白浪河水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)做法

楊樹(shù)華

（濰坊市白浪河水庫(kù)管理局，山東 濰坊 261052）

白浪河水庫(kù)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(kù)容1.445 6億m3，興利庫(kù)容4 070萬(wàn)m3。2010年完成除險(xiǎn)加固，具備防御100年一遇設(shè)計(jì)、10 000年一遇校核洪水的能力。多年來(lái)，濰坊市白浪河水庫(kù)管理局堅(jiān)持按照規(guī)范要求開(kāi)展安全監(jiān)測(cè)工作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)加以整理，作一總結(jié)。

1　工程觀測(cè)項(xiàng)目及常用方法

1.1　垂直位移觀測(cè)

垂直位移觀測(cè)應(yīng)按照國(guó)家三等及以上水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范開(kāi)展，最好按照（《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB/T 12897-2006）進(jìn)行操作。

1.2　水平位移觀測(cè)

水平位移觀測(cè)首選方案是視準(zhǔn)線法。該方法操作簡(jiǎn)單，觀測(cè)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(diǎn)，壩軸線為直線，就應(yīng)堅(jiān)持用視準(zhǔn)線法。觀測(cè)時(shí)將經(jīng)緯儀安放在工作基點(diǎn)上，視準(zhǔn)另一端的工作基點(diǎn)，然后鎖閉水平輪盤，將花桿在觀測(cè)點(diǎn)附近垂直移進(jìn)經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線上，用鋼尺測(cè)量花桿與觀測(cè)點(diǎn)之間的距離。不具備視準(zhǔn)線法觀測(cè)條件的，可以考慮利用引張線、測(cè)小角以及GPS等方法進(jìn)行觀測(cè)。

1.3　大壩滲流壓力觀測(cè)

一般采用測(cè)壓管觀測(cè)壩體和壩基的浸潤(rùn)線水位高程。采用人工觀測(cè)或自動(dòng)觀測(cè)。人工觀測(cè)，一般都是平均每個(gè)月觀測(cè)3～4次，水位變幅較大時(shí)要加密觀測(cè)，及時(shí)捕捉壩前水位與浸潤(rùn)線水位的變化關(guān)系。自動(dòng)觀測(cè)系統(tǒng)要定期開(kāi)展人工比對(duì)，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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

1.4　觀測(cè)資料的整編分析

對(duì)觀測(cè)資料要及時(shí)進(jìn)行整編分析，開(kāi)展數(shù)據(jù)比對(duì)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(jiàn)。將觀測(cè)成果用于開(kāi)展大壩安全鑒定，維修養(yǎng)護(hù)和更新改造實(shí)施方案的編制工作。

2　經(jīng)驗(yàn)做法

2.1　大壩垂直位移觀測(cè)

白浪河水庫(kù)開(kāi)展大壩垂直位移觀測(cè)是二等水準(zhǔn)觀測(cè)，二等水準(zhǔn)屬于精密水準(zhǔn)，要求必須做到“三個(gè)過(guò)硬”。一是要保證觀測(cè)儀器的精度等級(jí)過(guò)硬，這是開(kāi)展好精密水準(zhǔn)觀測(cè)的前提。二是人員技術(shù)過(guò)硬，對(duì)觀測(cè)人員要開(kāi)展業(yè)務(wù)培訓(xùn)，確保熟練掌握儀器的使用和觀測(cè)注意事項(xiàng)。三是精度控制措施過(guò)硬。具體來(lái)說(shuō)有以下3個(gè)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(guò)8，提高到不超過(guò)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(cè)高差不符值不超過(guò)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(cè)

白浪河水庫(kù)大壩全長(zhǎng)6 680 m，中間有4處拐點(diǎn)，水平位移觀測(cè)點(diǎn)共計(jì)68處。視準(zhǔn)線法不具備條件，只能利用GPS開(kāi)展觀測(cè)。為提高觀測(cè)精度保證觀測(cè)質(zhì)量，采取了多種有效措施。1）將基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)（為減輕現(xiàn)場(chǎng)施工條件對(duì)監(jiān)測(cè)的影響，壩體選設(shè)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為每次監(jiān)測(cè)的工作基點(diǎn)）按《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》GB/T 18314-2009中“一級(jí)技術(shù)要求”進(jìn)行布網(wǎng)和觀測(cè)。2）平面坐標(biāo)系統(tǒng)采用WGS84坐標(biāo)系，一級(jí)GPS點(diǎn)的測(cè)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(cè)要求：觀測(cè)組嚴(yán)格按作業(yè)調(diào)度表規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行作業(yè)，保證同步觀測(cè)同一衛(wèi)星組，當(dāng)情況有變化時(shí)要經(jīng)作業(yè)隊(duì)負(fù)責(zé)人同意，觀測(cè)組不得擅自更改計(jì)劃；每一時(shí)段開(kāi)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(cè)員在作業(yè)期間不得擅自離開(kāi)測(cè)站，并應(yīng)防止儀器受到震動(dòng)和被移動(dòng)，防止人為和其他物體靠近天線遮擋衛(wèi)星信號(hào)；接收機(jī)在觀測(cè)的過(guò)程中不應(yīng)在接收機(jī)近旁使用對(duì)講機(jī)；雷雨過(guò)境時(shí)應(yīng)關(guān)機(jī)停測(cè)，并取下天線，以防雷電。觀測(cè)結(jié)束后形成匯編資料，觀測(cè)資料內(nèi)容包括儀器校驗(yàn)合格證書、導(dǎo)出的觀測(cè)原始記錄電子版、觀測(cè)報(bào)告、與以往觀測(cè)數(shù)據(jù)形成比對(duì)電子表格。

2.3　大壩滲流壓力及滲流量觀測(cè)

白浪河水庫(kù)大壩滲流壓力采用測(cè)壓管方式開(kāi)展，共埋設(shè)測(cè)壓管52只，其中主壩25只、東副壩12只、西副壩15只，測(cè)壓管浸潤(rùn)線水位采用自動(dòng)觀測(cè)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(lái)，始終堅(jiān)持每年汛前和汛后分別開(kāi)展1次人工比對(duì)，對(duì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)漂移的觀測(cè)點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行校正，每年開(kāi)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(shí)間一般不超過(guò)4 d，特殊原因設(shè)備故障時(shí)間過(guò)長(zhǎng)及時(shí)開(kāi)展人工觀測(cè)，數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)的常見(jiàn)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(shí)進(jìn)行更換。2）對(duì)光纖端口勤維護(hù)，定期用無(wú)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(duì)后臺(tái)機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)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(bào)告，報(bào)水庫(kù)管理局檔案室存檔。

除險(xiǎn)加固時(shí)，對(duì)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(kù)大壩滲流觀測(cè)點(diǎn)有2處，一處為孫呂家觀測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)位于西副壩2+100下游壩腳排水溝。2011—2014年水庫(kù)高水位運(yùn)行時(shí)有輕微的滲漏明流，每周開(kāi)展了2次滲流量觀測(cè)，2014年以后沒(méi)有出現(xiàn)滲漏明流。

2.4　觀測(cè)資料整編分析

分析資料中通常包含以下內(nèi)容：1）將每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)值與上次觀測(cè)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算本次變化值，再與起始觀測(cè)數(shù)值進(jìn)行比對(duì)計(jì)算累計(jì)變化值。年內(nèi)進(jìn)行的多次觀測(cè)，還要與往年進(jìn)行同期比對(duì)，建立同比數(shù)據(jù)鏈。工程觀測(cè)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(guò)分析分別找出變化數(shù)據(jù)較大的一組觀測(cè)點(diǎn)，和數(shù)據(jù)變化較小的一組觀測(cè)點(diǎn)，從中找出變化的規(guī)律。2）形成圖表，將觀測(cè)數(shù)值導(dǎo)入Excel，利用生成圖表功能，生成以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以觀測(cè)數(shù)值為縱坐標(biāo)的曲線圖。利用壩前水位、測(cè)壓管水位變化過(guò)程線，分析測(cè)壓管水位開(kāi)始上升、達(dá)到峰值、下降的時(shí)間與水庫(kù)水位開(kāi)始上升、達(dá)到峰值、下降之間的時(shí)間差△t，通過(guò)分析每一只測(cè)壓管△t的大小，判斷大壩的防滲效果、安全程度；利用水位、庫(kù)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(jì)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(guò)分析對(duì)大壩的安全狀況做出評(píng)價(jià)。

多年來(lái)，白浪河水庫(kù)始終堅(jiān)持按規(guī)范要求開(kāi)展工程觀測(cè)工作，積累了大量詳實(shí)的觀測(cè)資料，為2017年水庫(kù)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(kāi)展的水庫(kù)大壩安全運(yùn)行管理年報(bào)編制試點(diǎn)工作中得到高度肯定。為更好地開(kāi)展水利工程規(guī)范化管理工作，需積極探索工程觀測(cè)的新方法、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提高工程觀測(cè)的精度和資料整編水平。