電子攝像技術在三架山水庫輸水洞治理中的應用

□郭 敬(河南省駐馬店市驛城區(qū)水利局)

1.概述

三架山水庫位于駐馬店市驛城區(qū)胡廟鄉(xiāng)政府西南三架山腳下，建在汝河支流玉皇河上游，控制流域面積4.5km2，總庫容為184萬m3，是一座以防洪、灌溉、保持水土為主，結合養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的?。?）型水庫。水庫壩型為粘土心墻砂殼壩，最大壩高24m，壩頂寬3.5m，大壩全長198m,壩頂高程178.0m。水庫溢洪道位于大壩右端，寬17m，底板高程173.5m。水庫輸水洞主要用于灌溉放水和排空庫容，位于大壩左端0+025處，上游進水口設有斜拉閘門控制。水庫下游10km以內(nèi)有商桐公路、駐南公路兩條省道通過，保護下游兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)約10000人及800hm2耕地,地理位置非常重要。

三架山水庫始建于1963年，于1966年竣工，運行幾十年來，先后經(jīng)歷了 “七五·八”洪水和1982年、1991年、1998年、2000年等年份特大洪水的考驗。期間，溢洪道、壩體和輸水洞造成了不同程度的水毀，由于缺乏維修資金，該水庫長期以來帶病運行。為保證輸水洞的正常運行，發(fā)揮水庫200hm2農(nóng)田的灌溉效益，確山縣水利局（該水庫2002年以前屬確山縣水利局管理，2003年隨區(qū)劃調(diào)整歸驛城區(qū)水利局管理）于1985年、1992年和2000年，多次組織技術人員對輸水洞進行維修處理，但效果較差，未能解決洞身漏水問題。2009年對該水庫進行除險加固，輸水洞上下游洞身（除大壩粘土心墻段）均進行拆除重建，2010年汛前水庫投入試運行蓄水后發(fā)現(xiàn)，輸水洞仍然存在漏水現(xiàn)象。

三架山水庫輸水洞是一條預埋穿壩管涵，直徑50～60cm，全長約180m，上游進水口高程157m,下游出水口高程154m，洞軸線沿大壩右端山體巖基設置，彎曲不一。洞徑小，洞身長，整個輸水洞又存在多處彎折，技術人員無法進洞查勘，給洞身漏水原因查找?guī)砗艽罄щy。2009年水庫除險加固以前，判斷輸水洞漏水主要應是閘門封閉不嚴、進水口洞身與閘門連接處水毀或是上游段輸水洞斷裂等原因。但加固后仍漏水，說明應是粘土心墻段輸水洞出了問題。由于三架山水庫大壩短且高，采取大開挖對原輸水洞進行拆除重建非常浪費；采取原洞封堵，新頂穿壩輸水洞，存在原洞封堵效果不確定和新頂洞穿心墻接觸滲漏等風險；為了滿足繼續(xù)發(fā)揮水庫灌溉效益，保證大壩安全，查找輸水洞漏水原因并妥善加以治理十分重要。

2.應用攝像技術查勘

2.1 設備準備

自制“燈籠”式無輪滑車一部，用￠6～8mm鋼筋焊接成6棱或8棱的空心圓柱體，直徑30～35cm,長度35～40cm,滑車兩端鋼筋焊接成圓形孔口，比“籠體”稍細，設一木板置于滑車中央用于固定攝像設備；832S/CM白光攝像機一臺；回路硬盤錄像機一臺；19英寸顯示器一臺；500G硬盤一塊；12V.2A電源一個；75-3視頻線200m；4mm2電源線 200m；百米繩200m（長度計量）；PE材料粗魚繩 400m、細繩 200m；對講機3部；另外需要皮球、網(wǎng)兜、抽引水工具等輔助設備。

2.2 探查過程

第一步將PE材料魚繩全程穿入輸水洞內(nèi)，以解決滑車運行動力問題。將皮球裝入網(wǎng)兜系上細繩200m從輸水洞進口放入，然后抽引水入洞，利用水流將皮球沖至下游輸水洞出口，這樣皮球帶細繩貫穿全洞，再將細繩換成PE材料粗繩即可。

第二步連接安裝調(diào)試滑車、攝像機、顯示器等設備，做好穿洞攝像準備。因輸水洞高程較低，水庫放空庫容的情況下，庫內(nèi)淤積層含水仍形成洞內(nèi)滲流（滲流水深約2～3cm），所以一定要將攝像機、12V.A電源固定于“燈籠”滑車的中央，保證在滑車運行中無論是正常進退行走，還是遇障礙翻轉都不至于浸入水中。另外，電源線及視頻線與設備鏈接做好防水處理，進退動力繩、長度計量繩栓系牢固等。

第三步進洞探查。在動力繩的牽引下，滑車裝載攝像機從輸水洞出水口進入，在洞內(nèi)緩慢前行，遇到障礙或疑似滲水處，運用對講機及時指揮調(diào)度，保障滑車安全和疑似部位仔細查勘。832S/CM白光攝像機清楚的攝錄下洞內(nèi)情況，再通過視頻線傳至洞外顯示器和回路硬盤錄像機，不但能現(xiàn)場看到輸水洞內(nèi)情況，還能隨時將洞內(nèi)情況錄入硬盤供詳細分析。通過長度計量繩較為準確地記錄下了疑似輸水洞漏水原因的洞壁裂縫、伸縮縫老化、洞體破壞等部位距洞口的距離。

2.3 探查結果整理

通過攝像探查得知：三架山輸水洞全長179m，洞軸線分別于 0+024、0+066 和 0+127 處存在 10～20 度轉角，0+082～0+107段是弧線；輸水洞 0+000～0+060和 0+127～0+179兩段斷面為￠50cm混凝土圓管，0+060～0+127段斷面是80×80cm混凝土方涵；0+090處混凝土方涵環(huán)型伸縮縫，寬約1～2cm,嚴重老化，可直接看到洞體外水流從此處滲入；0+086處混凝土方涵頂面和0+077處混凝土方涵底板混凝土有老化破裂跡象等。

3.結論

應用電子攝像技術，克服了輸水洞直徑小、洞身長，人員無法進洞查明情況的困難，較為直觀地查找到了三架山水庫輸水洞漏水部位，探明了漏水原因，為下一步采取“打豎井”、“灌漿”、“封堵”或“開挖”等方案進行治理提供了第一手資料。同時，應用電子攝像技術能夠較為準確的探查輸水洞漏水原因，也值得類似小型水庫輸水洞除險加固治理，小型涵洞治理等工程建設借鑒。