白浪河水庫大壩安全監測經驗做法

楊樹華

（濰坊市白浪河水庫管理局，山東 濰坊 261052）

白浪河水庫位于濰坊市區以南9 km，白浪河中游，控制流域面積353 km2，總庫容1.445 6億m3，興利庫容4 070萬m3。2010年完成除險加固，具備防御100年一遇設計、10 000年一遇校核洪水的能力。多年來，濰坊市白浪河水庫管理局堅持按照規范要求開展安全監測工作，積累了豐富的經驗，現加以整理，作一總結。

1　工程觀測項目及常用方法

1.1　垂直位移觀測

垂直位移觀測應按照國家三等及以上水準測量規范開展，最好按照（《國家一、二等水準測量規范》（GB/T 12897-2006）進行操作。

1.2　水平位移觀測

水平位移觀測首選方案是視準線法。該方法操作簡單，觀測精度，但有一定的局限性。如果大壩兩端有穩定的山體布置工作基點，壩軸線為直線，就應堅持用視準線法。觀測時將經緯儀安放在工作基點上，視準另一端的工作基點，然后鎖閉水平輪盤，將花桿在觀測點附近垂直移進經緯儀視準線上，用鋼尺測量花桿與觀測點之間的距離。不具備視準線法觀測條件的，可以考慮利用引張線、測小角以及GPS等方法進行觀測。

1.3　大壩滲流壓力觀測

一般采用測壓管觀測壩體和壩基的浸潤線水位高程。采用人工觀測或自動觀測。人工觀測，一般都是平均每個月觀測3～4次，水位變幅較大時要加密觀測，及時捕捉壩前水位與浸潤線水位的變化關系。自動觀測系統要定期開展人工比對，以防出現傳感器參數漂移、造成數據采集失真，還要定期對數據進行備份。

1.4　觀測資料的整編分析

對觀測資料要及時進行整編分析，開展數據比對從而形成穩定性、滲漏程度、安全程度等方面的結論性意見。將觀測成果用于開展大壩安全鑒定，維修養護和更新改造實施方案的編制工作。

2　經驗做法

2.1　大壩垂直位移觀測

白浪河水庫開展大壩垂直位移觀測是二等水準觀測，二等水準屬于精密水準，要求必須做到“三個過硬”。一是要保證觀測儀器的精度等級過硬，這是開展好精密水準觀測的前提。二是人員技術過硬，對觀測人員要開展業務培訓，確保熟練掌握儀器的使用和觀測注意事項。三是精度控制措施過硬。具體來說有以下3個方面的“提高”。1）提高黑、紅面讀數差標準，從規范要求的黑、紅面高差不超過8，提高到不超過5，也就是讀數的精度從0.4 mm提高到0.25 mm。2）控制當站往、返測高差不符值不超過0.5 mm。3）提高閉合精度，將規范允許的閉合差縮小至1/4，盡量避免用內業平差進行事后彌補。

2.2　水平位移觀測

白浪河水庫大壩全長6 680 m，中間有4處拐點，水平位移觀測點共計68處。視準線法不具備條件，只能利用GPS開展觀測。為提高觀測精度保證觀測質量，采取了多種有效措施。1）將基準點與工作基點（為減輕現場施工條件對監測的影響，壩體選設4個監測點作為每次監測的工作基點）按《全球定位系統（GPS）測量規范》GB/T 18314-2009中“一級技術要求”進行布網和觀測。2）平面坐標系統采用WGS84坐標系，一級GPS點的測量精度按CJJ/T8-2011和CJJ/T73-2010的要求進行控制。3）外業觀測要求：觀測組嚴格按作業調度表規定的時間進行作業，保證同步觀測同一衛星組，當情況有變化時要經作業隊負責人同意，觀測組不得擅自更改計劃；每一時段開機前后應各自量取天線高，兩次量取的天線高差值不大于3 mm；觀測員在作業期間不得擅自離開測站，并應防止儀器受到震動和被移動，防止人為和其他物體靠近天線遮擋衛星信號；接收機在觀測的過程中不應在接收機近旁使用對講機；雷雨過境時應關機停測，并取下天線，以防雷電。觀測結束后形成匯編資料，觀測資料內容包括儀器校驗合格證書、導出的觀測原始記錄電子版、觀測報告、與以往觀測數據形成比對電子表格。

2.3　大壩滲流壓力及滲流量觀測

白浪河水庫大壩滲流壓力采用測壓管方式開展，共埋設測壓管52只，其中主壩25只、東副壩12只、西副壩15只，測壓管浸潤線水位采用自動觀測方式，傳感器為振弦式壓力傳感器，傳輸方式為光纖傳輸。多年來，始終堅持每年汛前和汛后分別開展1次人工比對，對出現數據漂移的觀測點及時進行校正，每年開展1次管頂高程校核；全年設備完好率高于95%，出現故障的設備排除時間一般不超過4 d，特殊原因設備故障時間過長及時開展人工觀測，數據錄入數據庫。系統的常見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造成設備損壞。保證設備完好率高于95%的主要做法是：1）有充足的備品備件，出現故障能及時進行更換。2）對光纖端口勤維護，定期用無水酒精清除端口灰塵。3）雷電天氣切斷電源，防止電源線進雷。4）遇到電網停電迅速給系統拉閘，電網電壓供電正常后再恢復供電。5）施工作業保護好通信光纜。6）定期對后臺機數據庫進行備份，防止數據意外丟失。每年將運行和維修養護工作形成工作報告，報水庫管理局檔案室存檔。

除險加固時，對壩體及壩基砂礫石層做混凝土防滲墻截滲處理，壩基基巖進行了帷幕灌漿防滲處理。水庫大壩滲流觀測點有2處，一處為孫呂家觀測點位于東副壩0+200處下游壩腳外排水溝內；另一處為申家觀測點位于西副壩2+100下游壩腳排水溝。2011—2014年水庫高水位運行時有輕微的滲漏明流，每周開展了2次滲流量觀測，2014年以后沒有出現滲漏明流。

2.4　觀測資料整編分析

分析資料中通常包含以下內容：1）將每個觀測點的觀測數值與上次觀測數值進行比對，計算本次變化值，再與起始觀測數值進行比對計算累計變化值。年內進行的多次觀測，還要與往年進行同期比對，建立同比數據鏈。工程觀測的同比數據分析，比環比數據分析更有用，誤差更小。通過分析分別找出變化數據較大的一組觀測點，和數據變化較小的一組觀測點，從中找出變化的規律。2）形成圖表，將觀測數值導入Excel，利用生成圖表功能，生成以時間為橫坐標，以觀測數值為縱坐標的曲線圖。利用壩前水位、測壓管水位變化過程線，分析測壓管水位開始上升、達到峰值、下降的時間與水庫水位開始上升、達到峰值、下降之間的時間差△t，通過分析每一只測壓管△t的大小，判斷大壩的防滲效果、安全程度；利用水位、庫容年度變化曲線圖分析年度運行情況；利用位移量同比變化曲線圖，位移量累計變化曲線圖分析大壩的內部穩定性。3）形成結論，通過分析對大壩的安全狀況做出評價。

多年來，白浪河水庫始終堅持按規范要求開展工程觀測工作，積累了大量詳實的觀測資料，為2017年水庫安全鑒定為“一類壩”提供了充分的基礎數據，并在水利部開展的水庫大壩安全運行管理年報編制試點工作中得到高度肯定。為更好地開展水利工程規范化管理工作，需積極探索工程觀測的新方法、新技術、新標準，進一步提高工程觀測的精度和資料整編水平。