白楊溝水庫大壩安全監測設計

王新疆　周佺

摘 要：巴里坤頭道白楊溝水庫屬小（Ⅰ）型水利工程，在壩體、瀝青混凝土心墻、混凝土面板、壩基、壩址岸坡及危及大壩穩定的庫區邊坡等部位布設觀測儀器，以達到監視大壩安全運行狀態、掌握施工及運行期情況、監視工程質量、為設計反饋資料的目的。

關鍵詞：大壩；安全；監測

1 概述

巴里坤頭道白楊溝流域地處哈密地區東天山支脈莫欽烏拉山北坡，全流域在巴里坤境內，徑流主要由融雪水、基巖裂隙水及夏季降雨組成，流域內無冰川及永久積雪，流域平均海拔高程2821m，河長21km，頭道白楊溝多年平均年徑流量793.3萬m3。頭道白楊溝水庫位于兵團農十三師紅山農場境內，距哈密市280km，距巴里坤縣130km。水庫作為地區煤炭工業重要水源之一，是實現地區新型工業化的發展目標和煤炭生產和煤炭深加工的重要水利工程，項目建設十分迫切。

頭道白楊溝水庫屬小（Ⅰ）型水利工程，在壩體、瀝青混凝土心墻、混凝土面板、壩基、壩址岸坡及危及大壩穩定的庫區邊坡等部位布設觀測儀器，以達到監視大壩安全運行狀態、掌握施工及運行期情況、監視工程質量、為設計反饋資料的目的。觀測項目主要有位移監測、滲流監測、應力應變監測、庫水位監測。

2 大壩觀測設備的設計原則

觀測設計結合壩的等級、壩高、地質、結構形式等條件提出觀測及布置要求；觀測項目和觀測點布設考慮瀝青混凝土心墻筑壩特點，以全面反映大壩的工作狀況為宗旨；觀測壩段選擇在地質條件復雜或具有代表性的壩段；根據工程的重要性、設計計算及模型試驗、溫控等方面的要求，并參考類似工程的布置資料確定觀測項目；觀測設備的選用，盡量做到觀測方便、直觀、快捷、精度符合要求，各項觀測值能相互校核，并保證觀測作業有良好的交通及照明條件；觀測設備要有必要的保護措施，盡量排除影響觀測成果的因素，儀器埋設、資料整理要適合碾壓式瀝青砼的特殊要求。

3 觀測設計

3.1 位移觀測設計

巴里坤頭道白楊溝水庫設立五等水準點，壩址左右兩岸設立由3個水準基點組成的水準基點組。

選擇河床段最大壩高0+120處和0+080、0+160，0+280，0+360五個斷面作為觀測橫斷面，主壩段（0+080、0+120、0+160）每個觀測橫斷面上布置2個觀測點，其中下游壩肩布置一點，下游壩坡布置一點，副壩段（0+280、0+360）下游壩肩布置一點。觀測水平位移的工作基點（觀測豎直位移的起測基點）設置在兩岸便于觀測的山體基巖上。水平位移的測點和垂直位移觀測的測點設置在同一標點上。

水平位移觀測方法采用視準線法，垂直位移觀測方法采用水準儀觀測法。

3.2 滲流觀測

在主壩段（河床段）壩體內選擇最大壩高0+120處和0+080、0+160三個斷面作為觀測橫斷面進行測點布設。壩體滲流采用測壓管觀測，每個斷面在心墻下游方向布置3支測壓管，一共布設測壓管9支。

在副壩段（古河槽段）槽孔混凝土墻下游側選擇0+240處和0+280、0+320、0+360四個斷面作為觀測橫斷面進行測點布設。壩體滲流采用測壓管觀測，每個斷面布置1支測壓管，一共布設測壓管4支。

繞壩滲流主要是觀測壩頭與岸坡接觸處的滲流變化情況，判斷此部位的防滲與排水效果。因此在壩左右岸垂直于壩軸線方向，分別布置1排，每排3孔，采用測壓管進行觀測。

滲流量觀測對于判斷滲流是否穩定，掌握防滲和排水設施工作是否正常，具有很重要的意義，是保證水庫安全運用的重要觀測項目之一。由此在壩基下游排水的出口處設置1個三角量水堰對滲流量進行觀測。

3.3 水位觀測

壩體上游水位觀測，采用在導流放水隧洞豎井外側段設置觀測水管，水管里設置自計水位測量儀進行自動觀測，自計水位測量儀每一小時測量一次數據，并存儲于電腦，在水位超過限制水位，報警通知管理人員，在豎井上設置水位標尺，以便冬季水位觀測。

3.4 應力與應變觀測

根據碾壓瀝青混凝土心墻的特點在主壩段最大應力和最小應力發生的部位，在壩體內選擇最大壩高0+120處和0+080、0+160三個斷面心墻底部及1/3壩高、2/3壩高的上下游布設土壓力共計18支。

副壩段為混凝土面板防滲，砼面板壩的重點觀測項目為應力、應變觀測，根據砼面板的特點在面板最長的斷面0+360及斷面0+280、0+380處布設兩向應變計，以觀測其平面應力狀態；僅在面板最長的斷面處布設無應力計，布置高程同應力測點。無應力計與相應的應變計組距壩面相同，無應力計與應變計之間距離為1.5m。本設計共布設兩向應變計組6組，無應力計6支。兩岸砼面板板間縫布置了6支單向測縫儀，在周邊縫處埋設5組三向測縫儀，用于縫的變形觀測。

觀測設備需采用集中自動監測，設30m2監測房1座，30m2自動監測室1座，配全站儀一套。所有觀測設備均通過電纜與樞紐管理工作站（計算機）連接。觀測主要設備見表1。

4 結束語

大壩安全監測系統是了解大壩工作狀態和安全狀態的主要設施，而觀測設備是安全監測系統的根本，只有對其進行合理的設計和高質量的施工，才能在工程施工階段準確獲取監測資料，為水庫蓄水及建筑物安全運行提供科學依據。

參考文獻

[1]巴里坤頭道白楊溝水庫可行性研究報告書，2013.

[2]趙志仁.大壩安全監測的原理與應用[M].天津：科學技術出版社，1992.

[3]水工建筑物觀測工作手冊[M].北京：水利出版社，1980.

作者簡介：王新疆（1973-），男，新疆哈密人，漢，大學本科，新疆生產建設兵團第十三師水利局，從事水利工程建設與管理。

周佺（1972-），男，四川蓬溪人，漢，大學本科，新疆建設兵團第十三師水務管理有限公司，從事水利工程建設與管理。