浅谈察尔森水库大坝安全监测及资料整编分析工作

发表时间：2017-11-24T17:11:53.850Z 来源：《基层建设》2017年第23期 作者： 李帅 任俊芳[导读] 摘要：察尔森水库大坝安全监测主要设置变形监测和渗流监测两大类。 松辽委察尔森水库管理局 内蒙古乌兰浩特市 137400

摘要：察尔森水库大坝安全监测主要设置变形监测和渗流监测两大类。通过历年来对察尔森水库大坝的安全监测和资料整编分析，能够及时的了解水库大坝的变化情况，进一步加强水库安全运行管理，充分发挥水库工程效益，为水库调度和防汛抗旱等工作提供依据。 关键词：安全监测；变形监测；渗流监测；整编分析 1.工程概况

察尔森水库位于嫩江支流洮儿河中游、内蒙古自治区科右前旗境内，坝址位于察尔森镇北1.7km处，距乌兰浩特市32km，是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、养殖等综合利用的大（1）型水库，也是洮儿河干流上唯一一座控制性骨干工程。设计灌溉面积99.69x104亩，多年平均发电量2664×104KW•h。水库下游防洪标准为20年一遇洪水标准，直接保护7个旗县市的213万亩农田，487万亩草原，200万人口的生命财产和4条铁路、3条公路及两个油田的安全。 2.大坝安全监测 2.1大坝变形监测 2.1.1观测原则与布置

察尔森水库大坝变形观测主要是包括表面变形观测和内部变形观测，其中表面变形是指坝面的沉降（竖向位移）和水平位移，内部变形是指坝体分层竖向位移、分层水平位移。根据察尔森水库的工程规模和地质、结构等情况，目前坝体表面变形竖向位移和水平位移共埋设工作点29个。其中坝顶（坝轴线上游1m，高程371.5m）每隔100米设一个点，共17个点；马道（距离坝轴线38.9m，高程354.5m）设4个监测点；下游坡（距坝轴线70m，高程341.1m）设4个监测点；大坝上游坡（距坝轴线15m，高程367.0m）设置4个监测点。坝体分层竖向位移和横向位移共埋设2个工作点，布置在大坝顶部，桩号分别为0+360m和1+422m处。距离坝轴线1m。 2.1.2仪器设备

沉降观测：察尔森水库沉降观测目前采用水准观测法。使用的仪器有水准仪和水准尺，通过水准仪提供的水平视线，借助于带有刻度的水准尺，直接测定地面上两点间的高差，然后根据已知点的高程和测得的高差，推算出未知点的高程。 2.1.3常见问题

察尔森水库大坝表面变形观测常见问题有：一是观测设施保护不够，部分观测管自然或人为堵塞的现象常见；二是观测技术要求相对较高，观测人员技术水平不足，仪器设备不按时校测等，导致观测误差较大。 2.2大坝渗流监测 2.2.1观测原则与布置

察尔森水库渗流监测主要分为坝体、坝基、绕坝渗流三个方面。水库初期布设了65个监测孔，在2000年4月又增加5个，截止目前水库共有渗流监测孔70个，其中坝体渗流监测47个，坝基渗流监测18个，绕坝渗流5个。 2.2.2仪器设备

察尔森水库大坝渗流监测最初采用的是水中压力传感器，该系统能将水位变化通过水位传感器转化为电信号，送入由单板机组成的微机控制系统。由于该系统落后，工作不稳定，运行一年后又采用手工观测。1996年9月又采用了J型电容式水位传感器及微机采集系统，该系统由于设计和技术问题加之 “98洪水”等原因致使不能正常使用。2000年9月察尔森水库大坝采用了由南京水文自动化研究所研究的DG2000型分布式渗流监测自动化系统。 2.2.3常见问题

察尔森水库大坝渗流监测常见问题有：一是夏季由于降雨原因使雨水倒灌部分测压管中，降低了监测数据的精确性。二是夏季由于雷电原因经常导致MCU中模块被雷电击穿，无法正常工作。 3.监测资料整编与分析 3.1监测资料整编

目前察尔森水库大坝安全监测资料整编主要包括数据计算、数据审查、填制报表、绘制图形等内容。 3.1.1数据计算

数据计算是根据察尔森水库测点的考证资料，将原始测量数据转换为工程物理量。其中弦式传感器测量测压管水位其计算方法采用公式（1）。

h=h0+c*（f02-f12）（1） 式中：h为测压管水位； h0为传感器高程；

c为传感器灵敏度系数； f0为零点频率； f1为测量频率； 3.1.2数据审查

目前察尔森水库数据审查主要采用以下两种方式：

（1）根据测点的监测数据建立统计模型，从模型各因子显著程度、相关系数、剩余标准差，判断该监测点数据的规律性、合理性以及可信度。如果一个测点的统计模型规律性比较好，用统计模型的理论值与实测值进行比较，如差值超过3倍剩余标准差，则认为该数据为异常数据。对于异常数据，应查找造成异常的原因，如果是人为或测量仪器造成的，在分析中应剔除该数据。

（2）由于监测数据是连续的、渐变的，因此在整编过程中设置突变警戒值，当监测数据与前一监测数据的差超过突变警戒值时，应视该监测数据为异常数据。

3.1.3填制报表

根据《土石坝安全监测资料整编规程》（SL169-96）要求，水库管理单位定期要对整编资料进行刊印。因此要根据监测项目填制相关报表，对于察尔森水库目前的监测项目有两类报表需要填制：一是考证表，它记录每个监测点的重要信息，包括测点的编号、位置、型式、仪器类型、仪器参数等；二是统计表，它是对工程物理量按时序进行统计，包括一些统计量，如最大值、最小值、平均值等，一般按年度统计。

3.1.4绘制图形

绘制图形是察尔森水库大坝安全监测资料整编中的一项重要的内容，包括工程物理量在时间和空间上的分布特征图，有关因素的相关关系图，如渗压力水位过程线、渗压力水位与上游水位相关线、浸润线、竖向位移等值线等。

察尔森水库在定期整编刊印中，按照整编规程要求，除了报表和图形外，还包括工程的基本概况、监测系统布置、巡视检查资料及有关报告和文件等内容。 3.2监测资料的分析

察尔森水库对于资料分析一般采用比较法、作图法和数学模型法。

比较法：比较各次巡视检查资料，定性考察水工建筑物外观异常现象的部位、变化规律和发展趋势；比较同类效应量观测值的变化规律或发展趋势，是否具有一致性和合理性；将监测结果与理论计算或模型试验成果相比较，观察其规律和变化是否具有一致性、合理性，并监测结果与技术警戒值相比较，以判断工程的工作状态是否异常。

作图法：通过绘制各监测物理量的过程线及特征原因量下的效应量过程线图，考察效应量随时间的变化规律和趋势；通过绘制各效应量的平面和剖面分布图，以考察效应量空间分部情况和特点；通过绘制各效应量与原因量的相关图，以考察效应量的主要影响因素及相关程度和变化规律。

数学模型法：建立描述效应量与原因量之间的数学模型，确定它们之间的定量关系，以检验或预测工程的监测效应量是否合理、异常和超限。

4.结束语

通过历年来对察尔森水库大坝的安全监测和资料整编分析，我们能够及时的了解水库大坝的变化情况，进一步加强水库安全运行管理，充分发挥水库工程效益，对应采取的防范措施及时提出指导性意见，为水库调度和防汛抗旱等工作提供依据。 参考文献：

[1]SL169-96土石坝安全监测资料整编规程

[2]王德厚.大坝安全监测与监控[M].北京：中国水利水电出版社，2004.