白浪河水庫大壩安全監(jiān)測經(jīng)驗做法

楊樹華

（濰坊市白浪河水庫管理局，山東 濰坊 261052）

白浪河水庫位于濰坊市區(qū)以南9 km，白浪河中游，控制流域面積353 km2，總庫容1.445 6億m3，興利庫容4 070萬m3。2010年完成除險加固，具備防御100年一遇設(shè)計、10 000年一遇校核洪水的能力。多年來，濰坊市白浪河水庫管理局堅持按照規(guī)范要求開展安全監(jiān)測工作，積累了豐富的經(jīng)驗，現(xiàn)加以整理，作一總結(jié)。

1　工程觀測項目及常用方法

1.1　垂直位移觀測

垂直位移觀測應(yīng)按照國家三等及以上水準(zhǔn)測量規(guī)范開展，最好按照（《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB/T 12897-2006）進(jìn)行操作。

1.2　水平位移觀測

水平位移觀測首選方案是視準(zhǔn)線法。該方法操作簡單，觀測精度，但有一定的局限性。如果大壩兩端有穩(wěn)定的山體布置工作基點，壩軸線為直線，就應(yīng)堅持用視準(zhǔn)線法。觀測時將經(jīng)緯儀安放在工作基點上，視準(zhǔn)另一端的工作基點，然后鎖閉水平輪盤，將花桿在觀測點附近垂直移進(jìn)經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線上，用鋼尺測量花桿與觀測點之間的距離。不具備視準(zhǔn)線法觀測條件的，可以考慮利用引張線、測小角以及GPS等方法進(jìn)行觀測。

1.3　大壩滲流壓力觀測

一般采用測壓管觀測壩體和壩基的浸潤線水位高程。采用人工觀測或自動觀測。人工觀測，一般都是平均每個月觀測3～4次，水位變幅較大時要加密觀測，及時捕捉壩前水位與浸潤線水位的變化關(guān)系。自動觀測系統(tǒng)要定期開展人工比對，以防出現(xiàn)傳感器參數(shù)漂移、造成數(shù)據(jù)采集失真，還要定期對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

1.4　觀測資料的整編分析

對觀測資料要及時進(jìn)行整編分析，開展數(shù)據(jù)比對從而形成穩(wěn)定性、滲漏程度、安全程度等方面的結(jié)論性意見。將觀測成果用于開展大壩安全鑒定，維修養(yǎng)護(hù)和更新改造實施方案的編制工作。

2　經(jīng)驗做法

2.1　大壩垂直位移觀測

白浪河水庫開展大壩垂直位移觀測是二等水準(zhǔn)觀測，二等水準(zhǔn)屬于精密水準(zhǔn)，要求必須做到“三個過硬”。一是要保證觀測儀器的精度等級過硬，這是開展好精密水準(zhǔn)觀測的前提。二是人員技術(shù)過硬，對觀測人員要開展業(yè)務(wù)培訓(xùn)，確保熟練掌握儀器的使用和觀測注意事項。三是精度控制措施過硬。具體來說有以下3個方面的“提高”。1）提高黑、紅面讀數(shù)差標(biāo)準(zhǔn)，從規(guī)范要求的黑、紅面高差不超過8，提高到不超過5，也就是讀數(shù)的精度從0.4 mm提高到0.25 mm。2）控制當(dāng)站往、返測高差不符值不超過0.5 mm。3）提高閉合精度，將規(guī)范允許的閉合差縮小至1/4，盡量避免用內(nèi)業(yè)平差進(jìn)行事后彌補(bǔ)。

2.2　水平位移觀測

白浪河水庫大壩全長6 680 m，中間有4處拐點，水平位移觀測點共計68處。視準(zhǔn)線法不具備條件，只能利用GPS開展觀測。為提高觀測精度保證觀測質(zhì)量，采取了多種有效措施。1）將基準(zhǔn)點與工作基點（為減輕現(xiàn)場施工條件對監(jiān)測的影響，壩體選設(shè)4個監(jiān)測點作為每次監(jiān)測的工作基點）按《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》GB/T 18314-2009中“一級技術(shù)要求”進(jìn)行布網(wǎng)和觀測。2）平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用WGS84坐標(biāo)系，一級GPS點的測量精度按CJJ/T8-2011和CJJ/T73-2010的要求進(jìn)行控制。3）外業(yè)觀測要求：觀測組嚴(yán)格按作業(yè)調(diào)度表規(guī)定的時間進(jìn)行作業(yè)，保證同步觀測同一衛(wèi)星組，當(dāng)情況有變化時要經(jīng)作業(yè)隊負(fù)責(zé)人同意，觀測組不得擅自更改計劃；每一時段開機(jī)前后應(yīng)各自量取天線高，兩次量取的天線高差值不大于3 mm；觀測員在作業(yè)期間不得擅自離開測站，并應(yīng)防止儀器受到震動和被移動，防止人為和其他物體靠近天線遮擋衛(wèi)星信號；接收機(jī)在觀測的過程中不應(yīng)在接收機(jī)近旁使用對講機(jī)；雷雨過境時應(yīng)關(guān)機(jī)停測，并取下天線，以防雷電。觀測結(jié)束后形成匯編資料，觀測資料內(nèi)容包括儀器校驗合格證書、導(dǎo)出的觀測原始記錄電子版、觀測報告、與以往觀測數(shù)據(jù)形成比對電子表格。

2.3　大壩滲流壓力及滲流量觀測

白浪河水庫大壩滲流壓力采用測壓管方式開展，共埋設(shè)測壓管52只，其中主壩25只、東副壩12只、西副壩15只，測壓管浸潤線水位采用自動觀測方式，傳感器為振弦式壓力傳感器，傳輸方式為光纖傳輸。多年來，始終堅持每年汛前和汛后分別開展1次人工比對，對出現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移的觀測點及時進(jìn)行校正，每年開展1次管頂高程校核；全年設(shè)備完好率高于95%，出現(xiàn)故障的設(shè)備排除時間一般不超過4 d，特殊原因設(shè)備故障時間過長及時開展人工觀測，數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)的常見故障主要有傳感器失靈、光纖端口接觸不良、雷擊和電源電壓不穩(wěn)造成設(shè)備損壞。保證設(shè)備完好率高于95%的主要做法是：1）有充足的備品備件，出現(xiàn)故障能及時進(jìn)行更換。2）對光纖端口勤維護(hù)，定期用無水酒精清除端口灰塵。3）雷電天氣切斷電源，防止電源線進(jìn)雷。4）遇到電網(wǎng)停電迅速給系統(tǒng)拉閘，電網(wǎng)電壓供電正常后再恢復(fù)供電。5）施工作業(yè)保護(hù)好通信光纜。6）定期對后臺機(jī)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行備份，防止數(shù)據(jù)意外丟失。每年將運(yùn)行和維修養(yǎng)護(hù)工作形成工作報告，報水庫管理局檔案室存檔。

除險加固時，對壩體及壩基砂礫石層做混凝土防滲墻截滲處理，壩基基巖進(jìn)行了帷幕灌漿防滲處理。水庫大壩滲流觀測點有2處，一處為孫呂家觀測點位于東副壩0+200處下游壩腳外排水溝內(nèi)；另一處為申家觀測點位于西副壩2+100下游壩腳排水溝。2011—2014年水庫高水位運(yùn)行時有輕微的滲漏明流，每周開展了2次滲流量觀測，2014年以后沒有出現(xiàn)滲漏明流。

2.4　觀測資料整編分析

分析資料中通常包含以下內(nèi)容：1）將每個觀測點的觀測數(shù)值與上次觀測數(shù)值進(jìn)行比對，計算本次變化值，再與起始觀測數(shù)值進(jìn)行比對計算累計變化值。年內(nèi)進(jìn)行的多次觀測，還要與往年進(jìn)行同期比對，建立同比數(shù)據(jù)鏈。工程觀測的同比數(shù)據(jù)分析，比環(huán)比數(shù)據(jù)分析更有用，誤差更小。通過分析分別找出變化數(shù)據(jù)較大的一組觀測點，和數(shù)據(jù)變化較小的一組觀測點，從中找出變化的規(guī)律。2）形成圖表，將觀測數(shù)值導(dǎo)入Excel，利用生成圖表功能，生成以時間為橫坐標(biāo)，以觀測數(shù)值為縱坐標(biāo)的曲線圖。利用壩前水位、測壓管水位變化過程線，分析測壓管水位開始上升、達(dá)到峰值、下降的時間與水庫水位開始上升、達(dá)到峰值、下降之間的時間差△t，通過分析每一只測壓管△t的大小，判斷大壩的防滲效果、安全程度；利用水位、庫容年度變化曲線圖分析年度運(yùn)行情況；利用位移量同比變化曲線圖，位移量累計變化曲線圖分析大壩的內(nèi)部穩(wěn)定性。3）形成結(jié)論，通過分析對大壩的安全狀況做出評價。

多年來，白浪河水庫始終堅持按規(guī)范要求開展工程觀測工作，積累了大量詳實的觀測資料，為2017年水庫安全鑒定為“一類壩”提供了充分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并在水利部開展的水庫大壩安全運(yùn)行管理年報編制試點工作中得到高度肯定。為更好地開展水利工程規(guī)范化管理工作，需積極探索工程觀測的新方法、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高工程觀測的精度和資料整編水平。