電子攝像技術(shù)在三架山水庫輸水洞治理中的應(yīng)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(jié)合養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的小（1）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(jìn)水口設(shè)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(hù)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(yùn)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(yàn)。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(yùn)行。為保證輸水洞的正常運(yùn)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(shù)人員對輸水洞進(jìn)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(jìn)行除險(xiǎn)加固，輸水洞上下游洞身（除大壩粘土心墻段）均進(jìn)行拆除重建，2010年汛前水庫投入試運(yùn)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(yù)埋穿壩管涵，直徑50～60cm，全長約180m，上游進(jìn)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(shè)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(shù)人員無法進(jìn)洞查勘，給洞身漏水原因查找?guī)砗艽罄щy。2009年水庫除險(xiǎn)加固以前，判斷輸水洞漏水主要應(yīng)是閘門封閉不嚴(yán)、進(jìn)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(yīng)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(jìn)行拆除重建非常浪費(fèi)；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(fēng)險(xiǎn)；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(yīng)用攝像技術(shù)查勘

2.1 設(shè)備準(zhǔn)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(xì)，設(shè)一木板置于滑車中央用于固定攝像設(shè)備；832S/CM白光攝像機(jī)一臺；回路硬盤錄像機(jī)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(jì)量）；PE材料粗魚繩 400m、細(xì)繩 200m；對講機(jī)3部；另外需要皮球、網(wǎng)兜、抽引水工具等輔助設(shè)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(yùn)行動力問題。將皮球裝入網(wǎng)兜系上細(xì)繩200m從輸水洞進(jìn)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(xì)繩貫穿全洞，再將細(xì)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(jī)、顯示器等設(shè)備，做好穿洞攝像準(zhǔn)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(jī)、12V.A電源固定于“燈籠”滑車的中央，保證在滑車運(yùn)行中無論是正常進(jìn)退行走，還是遇障礙翻轉(zhuǎn)都不至于浸入水中。另外，電源線及視頻線與設(shè)備鏈接做好防水處理，進(jìn)退動力繩、長度計(jì)量繩栓系牢固等。

第三步進(jìn)洞探查。在動力繩的牽引下，滑車裝載攝像機(jī)從輸水洞出水口進(jìn)入，在洞內(nèi)緩慢前行，遇到障礙或疑似滲水處，運(yùn)用對講機(jī)及時指揮調(diào)度，保障滑車安全和疑似部位仔細(xì)查勘。832S/CM白光攝像機(jī)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(jī)，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(xì)分析。通過長度計(jì)量繩較為準(zhǔn)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(jié)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(zhuǎn)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(yán)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(jié)論

應(yīng)用電子攝像技術(shù)，克服了輸水洞直徑小、洞身長，人員無法進(jìn)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(jìn)行治理提供了第一手資料。同時，應(yīng)用電子攝像技術(shù)能夠較為準(zhǔn)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(xiǎn)加固治理，小型涵洞治理等工程建設(shè)借鑒。