水庫/大壩在線監(jiān)測
2021-12-15我國現(xiàn)有各類水庫大壩數(shù)量眾多，大多數(shù)中小型水庫建于六、七十年代，大部分中小型水庫大壩缺少必要的水雨情測報及大壩安全監(jiān)測等設(shè)施，檢查手段落后，隱患很大。在這種情況下，水庫大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，實現(xiàn)水位、雨量、大壩的滲壓、滲流、應(yīng)變等實時監(jiān)測和預(yù)警就是非常必要的，在此，我們主要分析、提出中小型水庫大壩安全監(jiān)測的解決方案。大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代檢測技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，通過相應(yīng)傳感器感知大壩的變形（表面位移、內(nèi)部位移、不均勻沉降）、滲流（滲壓力、滲漏）、應(yīng)力應(yīng)變、水位（長觀水位、地下水位等）、氣象（降雨量、風(fēng)速風(fēng)向、環(huán)境溫濕度等）等數(shù)據(jù)，現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)測終端單元通過無線或有線的方式采集前端傳感器的信號并進(jìn)行預(yù)處理和存儲。水庫大壩常見監(jiān)測內(nèi)容包括：壩體表面位移監(jiān)測、壩體內(nèi)部水平位移監(jiān)測、滲壓力監(jiān)測（浸潤線監(jiān)測）、庫水位監(jiān)測、滲漏量監(jiān)測、降雨量監(jiān)測、視頻監(jiān)控等。
表面變形觀測包括豎向位移和水平位移。水平位移中包括垂直壩軸線的橫向水平位移和平行壩軸線的縱向水平位移。表面位移常用的監(jiān)測采用GNSS測量法。
內(nèi)部變形觀測包括分層豎向位移、分層水平位移、界面位移及深層應(yīng)變觀測等。內(nèi)部變形監(jiān)測常使用導(dǎo)輪式固定測斜儀進(jìn)行自動化監(jiān)測，人工監(jiān)測則選擇滑動式測斜儀。
壩體滲流壓力：觀測橫斷面宜選在最大壩高處、合龍段、地形或地質(zhì)條件復(fù)雜壩段，觀測鉛直線上的測點(diǎn)布置，應(yīng)根據(jù)壩高和需要監(jiān)視的范圍、滲流場特征，并考慮能通過流網(wǎng)分析確定浸潤線位置，沿不同高程布點(diǎn)。
壩基滲流壓力：壩基滲流壓力觀測，包括壩基天然巖土層、人工防滲和排水設(shè)施等關(guān)鍵部位滲流壓力分布情況的觀測。
繞壩滲流：繞壩滲流觀測，包括兩岸壩端及部分山體、土石壩與岸坡或混凝土建筑物接觸面，以及防滲齒墻或灌漿帷幕與壩體或兩岸接合部等關(guān)鍵部位。
大壩滲流壓力的監(jiān)測使用滲壓計。
滲流量觀測即為滲漏水的流量。滲流量觀測系統(tǒng)的布置，應(yīng)根據(jù)壩型和壩基地質(zhì)條件、滲漏水的出流和匯集條件以及所采用的測量方法等確定，當(dāng)下游有滲漏水出逸時，一般應(yīng)在下游壩趾附近設(shè)導(dǎo)滲溝（可分區(qū)、分段設(shè)置），在導(dǎo)滲溝出口或排水溝內(nèi)設(shè)量水堰測其出逸（明流）流量。滲流監(jiān)測選用量水堰計。
土壓力(應(yīng)力)：土壓力（應(yīng)力）觀測，包括土與堆石體的總應(yīng)力（即總土壓力）、垂直土壓力、水平土壓力，和大、小主應(yīng)力等的觀測。土或堆石的大、小主應(yīng)力，通過具有不同埋設(shè)方向土壓力計組的觀測間接確定。
接觸土壓力：接觸土壓力觀測，包括土和堆石等與混凝土、巖面或圬工建筑物接觸面上的土壓力觀測。土壓力監(jiān)測選用土壓力計。
混凝土應(yīng)力監(jiān)測包括混凝土壩內(nèi)部及土石壩混凝土應(yīng)力面板等?；炷撩姘鍛?yīng)力觀測的項目，包括面板混凝土應(yīng)變、無應(yīng)力應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力和溫度。面板混凝土應(yīng)變觀測，各測點(diǎn)的觀測儀器應(yīng)成組布置，并位于同面板平面平行的同一平面內(nèi)。一般布置二向儀器組。混凝土應(yīng)力監(jiān)測選用內(nèi)埋式應(yīng)變計。
上游（水庫）水位觀測的必須于蓄水前在壩前設(shè)置一個永久性測點(diǎn)。水面廣闊或形狀特殊的水庫，為掌握風(fēng)壅和動水影響形成的傾斜水面，可于蓄水后在庫區(qū)不同部位設(shè)置若干個短期測點(diǎn)。測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在一個相對穩(wěn)定的位置。水庫水位監(jiān)測可選擇滲壓計或投入式水位計，安裝時需標(biāo)定水位高程，傳感器外側(cè)加護(hù)管保護(hù)。
在實際工程中，還會遇到其他監(jiān)測內(nèi)容，包括不均勻沉降（監(jiān)測壩體不均勻沉降采用靜力水準(zhǔn)儀）、降雨量、環(huán)境溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、視頻監(jiān)控等。
水庫大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)供電可選用太陽能供電系統(tǒng)或市電供電，信號傳輸采用無線數(shù)傳模塊，通過成熟的2/3/4G網(wǎng)絡(luò)靈活地控制設(shè)備的采集制度，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。無線數(shù)傳模塊是由無線數(shù)傳終端和無線數(shù)傳主機(jī)組成，依靠成熟的2/3/4G網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)區(qū)域內(nèi)可以快速組建數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。
部分項目實例
