夠采用利用連通管原理設(shè)計(jì)的靜力水準(zhǔn)儀系統(tǒng)。垂線(xiàn)測(cè)點(diǎn)引張線(xiàn)活動(dòng)端鋼架滑輪1引張線(xiàn)線(xiàn)體重錘滑輪2及支架螺栓固定引張線(xiàn)體412662040kg現(xiàn)場(chǎng)配打膨測(cè)點(diǎn)保護(hù)裝置壩體引張線(xiàn)示意圖2.1.2 滲流監(jiān)測(cè)大壩及其基礎(chǔ)的滲流監(jiān)測(cè) ,是安全監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目。 壩基揚(yáng)壓力是壩體 外荷載之壹，是影響大壩穩(wěn)定的重要因素，壩體揚(yáng)壓力主要是指溷尼 姑水平施工縫上的孔隙水壓力。如果孔隙水壓力過(guò)大，說(shuō)明施工面上 結(jié)合不良。壩基滲流量突然增大，說(shuō)明壩基破碎帶處理或灌漿效果不 佳，倆岸混凝土和基巖接觸不良。若壩體滲流量突然增大，可能是壩 體混凝土出現(xiàn)裂縫所致。

18、總之，滲流監(jiān)測(cè)必不可少。揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)布置壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)的布置。揚(yáng)壓力觀(guān)測(cè)應(yīng)該根據(jù)建筑物的類(lèi)型、規(guī)模、壩基地質(zhì)條件和滲流 控制的工程措施等設(shè)計(jì)布置。 壹般應(yīng)該設(shè)縱向觀(guān)測(cè)斷面 12 個(gè)，每個(gè) 壩段不少于 1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，如地質(zhì)條件復(fù)雜，則應(yīng)適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)。橫向觀(guān) 測(cè)斷面至少 2 個(gè)，依據(jù)壩的長(zhǎng)度而定，橫斷面間距壹般 50100m 。 以重力壩、重力拱壩及支敦壩為例，橫斷面上測(cè)點(diǎn)的布置以能繪制揚(yáng) 壓力分布圖形為準(zhǔn)， 壹般 56 個(gè)，帷幕前壹個(gè)測(cè)點(diǎn)， 帷幕后壹個(gè)測(cè)點(diǎn)， 排水幕線(xiàn)上壹個(gè)， 排水幕后 23 個(gè)，測(cè)點(diǎn)壹般布置在壩段中心線(xiàn)或支 敦中心線(xiàn)上。簿拱壩壹般不測(cè)揚(yáng)壓力，僅在排水幕上布置測(cè)點(diǎn)，檢驗(yàn) 帷幕灌漿效果

19、，測(cè)點(diǎn)也壹般每個(gè)壩段設(shè)壹個(gè)點(diǎn)。 壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)壹般埋設(shè) U 形測(cè)壓管，測(cè)壓管用 1 2 寸鋼管引到 觀(guān)測(cè)廊道，必要時(shí)也能夠埋設(shè)滲壓計(jì)。排水幕處的測(cè)壓管壹般布置在 排水孔之間，但決不能用排水孔作測(cè)壓管觀(guān)測(cè)孔。排水孔壹般深入壩 基深處，而揚(yáng)壓力觀(guān)測(cè)孔壹般在建基面下 1.0m 。壩體揚(yáng)壓力的監(jiān)測(cè)布置觀(guān)測(cè)混凝土壩壩體的滲透壓力，宜采用滲壓計(jì)（或稱(chēng)孔隙水壓力 計(jì)），觀(guān)測(cè)斷面壹般設(shè)在水平施工縫上。每個(gè)截面上的測(cè)點(diǎn)宜在上游 壩面到壩體排水管之間，或在該截面高程上最大靜水壓力的是分之壹 處，而且在廊道上游面排水管中心線(xiàn)上觀(guān)測(cè)。2.1.2.2 滲流量監(jiān)測(cè)布置滲流量的布置應(yīng)該結(jié)合樞紐布置，對(duì)滲流的流向、集流和排水

20、設(shè)施統(tǒng) 籌規(guī)劃，然后進(jìn)行滲流量的觀(guān)測(cè)設(shè)計(jì)。滲流量觀(guān)測(cè)壹般采用單孔排水 量和量水堰觀(guān)測(cè)，或者采用容積法觀(guān)測(cè)。布置時(shí)應(yīng)該注意將壩體滲流 量和壩基滲流量分開(kāi)觀(guān)測(cè)，壩體滲流排水多流入排水溝內(nèi)。因此，能 夠在不同高程的廊道設(shè)置量水堰觀(guān)測(cè)不同部位的滲流量。壩基滲流量 應(yīng)將河床壩段和倆岸壩段分開(kāi)觀(guān)測(cè)，能夠采用單孔滲流量計(jì)。大壩總 滲流量能夠通過(guò)集水井用容積法觀(guān)測(cè)。2.1.2.3 繞壩滲流監(jiān)測(cè)布置測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)該根據(jù)地形、樞紐布置和繞壩滲流區(qū)巖體滲流特性而定。 在倆岸的帷幕后順帷幕方向布置倆排測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置在靠壩肩處較 密，帷幕前能夠不知少量的測(cè)點(diǎn)。量水堰的結(jié)構(gòu)2.1.3 混凝土壩內(nèi)部觀(guān)測(cè)混凝土壩內(nèi)部觀(guān)測(cè)壹般指應(yīng)

21、力、應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目，它應(yīng)當(dāng)和變 形、滲流監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目結(jié)合布置， 組成壹個(gè)大壩的完整的安全觀(guān)測(cè)系統(tǒng)。混凝土壩內(nèi)部觀(guān)測(cè)壹般選擇典型壩段作為觀(guān)測(cè)壩段，進(jìn)行全面觀(guān)測(cè)， 同時(shí)針對(duì)某些特殊情況在其他壩段布置壹些適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行某些項(xiàng) 目的觀(guān)測(cè)。觀(guān)測(cè)壩段選擇的原則，在整座大壩的各個(gè)壩段中從壩體結(jié) 構(gòu)、壩基地質(zhì)條件和壩高等方面來(lái)見(jiàn)具有代表性的壩段。例如選擇高 度最大或基巖最差的壩段作為觀(guān)測(cè)壩段，也能夠在非溢流壩段和溢流 壩段各選擇壹個(gè)壩段作為觀(guān)測(cè)壩段。觀(guān)測(cè)壩段選定后，在壩段內(nèi)選定個(gè)垂直于壩軸線(xiàn)的橫斷面稱(chēng)為觀(guān)測(cè)斷 面，壹般選擇通過(guò)壩段中心線(xiàn)的斷面。為了監(jiān)測(cè)壩體和壩基的應(yīng)力狀態(tài)及壩體和壩基抗滑穩(wěn)定，壹般布置以

22、下三類(lèi)內(nèi)部觀(guān)測(cè)儀器。壩體工作狀態(tài)的影響因素或荷載的觀(guān)測(cè) 溫度是影響大壩位移的主要因素，也是施工期間澆筑混凝土和進(jìn) 行壩縫灌漿的重要控制參數(shù)，基礎(chǔ)約束區(qū)混凝土的溫度控制不好，就 容易引起不易發(fā)現(xiàn)的貫穿性裂縫，因此在觀(guān)測(cè)壩段需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。溫 度計(jì)在觀(guān)測(cè)斷面上壹般成網(wǎng)格形布置，測(cè)點(diǎn)的間距壹般為 815m ， 壩面附近的測(cè)點(diǎn)間距可小些，上游壩面布置水溫計(jì)，下游壩面布置混 凝土表面溫度測(cè)點(diǎn)及導(dǎo)溫系數(shù)測(cè)點(diǎn)。EL134.3壩體E應(yīng)L1力2狀9.5態(tài)0的觀(guān)測(cè)T27-27T27-28T27-26壩體E應(yīng)L1力25狀.75態(tài)的觀(guān)測(cè)重點(diǎn)是靠近底部的基礎(chǔ)觀(guān)測(cè)截面，因?yàn)榫嚯x7重-24引起的T27應(yīng)-25力愈大，因此基礎(chǔ)

23、觀(guān)測(cè)截面的應(yīng)力EL122.00 壩底愈近，水荷載和EL118.25狀態(tài)在壩體強(qiáng)度和穩(wěn)定T27控-23制方面起關(guān)鍵作用。但為了避開(kāi)基坑不平和EL114.50邊界造成E的L1應(yīng)10力.75集中T27-20基礎(chǔ)觀(guān)碾壓測(cè)混凝截土T27-19T27-21 T27-22截面距壩底不常宜態(tài)混小凝土于5m 。重力壩的應(yīng)力分布E受L1到07壩.00體施工方法的影響，同倉(cāng)澆筑的混凝土基礎(chǔ)觀(guān)測(cè)截面T27的應(yīng)力是連續(xù)分布的EL100.25T27-12 T27-13 T27-14,15,16,17,18應(yīng)變計(jì)組常的態(tài)混布凝土置按平面變形問(wèn)題考慮，能夠布-11置 4 向或 5T27-7 T27-8 T27-9 T27-1

24、0 向應(yīng)變計(jì)組， 其中 4 向碾應(yīng)壓混變凝土計(jì)組構(gòu)成的平面和觀(guān)測(cè)基面重EL94.25EL92.75 T27-1N27-1T27-20S527-1常態(tài)混凝土S527-2 N27-2C27-1 C27-2T27-3T27-4T27-5 T27-6EL91.25EL89.5EL85.0壩 軸 擋水壩段溫度計(jì)線(xiàn) 安裝位置示187.44意m 圖 壩體接縫和壩基基巖變形觀(guān)測(cè)重力壩和支墩壩的縱173縫m 都需X34 要S35 灌漿膠1結(jié)76.0m成整體，整體重力壩的橫S33 S35縫也需要EL9進(jìn)2.7行5 灌N2漿7-1 S。27-1為了監(jiān)測(cè)灌漿前后壩縫的開(kāi)度內(nèi)要設(shè)置測(cè)縫計(jì)。 SX2732時(shí)控制壓力，在灌

25、C27漿-1C2區(qū)7-2 中160部m 壩縫S252S2526度S變化N2，7-2 以及在灌漿EL91.25壩基底部的壩EL踵85.和0 壩趾分別埋設(shè)單位：2米 支之上基巖變形變位計(jì)對(duì)于壩測(cè)向示布意置圖的基巖變形計(jì)能夠同時(shí)監(jiān)S1920S2223測(cè)上游壩踵是否因?yàn)槔瓚?yīng)力引X21 起基X24 巖裂縫張開(kāi)或壩底和基巖脫開(kāi)2.2 土石壩的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)130.8mSX1318土石壩的安全監(jiān)測(cè)，必須根據(jù)工程等級(jí)、規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式，地形、地SX1116m質(zhì)條件等因素，設(shè)置必要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及其相應(yīng)設(shè)施，定期進(jìn)行系統(tǒng)的 觀(guān)測(cè)。土石壩施工期以監(jiān)測(cè)填筑壩體的孔隙水壓力和變形為主保證壩 體填筑的穩(wěn)定，運(yùn)行期以監(jiān)測(cè)壩體浸潤(rùn)線(xiàn)和

26、滲流量以及下游壩坡位移 為主，以確保壩坡穩(wěn)定。2.2.1 滲流監(jiān)測(cè)安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇以確保工程安全為前提，優(yōu)先保證重點(diǎn)部位的監(jiān) 測(cè)。加強(qiáng)土石壩滲流和外部變形觀(guān)測(cè)，同時(shí)輔之以壹些特定項(xiàng)目的監(jiān) 測(cè)。滲流量監(jiān)測(cè) 在大壩下游壩趾建量水堰，是常用的方法。這需要作截水墻以匯 集滲水， 對(duì)于建在深沖積層上的土壩更必須這樣做， 否則大部分滲水 從下部的沖積層漏走了。截水墻在施工期進(jìn)行壩基處理時(shí)就進(jìn)行，減 少壹些重復(fù)工程量和后期施工時(shí)的困難。由于土石壩所在范圍廣，滲流量監(jiān)測(cè)容易受到降雨的影響。 壩體浸潤(rùn)線(xiàn)觀(guān)測(cè) 浸潤(rùn)線(xiàn)觀(guān)測(cè)斷面宜選擇在最大壩高處、合龍段、地形或地質(zhì)條件復(fù) 雜處，壹般不少于 3 個(gè)，且盡量和變形、應(yīng)

27、力應(yīng)變觀(guān)測(cè)斷面相結(jié)合。 在每個(gè)橫斷面內(nèi)從壩頂往下游壩坡布置 35 個(gè)測(cè)點(diǎn)，觀(guān)測(cè)水位，繪 制浸潤(rùn)線(xiàn)。浸潤(rùn)線(xiàn)觀(guān)測(cè)的能夠采用測(cè)壓管方式或埋設(shè)滲壓計(jì)方式。 壹般如下原 則選擇：1 作用水頭小于 20m 的壩，滲透系數(shù)大于或等于 10 -4 cm/s 的土體 中，滲透壓力變幅小的部位，宜采用測(cè)壓管方式。2 作用水頭大于 20m 的壩，滲透系數(shù)小于 10 -4 cm/s 的土體中，觀(guān) 測(cè)不穩(wěn)定滲流過(guò)程以及不適宜埋設(shè)測(cè)壓管的部位 （如上游鋪蓋或斜墻 底部、接觸面等） ，宜采用埋設(shè)滲壓計(jì)方式，其量程應(yīng)和測(cè)點(diǎn)水壓力 相適應(yīng)。繞壩滲流觀(guān)測(cè) 在大壩和倆岸山坡連接處，沿壩腳線(xiàn)，從壩頂?shù)较掠尾贾脻B流壓 力測(cè)點(diǎn)。2.2.

28、2 變形監(jiān)測(cè)變形監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目，主要有壩的表面變形，內(nèi)部變形，裂縫及接縫等。 變形監(jiān)測(cè)的正負(fù)號(hào)規(guī)定和混凝土壩類(lèi)似。2.2.2.1 表面變形監(jiān)測(cè) 表面變形的橫向觀(guān)測(cè)斷面通常選在最大壩高、合龍?zhí)帯⒌匦瓮蛔?處、地質(zhì)條件復(fù)雜處，壹般不少于 3 個(gè)。每個(gè)橫向觀(guān)測(cè)斷面壹般不少 于 4 個(gè)標(biāo)點(diǎn)，通常在上游壩坡正常蓄水位之上 1 個(gè)，正常蓄水位以下 可根據(jù)需要設(shè)臨時(shí)測(cè)點(diǎn)，壩頂下游壩肩布置 1 個(gè)，下游壩坡半壩高之 上 13 個(gè)，半壩高以下 12 個(gè)（含壩腳壹個(gè)）。測(cè)點(diǎn)的在壩軸線(xiàn)方向上的間距，壹般壩長(zhǎng)小于 300m 時(shí)，宜取 2050m ，壩長(zhǎng)大于 300m 時(shí)，宜取 50100m 。表面豎向位移及水平位移變形壹

29、般共用壹個(gè)測(cè)點(diǎn)。大 溪 水 庫(kù)0+113.1 0+234.9 0+383.7水視準(zhǔn)線(xiàn)位移標(biāo)點(diǎn) 位移標(biāo)點(diǎn)土壩視準(zhǔn)線(xiàn)觀(guān)測(cè)布置觀(guān)測(cè)垂線(xiàn)浸潤(rùn)線(xiàn)工作基點(diǎn)位移標(biāo)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)校核基點(diǎn)2.2.2.1 內(nèi)部變形監(jiān)測(cè) 為了了解土石壩在施工和運(yùn)行期間壩體內(nèi)的固結(jié)和沉降 （垂直位移 ）情 況，結(jié)合其他有關(guān)觀(guān)測(cè)資料進(jìn)行綜合分析，以判斷其穩(wěn)定性和有無(wú)變 形裂縫，作用施工控制和工程安全運(yùn)行的依據(jù)。 土石壩壩體內(nèi)部的固結(jié)和沉降，壹般采用在壩體內(nèi)逐層埋設(shè)橫梁管式 沉降儀，電磁式沉降儀，干簧管式沉降儀，水管是沉降儀等方式。沉降觀(guān)測(cè)大壩內(nèi)部測(cè)點(diǎn)是由于壩通基氣或管壩體的能引起壩體橫向沉降觀(guān)測(cè)應(yīng)該和壩體其他各種位移觀(guān)測(cè)、壩體內(nèi)孔隙水壓力的觀(guān)

30、 測(cè)配合進(jìn)行。內(nèi)部變形觀(guān)測(cè)的布置應(yīng)該根據(jù)工程的重要程度，結(jié)構(gòu)形 式，地質(zhì)，地形，壩長(zhǎng)以及施工方法等確定，壹般應(yīng)在原河床、最大 壩高、合龍段、代表性地質(zhì)、特征地質(zhì)處。每根沉降管的測(cè)點(diǎn)間距， 應(yīng)根據(jù)壩身填料特性，施工方法而定，壹般為 25m 。沉降管最下壹 個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)置于壩基表面，同時(shí)測(cè)量壩基的沉降量。 水管式沉降儀，測(cè)點(diǎn)的布置，壹般沿壩高橫向布置 3 排，即 1/3 壩高 處，2/3 壩高處， 1/2 壩高處。水平位移監(jiān)測(cè)游水壓力作用下，可能向下游方向位移，水平位移是指垂直壩軸線(xiàn)方向和平行壩軸線(xiàn)方向的位移， 大壩在連通水管抗剪強(qiáng)度降低，產(chǎn)生的側(cè)向位移，這樣的側(cè)開(kāi)裂，以及倆岸脫離，形成不利于壩體安全

31、的滲流通道。排因水此管，在這 些可能產(chǎn)生較大位移部衛(wèi)安裝位移計(jì)，觀(guān)測(cè)大壩在施工和運(yùn)行期間壩水管式沉降儀原理圖 體內(nèi)部的位移情況， 結(jié)合其它觀(guān)測(cè)項(xiàng)目綜合分析， 判斷壩坡的穩(wěn)定性， 壩內(nèi)有無(wú)隱蔽性裂縫，作為施工和運(yùn)行安全運(yùn)用的依據(jù)。壩體內(nèi)部水平位移觀(guān)測(cè)，壹般沿可能產(chǎn)生有害位移的方向，在壩體 內(nèi)部埋設(shè)引張線(xiàn)式水平位移計(jì)、 測(cè)斜儀、電位器式位移計(jì)（TS 位移計(jì)）、 正倒垂等等設(shè)備觀(guān)測(cè)。常用的引張線(xiàn)式位移計(jì)適宜水平埋設(shè)， 壹般在靠近壩體頂部的左右岸區(qū)，分層設(shè)在最大壩高斷面的粗粒料區(qū)，分設(shè)高程約為 1/3 、2/3 、垂線(xiàn)坐標(biāo)儀，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)測(cè)單斜，儀工便作于原加理工制造，測(cè)量速度快。缺點(diǎn) 是:測(cè)值不直

32、觀(guān)，必須通過(guò)模擬量換算；線(xiàn)性范圍小，超過(guò)線(xiàn)性范圍 后精度迅速降低； 而且壹側(cè)極板受水滴、 潮濕影響時(shí)即產(chǎn)生很大誤差 測(cè)量電路復(fù)雜，電纜傳輸模擬量，傳輸電路中聯(lián)接點(diǎn)多，防潮性能 差，易受干擾和雷電流影響而導(dǎo)致故障，因而故障率高。測(cè)量裝置 無(wú)互換性，無(wú)精確測(cè)量基準(zhǔn)，維修或更換后資料不能連續(xù)。無(wú)自校 功能，某些部位發(fā)生故障后仍輸出錯(cuò)誤測(cè)值；“中間極”必須套在 垂線(xiàn)鋼絲或引張線(xiàn)鋼絲上，且用導(dǎo)線(xiàn)引出，安裝時(shí)擾動(dòng)垂線(xiàn)，測(cè)量時(shí)也帶入誤差 普遍使用的另壹種儀器是步進(jìn)電機(jī)式垂線(xiàn)坐標(biāo)儀，具有測(cè)值直觀(guān)，測(cè) 量范圍大而測(cè)量精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，該種儀器的最優(yōu)產(chǎn)品 為南京水利水文自動(dòng)化研究所的 STC50 型垂線(xiàn)

33、坐標(biāo)儀，具有如下優(yōu) 點(diǎn):(1) 儀器和垂線(xiàn)鋼絲無(wú)任何接觸，無(wú)論安裝和測(cè)量都不干擾垂線(xiàn)位移。 測(cè)值直觀(guān)，精確可靠，測(cè)量精度不因量程加大而降低。(2) 有 2 根永久固定在測(cè)點(diǎn)上的不銹鋼基準(zhǔn)桿，作為測(cè)量和自校的基 準(zhǔn)，能始終保持測(cè)值連續(xù)性和校驗(yàn)測(cè)值正確性，在儀器維修或更換后 能保持資料連續(xù)。(3) 在跟蹤垂線(xiàn)的探頭上有倆對(duì)紅外光照準(zhǔn)器， 相互備用， 保證每次測(cè) 量都能取得測(cè)值，使儀器可靠性大為提高。同時(shí)采取了多種密封防潮 措施，使故障率大大降低。(4) 測(cè)量裝置和儀器均具有互換性， 輸出為數(shù)字量， 測(cè)量電路的抗干擾 抗雷電流能力強(qiáng)，可靠性高，不易產(chǎn)生故障。(5) 測(cè)量系統(tǒng)具有自檢能力，能顯示故障部

34、位，便于維修，部件和電路 更換方便，故障易于排除。(6) 機(jī)械加工精密， 工藝優(yōu)良，電路和接插件均有多重防潮密封措 施，且有控溫加熱元件保持干燥。垂線(xiàn)坐標(biāo)儀主要技術(shù)指標(biāo)為：測(cè)量范圍： X50mm ， Y30mm分辨力： 0.01mm測(cè)量精度：± 0.lmm 環(huán)境溫度 :10 +50 環(huán)境濕度 : 95%RH引張線(xiàn)儀主要技術(shù)指標(biāo)為： 測(cè)量范圍： 30/50mm 分辨力： 0.01mm 測(cè)量精度：± 0.lmm 環(huán)境溫度 :10 +50 環(huán)境濕度 : 95%RH3.2 鋼弦式滲壓計(jì)實(shí)現(xiàn)壩體滲流監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的儀器有壓阻式、差阻式、電感式和鋼 弦式等幾種類(lèi)型。由于壓阻式儀器的長(zhǎng)期穩(wěn)定

35、性較差，損壞率高，難 以長(zhǎng)期應(yīng)用于大壩安全監(jiān)測(cè)； 差阻式滲壓計(jì)穩(wěn)定性好， 可是靈敏度低， 尤其是在低水位監(jiān)測(cè)的情況下不適用；電感式儀器穩(wěn)定性差，故障率 高，在國(guó)內(nèi)許多工程中使用效果不好；鋼弦式傳感器可將測(cè)壓管中水 位變換為頻率量遠(yuǎn)傳，其靈敏度高，安裝方便，已在國(guó)內(nèi)外工程中大 量使用，國(guó)產(chǎn)鋼弦式滲壓計(jì)由于生產(chǎn)工藝方面的原因，質(zhì)量較差，特 別是長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面不理想。美國(guó) GeokonX 公司原裝生產(chǎn)的GK-4500S 型鋼弦式滲壓計(jì)，該儀器具有靈敏度高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好， 溫度影響小等優(yōu)點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)幾十座大壩上使用，效果良好，但價(jià)格 較高。由美國(guó)進(jìn)口機(jī)芯及配件在國(guó)內(nèi)組裝的 DG-4560s 型鋼弦式滲

36、壓 計(jì)具備了 GK-4500S 型的性能，而價(jià)格介于國(guó)產(chǎn)和原裝進(jìn)口鋼弦式滲 壓計(jì)之間，已在國(guó)內(nèi)大量使用，效果良好， DG-4650 型鋼弦式滲壓 計(jì)，其技術(shù)指標(biāo)為：測(cè)量范圍： 050PSI分辨力： 0.025%F.S準(zhǔn)確度：± 0.5%F.S線(xiàn)性度： <0.5%F.S3.3 差阻式儀器1932 年美國(guó)人卡爾遜研制成功差阻式儀器，其原理見(jiàn)下圖所示， 當(dāng)受到外界的拉壓而變形時(shí)， 儀器內(nèi)部倆根張緊鋼絲 R1、R2 的電阻發(fā) 生差動(dòng)變化， 鋼絲電阻 Rt=R1+R2及 Z=R 1/R 2能反映儀器所在處的應(yīng) 力、變形的大小。差阻式儀器在混凝土壩內(nèi)部觀(guān)測(cè)應(yīng)用非常廣泛。器DI-15GYDI

37、-25GY無(wú)應(yīng)力計(jì)配 DI-25配 DI-10鋼板計(jì)配 DI-10測(cè)縫計(jì)CF-5 ， 12CF-25CF-40CF-5 ， 12GYCF-25GYCF-40GY裂縫計(jì)配 CF-5 ，12鋼筋計(jì)KL-20 ，22，25 ，28，32，36，40KL-20 ，22，25，28 ，32 ，36 ，40GY滲壓計(jì)SZ-2 ，4，8，16SZ-4A應(yīng)力計(jì)WL-30 ，60溫度計(jì)DW-1DW-1GY土壓力計(jì)YUB-2 ，4，8，16滲流滲壓揚(yáng)壓力計(jì)YZ-1 ，5，10變形儀器位移計(jì)WY-100G三向測(cè)縫計(jì)SX水管式沉降儀CJT-1基巖 邊坡 儀器基巖變位計(jì)配 CF-5 ，12多點(diǎn)變位計(jì)BWC-1錨索測(cè)力計(jì)

38、MS-1 （100 噸）錨桿應(yīng)力計(jì)配 KL 系列4 自動(dòng)化系統(tǒng)早在二十世紀(jì) 60 年代后期， 國(guó)外已開(kāi)始研制大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化 設(shè)備，日本首先在梓川的三座壩上實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化 1 。70 年代后期意大利在 Talvacchia 雙曲拱壩上利用模擬計(jì)算機(jī)和垂線(xiàn)坐標(biāo) 儀實(shí)現(xiàn)了變形監(jiān)控 2 ，在 Chotas 壩上安裝了集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3 ，經(jīng)過(guò)改進(jìn)在 Ridracoli 壩上安裝分布式系統(tǒng)為主體的混合式系統(tǒng) 4 。當(dāng)下發(fā)展了 GPDAS 分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，更為廣泛應(yīng)用。美國(guó)在 80 年代初期開(kāi)始大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工作， 1981 年美國(guó)墾務(wù) 局在 Monticello 拱壩上安裝了集中式

39、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)后認(rèn) 為分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更好， 從 1981 年起在 FlamingGorge 等四座 拱壩上安裝了分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 取得了成功 5 ，此后即普遍應(yīng)用 了分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。從國(guó)外大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程來(lái)見(jiàn)都是由集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 向分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展，目前有代表性的國(guó)外產(chǎn)品如意大利 ISMES 研究所的 GPDAS 系統(tǒng)，美國(guó) GEOMATIONX 公司的 2300 系 統(tǒng)和 SINCOX 公司的 IDA 系統(tǒng)都是分布式系統(tǒng)，后二者都已在我國(guó) 有所應(yīng)用。我國(guó)的大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化工作起步雖晚，至今也近 30 年了。從 70 年代末到 80 年代中期，解決了差動(dòng)電阻式

40、儀器的高精度遠(yuǎn)距離自動(dòng) 化集中測(cè)量問(wèn)題， 80 年代中期已有倆種類(lèi)型的遙測(cè)垂線(xiàn)坐標(biāo)儀的大壩 上使用，通過(guò)國(guó)家“七五”攻關(guān)計(jì)劃的實(shí)施，研制成功了集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 90 年代已有近 30 座大壩安裝了壹些遙測(cè)儀器或采用集中 式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。我單位研制的 DG 94 型分布式大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在 1996 年 3 月通過(guò)了水利部主持，水電倆部門(mén)的專(zhuān)家參和的鑒定會(huì)，鑒定意 見(jiàn)認(rèn)為該系統(tǒng)總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在差動(dòng)電阻式儀器監(jiān)測(cè)和變 形監(jiān)測(cè)方面仍有所突破， 1997 年榮獲水利部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)， 1998 年榮獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，迄今為止仍是大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化方面唯壹 通過(guò)部級(jí)鑒

41、定且獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)壹直處于 領(lǐng)先水平。已在水利和電力部門(mén)的 60 多座混凝土壩和土石壩中廣泛 應(yīng)用，運(yùn)行良好，均已取代人工觀(guān)測(cè)，成為大壩安全監(jiān)控的現(xiàn)代化手 段。該型系統(tǒng)經(jīng)過(guò) DG-94 型、DG-95 型、DG-97 型發(fā)展到 DG-2000 型，功能和性能更為優(yōu)越。DG 型分布式大壩自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由五部分組成，即大壩監(jiān)測(cè)儀器、 測(cè)量控制裝置、中央控制裝置，安全信息管理系統(tǒng)及通信和電源線(xiàn)路 等組成。其中大壩監(jiān)測(cè)儀器，測(cè)量控制裝置和中央控制裝置組成大壩 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，主要功能是實(shí)現(xiàn)大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。信息 管理系統(tǒng)的主要功能對(duì)包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在內(nèi)的大壩安全信息進(jìn)行存儲(chǔ)

42、和管理，為大壩安全運(yùn)行提供安全評(píng)判和監(jiān)控依據(jù)。4.1DG 型系統(tǒng)的功能和性能4.1.1 監(jiān)測(cè)功能（1）數(shù)據(jù)采集方式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有六種不同監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集方式，具有較大的靈活 性和可靠性。 中央控制方式： 由監(jiān)控主機(jī) （現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)） 發(fā)出命令， 測(cè)控裝置接收命令、完成規(guī)定的測(cè)量，測(cè)量完畢將數(shù)據(jù)暫存，且根據(jù) 命令將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)； 自動(dòng)控制方式 （即無(wú)人值班方式）：由各臺(tái)測(cè)控裝置自動(dòng)按設(shè)定的時(shí)間和方式（可由人工按需設(shè)定）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，且將所測(cè)數(shù)據(jù)暫 存，同時(shí)自動(dòng)傳送至監(jiān)控主機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)。該方式主要用于日常測(cè)量； 特殊條件下應(yīng)急控制方式：在汛期或其它特殊情況下，電源和 通訊完全中斷時(shí)

43、，各測(cè)控裝置能依靠自備電源繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)化巡測(cè)， 可維持運(yùn)行壹周，所有測(cè)值全部自動(dòng)存儲(chǔ)，等待故障修復(fù)后提取。 人工測(cè)量方式：作為壹種后備方式，當(dāng)監(jiān)控主機(jī)或通訊線(xiàn)路發(fā) 生故障時(shí)，在通訊線(xiàn)路恢復(fù)前，采用便攜式計(jì)算機(jī)或鍵盤(pán)顯示器進(jìn)行 數(shù)據(jù)采集或提取自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)；在測(cè)控裝置發(fā)生故障時(shí)，采用便攜式 檢測(cè)儀進(jìn)行人工數(shù)據(jù)采集； 網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量方式：本系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化管理功能，在添加壹些計(jì) 算機(jī)終端等設(shè)備后，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家可在主管領(lǐng)導(dǎo)辦公室、總工室、 水工管理部門(mén)等壹切相關(guān)部門(mén)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、資料查詢(xún)（2）數(shù)據(jù)采集方法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集方法有：巡測(cè)、定時(shí)巡測(cè)、選測(cè)、人工測(cè)量。采 集周期根據(jù)工程要求，運(yùn)行人員可在監(jiān)

44、控主機(jī)上設(shè)定或修改起始測(cè)量 時(shí)間和定時(shí)自動(dòng)測(cè)量周期。4.1.2 顯示功能能顯示大壩及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的全貌、網(wǎng)絡(luò)連接圖、儀器測(cè)點(diǎn)布置平面 和剖面圖，各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)過(guò)程線(xiàn)等，顯示報(bào)警狀態(tài)，顯示所有監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)、監(jiān)測(cè)成果，顯示有關(guān)系統(tǒng)信息，若接投影儀可實(shí)現(xiàn)大屏幕顯示。4.1.3 存儲(chǔ)功能系統(tǒng)所有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分二級(jí)存儲(chǔ)：測(cè)控裝置具有存儲(chǔ)器和掉電保護(hù) 模塊，能暫存所測(cè)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)容量不小于 128KB ，存滿(mǎn)后自動(dòng)覆蓋， 在系統(tǒng)斷電的情況下保證不丟失數(shù)據(jù)；監(jiān)控主機(jī)接受所有測(cè)控裝置的 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)檢驗(yàn)、存儲(chǔ)，對(duì)超差數(shù)據(jù)自動(dòng)報(bào)警，檢驗(yàn)后的數(shù)據(jù)存 入數(shù)據(jù)庫(kù)中。4.1.4 數(shù)據(jù)通訊功能數(shù)據(jù)通訊包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)和管理級(jí)的數(shù)據(jù)通訊。（

45、1）現(xiàn)場(chǎng)級(jí)數(shù)據(jù)通訊功能： 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置和監(jiān)控主機(jī)之間，采用 RS-485 實(shí)現(xiàn)雙向通訊。（2）管理級(jí)數(shù)據(jù)通訊功能： 信息管理主機(jī)可通過(guò)電話(huà)線(xiàn)或光纜或微波等和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集計(jì)算 機(jī)之間通訊，實(shí)現(xiàn)雙向通訊。4.1.5 數(shù)據(jù)管理功能監(jiān)控主機(jī)具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)監(jiān)視操作、 輸入 / 輸出、顯示打印等壹般管 理能力，存儲(chǔ)系統(tǒng)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)控裝置傳輸來(lái)的原始測(cè)值進(jìn)行 初步處理，供運(yùn)行人員進(jìn)行瀏覽、檢查、繪圖、打印等，且有數(shù)據(jù)越 限報(bào)警功能。可調(diào)度各級(jí)顯示畫(huà)面及修改 / 設(shè)置儀器的參數(shù)、修改 / 設(shè) 置系統(tǒng)的配置、進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試、系統(tǒng)維護(hù)等，完成系統(tǒng)調(diào)度、過(guò)程信 息文件形成、入庫(kù)、通訊等任務(wù)。4.1.6 系統(tǒng)自檢功

46、能系統(tǒng)具有自檢功能，可對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、 CPU、實(shí)時(shí) 時(shí)鐘、供電狀況、電池電壓、測(cè)量電路及傳感器電路等進(jìn)行自檢，能 在監(jiān)控主機(jī)上顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障部位及類(lèi)型等信息，以便及時(shí) 維護(hù)系統(tǒng)。任何硬件和軟件的故障都不危及系統(tǒng)設(shè)備和人身安全。4.1.7 系統(tǒng)防雷、抗干擾功能大壩所處地理位置，易受雷擊或強(qiáng)電磁場(chǎng)影響。系統(tǒng)通訊方式能 夠采用光纜和電纜相結(jié)合、所有暴露在外的電源電纜、通信電纜、信 號(hào)電纜等除采用鋼管保護(hù)外，仍采用了獨(dú)特的外堵內(nèi)防技術(shù)，即電纜 輸入口和機(jī)箱采取隔離加等電位防雷技術(shù)、測(cè)控裝置采用防雷器件， 對(duì)接地要求低，效果顯著。在系統(tǒng)的供電線(xiàn)路、傳感器到測(cè)控裝置的 入口等重要部位均

47、設(shè)有防雷設(shè)備，采取了三級(jí)防雷保護(hù)措施，確保系 統(tǒng)在雷擊和電源波動(dòng)等情況下能正常工作。電源、通訊和傳感器輸入 口可防 1500W 雷電感應(yīng)。4.1.8 系統(tǒng)供電功能系統(tǒng)所有設(shè)備采用 220V 交流電， MCU 仍有自帶免維護(hù)的鉛酸 充電電池作后備電源， 在系統(tǒng)供電中斷的情況下， 備用電源自動(dòng)啟動(dòng)， 在每天測(cè)量倆次的條件下，能保證測(cè)控裝置連續(xù)工作壹周，以保證數(shù) 據(jù)測(cè)量的連續(xù)性。4.2 系統(tǒng)性能指標(biāo) : 系統(tǒng)平均無(wú)故障各種時(shí)間系統(tǒng)平均無(wú)故障工作時(shí)間 10000 小時(shí)； 測(cè)量周期 系統(tǒng)自動(dòng)定時(shí)測(cè)量周期可根據(jù)工程要求，操作員可在測(cè)控裝置、 監(jiān)控主機(jī)、管理主機(jī)等計(jì)算機(jī)上設(shè)定或修改，測(cè)量周期設(shè)定范圍為 1

48、分鐘 1 個(gè)月； 系統(tǒng)容量可連接儀器測(cè)量模塊數(shù)量： 256 臺(tái)（可擴(kuò)至 1024 臺(tái)）； 系統(tǒng)工作電源系統(tǒng)工作電源為：電壓： 220VAC ±20%；周波： 50 ±1Hz ； 系統(tǒng)防雷傳感器、電源和通信： 1500W ； 系統(tǒng)接地系統(tǒng)接地電阻：10； 系統(tǒng)工作環(huán)境a.計(jì)算機(jī)房環(huán)境溫度： 10 30； 環(huán)境濕度： 75%Rh ；b.測(cè)控裝置環(huán)境溫度： 30 60 ；環(huán)境濕度： 100%Rh 。4.2DG 型系統(tǒng)主要設(shè)備(測(cè)控裝置)DG 型分布式大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)性能和指標(biāo)滿(mǎn)足 土 石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范 ( SL60-94 )和大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備 基本技術(shù)條件

49、( SL268-2001 )的要求，且滿(mǎn)足招標(biāo)文件所要求 的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)，該系統(tǒng)的系列產(chǎn)品包括測(cè)控裝置已獲得 生產(chǎn)產(chǎn)品 許可證 。該系統(tǒng)由 MCU-1/2/3M 型測(cè)控裝置(由各類(lèi)智能數(shù)據(jù)采集 模 塊 按 實(shí) 際 需 要 組 合 而 成 )、 各 種 不 同 的 通 信 介 質(zhì) 和 基 于 Windows9X/2000/NT 平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集軟件、信息管理軟件組成， 能采集差阻式、步進(jìn)式、電感式、鋼弦式、電位器式等各類(lèi)傳感器， 根據(jù)所接入監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)量和種類(lèi)，配置不同類(lèi)型的測(cè)量模塊。實(shí)踐 證明 DG 型分布式大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)是壹個(gè)既先進(jìn)、可靠，又 經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的自動(dòng)化系統(tǒng)，完全滿(mǎn)足水庫(kù)大壩

50、安全監(jiān)測(cè)的要求。南京水利水文自動(dòng)化研究所大壩監(jiān)測(cè)分所生產(chǎn)的 DG-2000 型分 布式大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它由監(jiān)測(cè)儀器、測(cè)控裝置、監(jiān)控計(jì)算機(jī)以及 各種電纜等組成。測(cè)控裝置是大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備， 是分布式數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)裝置，它決定了系統(tǒng)的規(guī)模、功能和性 能，DG-2000 型分布式大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的測(cè)控裝置為 MCU-1M 型或 MCU-1M 型測(cè)控裝置，它由密封機(jī)箱、智能數(shù)據(jù)采集模塊、電 源模塊、人工比測(cè)模塊和防雷模塊等組成，各功能模塊布局合理、標(biāo) 志清楚、維修方便，仍有溫控加熱除濕裝置。該裝置用于系統(tǒng)中各種 類(lèi)型監(jiān)測(cè)儀器（傳感器）的數(shù)據(jù)測(cè)量、存儲(chǔ)和傳輸，安裝在監(jiān)測(cè)儀器 附近

51、，適合于在惡劣的水工環(huán)境下長(zhǎng)期使用，可靠性高，平均無(wú)故障 時(shí)間大于 20000 小時(shí)。MCU-1M 型測(cè)控裝置有 1 個(gè)智能控制數(shù)據(jù)采 集模塊， MCU-2M 型測(cè)控裝置有 2 個(gè)智能控制數(shù)據(jù)采集模塊，每個(gè) 智能控制數(shù)據(jù)采集模塊可接入的儀器類(lèi)型和數(shù)量見(jiàn)表 1。 表 1 ：智能數(shù)據(jù)采集模塊的種類(lèi)、可接入的儀器類(lèi)型和數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)通道數(shù)備注1差阻式儀器采集模塊R16M164/5 芯差阻式儀器或溫度計(jì)2步進(jìn)式儀器采集模塊S1M1步進(jìn)電機(jī)式垂線(xiàn)坐標(biāo)儀或引張線(xiàn)儀3步進(jìn)式儀器采集模塊S4M4步進(jìn)電機(jī)式垂線(xiàn)坐標(biāo)儀或引張線(xiàn)儀4鋼弦式儀器采集模塊V16M16各類(lèi)鋼弦式儀器5電壓式儀器采集模塊E16M16各類(lèi)電

52、壓、電流量輸出儀器6環(huán)境量?jī)x器采集模塊H3M11浮子式儀器、雨量計(jì)和差阻式儀器7環(huán)境量?jī)x器采集模塊FRV11浮子式儀器、雨量計(jì)和鋼弦式儀器8氣象站儀器采集模塊M7M77 種氣象站儀器， 如風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、 氣壓、雨量、蒸發(fā)、濕度等MCU-1/2/3M 型測(cè)控裝置技術(shù)指標(biāo)如下：1 ）差動(dòng)電阻式儀器測(cè)量模塊 R16M 測(cè)點(diǎn)數(shù)量： 16 支五芯或四芯差動(dòng)電阻式儀器測(cè)量范圍：電阻值： 0120 電阻比： 0.8000 1.2000準(zhǔn)確度：電阻值：0.02電阻比： 0.0002分辨力：電阻值：0.01電阻比： 0.0001測(cè)量速度： 5 秒/ 支（2）鋼弦式儀器測(cè)量模塊 V16M測(cè)點(diǎn)數(shù)量： 16 支鋼

53、弦式儀器（頻率 + 溫度） 測(cè)量范圍：頻率： 400 6000Hz 溫度： -50 150準(zhǔn)確度：頻率：± 0.01%F ·S溫度：±0.5 分辨力：頻率： 0.01Hz溫度： 0.1測(cè)量速度： 4 秒支（頻率溫度）（3）步進(jìn)式儀器測(cè)量模塊 S1/4M測(cè)點(diǎn)數(shù)量： 1/4 通道（垂線(xiàn)儀或引張線(xiàn)儀） 測(cè)量范圍 X：050mm ，Y： 030mm 準(zhǔn)確度：±0.1mm分辨力： 0.01mm測(cè)量速度： 4 655 秒支測(cè)量時(shí)間： 45s/point ；(4) 電壓式儀器測(cè)量模塊 E16M測(cè)點(diǎn)數(shù)量： 16 通道 測(cè)量范圍±2V準(zhǔn)確度：±0.1%

54、F ·S分辨力： 0.01%F ·S測(cè)量速度： 6 秒支(5) 環(huán)境量?jī)x器測(cè)量模塊 H3M/FRV測(cè)點(diǎn)數(shù)量：2 支浮子式水位計(jì) 1 支雨量計(jì) +8 支差阻式儀器 /8 支鋼 弦式儀器測(cè)量范圍：同浮子式水位計(jì)、 1 支雨量計(jì)和差阻式儀器 / 鋼弦式儀器 準(zhǔn)確度：水位計(jì)：同浮子式水位計(jì)雨量計(jì)：同雨量計(jì) 差阻式儀器：同差阻式儀器測(cè)量模塊 R16M 鋼弦式儀器：同鋼弦式儀器測(cè)量模塊 V16M分辨力：水位計(jì)： 1cm 雨量計(jì)：同雨量計(jì) 差阻式儀器：同差阻式儀器測(cè)模塊 R16M 鋼弦式儀器：同鋼弦式儀器測(cè)模塊 V16M 測(cè)量速度： 5 秒支(6) 氣象站儀器測(cè)量模塊 M7M 氣象站儀器

55、測(cè)量模塊的技術(shù)指標(biāo)可參見(jiàn)氣象站儀器。(7) 通訊接口： CAN 總線(xiàn)、 RS-485 、RS-232-C 、無(wú)線(xiàn)、光纖、微波、電話(huà)線(xiàn)等通訊方式可選（8 ）通訊波特率： 1200bps 可調(diào)（9 ）存儲(chǔ)容量： 128KB 帶掉電保護(hù)（ 10 ）工作電源： 220VAC ±15%,50Hz 或太陽(yáng)能電源可選，配 12V4AH 蓄電池（ 11 ）工作環(huán)境：溫度： 10 60 （ 30 60 可選） 濕度： 98%Rh（12 ）設(shè)備防雷：傳感器： 1500W電源、通訊： 1500W（ 13 ）平均無(wú)故障工作時(shí)間（ MTBF ）：20000 小時(shí)4.3 系統(tǒng)配套軟件系統(tǒng)配套的軟件是以 Windows2000/NT/Me/98 為系統(tǒng)平臺(tái)的 壹套圖視化的窗口軟件，具有全圖形化操作、界面友好、操作方便等 特點(diǎn)，它承擔(dān)著水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)信息的管理工作，系統(tǒng)管理軟件由 DG 型數(shù)據(jù)采集軟件、 DSIM 型信息管理軟件和 MDAP 型數(shù)據(jù)分析軟 件組成，這些軟件具有以下功能。4.3.1 數(shù)據(jù)采集軟件數(shù)據(jù)采集軟件是 Windows2000/NT/Me/98 環(huán)境下壹套圖視化的窗 口軟件，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)均可顯示在布置圖上，每個(gè)測(cè)點(diǎn)都和數(shù)據(jù)庫(kù)相連 接，同時(shí)布置圖上的每壹個(gè)測(cè)點(diǎn)又和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控裝置的對(duì)應(yīng)儀器相通， 因此操作和選擇屏幕布置圖上的測(cè)點(diǎn)或采集模塊就能夠完