1、安全监测设计和水情自动测报系统设计5.2.5 安全监测设计1、现状及存在问题大坝原先埋设的测压管已堵塞损坏，失去作用，无其它安全监测设施。目前水库仅有水位及降水量观测设施。2、监测目的及设计原则监测目的监测大坝加固后的安全运行状况；检验加固设计的合理性，为科学研究提供资料。监测设计原则应对大坝整体统一规划，突出重点，兼顾一般；监测断面应布置在大坝中具有代表性的部位，能准确反映大坝及基础运行状况，至少有一横断面为最大坝高处；各种观测设施应避免相互干扰，但能相互校核，并且希望做到一种设施多种用途；监测仪器、设施的选择，应在可靠、耐久、经济、适用前提下力求先进和便于实现自动化监测；技术人员可通过对其
2、观测资料的整理及分析，能对工程存在的问题及早发现并采取相应处理措施。3、大坝监测设施布置根据土石坝安全检测技术规范 （SL60-94）及碾压式土石坝设计规范（SL274-2001）中规定 3 级坝及坝高大于 30m 的坝应设置下列监测项目：A坝面垂直位移和水平位移；B根据具体情况观测坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线。大坝变形监测变形观测直观可靠，是大坝安全监测系统的必设项目，变形监测包括垂直位移观测，水平位移观测。根据规范要求，位移监测横断面一般不得少于 3 个，断面布设在最大坝高，地形或地质条件复杂坝段和其它关键位置；观测纵断面一般不少于 4 个，通常在坝顶上、下游两侧。垂直位移观测龙王山水
3、库大坝无任何位移观测点，故本次设计需要增设水准校核基点，起测基点，垂直位移标点。其中垂直位移标点直接用来监视大坝垂直位移情况，由附近的起测点来测点，而起测基点的变化则由水准基点来校核。龙王山水库大坝为均质土石坝，大坝垂直位移观测断面共设 5 个横断面和4 个纵断面，在大坝最大坝高及左、右坝段各设一横断面；沿坝轴线方向布置4 个纵断面，第一排位于正常高水位以上的上游坡（33.00m）处，第二排布置在坝顶坝轴线处，第三排布置在下游一级戗台（33.50m）处，第四排布置在下游二级戗台（29.50m）处。工作基点分别设在每一排测点两端的岸坡上。用精密水准仪进行坝体垂直位移观测。水平位移观测水平位移的测
4、点分别为工作基点和水平位移标点，采用视准线法观测。龙王山水库大坝水平位移测点与垂直位移测点，按规范要求共用同一观测点。这样共计 20 个位移测点，10 个工作基点和 2 个校核基点。大坝渗流监测根据土石坝安全监测技术规范 ，为了解加固后坝体浸润线和坝基的渗流情况，在大坝坝身布置了监测断面。大坝坝体渗流监测设 1 个纵断面，共设 12个测点；另设 5 个横断面，它们分别位于：左岸坡坝段、主河床坝段、右岸坡坝段。在每个渗流监测断面坝前布设 1 支测压管，坝后布设 3 支测压管，每根管内设渗压计，用来监测坝体浸润线。共安装 32 根测压管，32 支渗压计，钻孔及测压管总长度约为 480m。上、下游水
5、位监测在大坝上、下游各设置 1 组水尺和 1 支水位计，用来监测水库的上下游水位。渗漏量 大坝背水坡坡脚设有排水沟，考虑在大坝排水沟的最低处的水流出口处，各设一条量水堰槽，设置三角堰板及一支小量程的进口振弦式浮子式水位计，以人工观测和自动观测大坝的渗漏量。共设置 2 个三角堰板及 2 支小量程进口振弦式浮子式水位计。4、巡视检查巡视检查是安全监测的重要环节，应定期由熟悉工程并具有实践经验的工程技术人员负责进行。巡视检查分为加固期人工巡视检查和运行期人工巡视检查。加固期检查一般每月 24 次，运行期初期巡检一般每星期 25 次，正常运行期可逐步减少次数，但每月不宜少于 1 次，每年在汛前、汛后以
6、及发生有感地震后必须作巡视检查。主要检查项目为：坝顶有无裂缝、异常变形、积水或植物滋生等现象。坝坡和坝基有无裂缝、渗水、流土、管涌或隆起等现象；有无兽洞、蚁穴等隐患。溢洪道（闸） 、灌溉涵洞等有无裂缝、碳化、倾斜等情况。5、安全监测工程量本加固工程新增监测设施见表 5.27。表 5.27 水库安全监测设备表序号 名 称 单 位 数 量 备 注1 水平、垂直位移测点 个 20 含对中基座、水准标头2 水平位移工作基点 个 103 校核基点 个 24 经纬仪 套 15 水准仪 套 1 含水准尺6 测压管 支 327 水尺 组 28 水位计 支 25.2.6 水情自动测报系统设计龙王山水库为盱眙县重
7、要的水利枢纽工程，为了解库区降水及库水位的变化情况，为水库防汛抗旱及供水的合理调度提供可靠依据，确保工程安全，充分发挥工程效益，根据水文自动化测报系统规范 （SL6194）及盱眙县龙王山大坝安全鉴定报告书中鉴定结论的意见和建议中“增设必要的观测、管理设施”的要求，本次加固设计在龙王山水库补充设置水、雨情自动测报系统及气象观测设施等。1、设计目标结合水库特征，应用先进设备，建成运行可靠，反应迅速的实时水情信息采集系统。雨、水情信息实现无人值守、有人看管、自动采集、固态存储、数据自动传输的现代通信。确保水情信息快速传输，为水库科学调度提供准确及时的水文数据。2、设计原则设计原则：报汛通信的可靠性、
8、快速性、确保信道畅通。建立超短波报汛通信网。3、系统工作体制本系统采用超短波与有线相结合的双信道通信方式，以确保通信的可靠。两信道数据互为备份。系统采用自报式与查询应答式相切换的工作方式，遥测站无人值守。在被测水文参数发生一定增量（雨量 1mm，水位 10mm）变化时，随时向各级中心站发出实时水文数据，各级中心站能随时掌握流域内各遥测站的雨、水情变化。4、系统结构本系统要求在水库管理所设置一个中继站，各终端信息资料传至中继站。在淮安市水利局防汛办设立中心站，在县防办设一个测报分中心，各终端信息通过分中心传至中心站，从而便于市防汛办统一指挥防汛抗旱。设在县防办内的调度分中心，内置雨量信号接收机，
9、分中心配置计算机系统。测报设施网络示意图如下：图 5.8 龙王山水库水情自动测报网络示意图5、功能要求中继站以主动或受招方式定时向分中心站发送水情信息，以及按要求增量达到加报标准时，主动向分中心站发送水情信息的功能；接受中心站查询、拍报；水位、雨量自动采集，并有固态存储功能；可通过人工置数方法拍报；兼有与中心站的通话功能。安放于水库等处的各类传感器，经过测量得出水位、雨量、流量、闸位、风速、风向等测值，经遥测数传仪采集后，通过网络上传到中继站。中继站硬件结构图如下所示：分中心站全天候值守、不中断运行；实时接受报汛站（中继站）发送的信息；主动向报汛站查询，召测数据；将接收到的水情信息进行处理；对
10、报汛站进行控制；提供实时水情的检索、查询、显示、打印等功能；对水情信息采集的水情数据进行“标准化”处理。6、土建工程中继站水库水、雨情自动测报中继站拟设在水库管理所办公楼内，中继站站房按照计算机房要求装修。安装空间铺设防静电地板，防尘、防雷、防火、防水、去湿，机房温度控制在 15-30，相对湿度在 50%-80%，并配置消防设配，设备布置与安装要考虑到便于操作维修。天线铁塔应安装在楼顶或机房附近，使机房处于天线铁塔的避雷装置保护范围内，还应铺设设备保护地网和避雷地网，接地电阻小于 1 欧。中继站接收上传来的测值，进行处理、分析，提出辅助决策预案，实现对系统范围内水情的连续、实时、在线监测和智能
11、化管理。遥测站水位遥测站站房选择在历史最高洪水位以上，水位尺高程亦应在最高历史洪水位以上 0.51.0m，以满足最大水位的变化范围。筒内径在 0.71.0m 之间，井壁光滑、垂直，测井与进水管间设沉沙池；测井上需建 6m2工作间。雨量遥测站站房面积不小于 6m2，高 3m，平顶，雨量计安装在顶上，或建6m6m 观测场，场地应符合水文观测规范。不得有树木及高大建筑物等影响雨量的采集(天线除外)。天线铁塔应靠近站房，以缩短馈线减少损耗，当天线塔与站房距离大于 5m时，应架设钢丝绳以挂天线引入机房，天线塔上应安装避雷针，使天线在其45保护角内。所有遥测站要求通风良好、防雨、防盗、防雷仪器设备接地及天
12、线塔接地电阻均要小于 1 欧。7、水情自动测报系统投资龙王山水库大坝水情自动测报系统设备表见表 5.282.29。表 5.28 水位，雨量遥测站设备表序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注中继站遥测站通 讯 网 络遥测站 遥测站1 遥测雨量计 JDZ50-1 台 12 遥测水位计 WFH-2 台 13 遥测终端机 YDH-1B 台 14 电台及改装 ND889，25W 台 15 定向天线、支架及馈线 TQJ-230L 台 16 同轴避雷器 SL-35R 台 17 太阳能支架 12W 台 18 免维护进口电池 12V38AH 只 19 配套连接电缆及接插件 只 110 扬压力传感器 MPM4
13、26W 只 32表 5.29 中心站设备表序号 设备名称 规格型号 单位 数量 备注1 电台及改装 ND889，25W 台 12 全向天线、支架及馈线 TQJ-230L 台 13 同轴避雷器 SL-35R 台 14 中心控制仪 YSK-1 台 15 直流电源 SD1731W2 台 16 UPS 3kVA， 2 小时在线 台 17 免维护进口电池 12V100AH 台 68 A4 激光打印机 台 19 商用计算机 IBMP5 台 110 电源避雷器 台 111 主机（后台计算机） 台 112 A3 彩色激光打印机 HP 台 1经分析估算，水情自动测报系统投资为 31.25 万元，详见表 5.30。表 5.30 水库水情自动测报系统投资估算表序号 设备名称 单位 单价 数量 总价（万元）1 雨量报汛站 套 2.0 1 2.02 水位报汛站 套 2.05 1 2.053 中继站 套 15.0 1 15.04 超短波网土建费（通讯塔、接地网） 9.05 中继站土建费 3.2小计 31.25
