強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在拉西瓦水電站的應(yīng)用

李群莉

【摘要】拉西瓦水電站樞紐建筑物強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由強(qiáng)震測(cè)點(diǎn)、通信網(wǎng)絡(luò)、供電系統(tǒng)和接受處理系統(tǒng)組成。樞紐建筑物強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能監(jiān)測(cè)大壩結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地的地震反應(yīng)，可評(píng)估水工建筑物安全；為震后判定樞紐建筑物的安全性和修復(fù)提供基礎(chǔ)性技術(shù)資料。

【關(guān)鍵詞】拉西瓦水電站；強(qiáng)震監(jiān)測(cè)；Smart系統(tǒng)；應(yīng)用

引言

水電站大壩工程不僅屬生命線工程，而且是此生災(zāi)害源，特別是高壩水庫(kù)，一旦遭受地震破壞，發(fā)生潰壩，形成次生水災(zāi)，造成的損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地震直接造成的損失。因此，根據(jù)國(guó)家有關(guān)水庫(kù)大壩等重大建設(shè)工程應(yīng)當(dāng)設(shè)置強(qiáng)震監(jiān)測(cè)設(shè)施規(guī)定和《黃河拉西瓦水電站雙曲拱壩抗震安全分析與評(píng)價(jià)研究報(bào)告》及進(jìn)水塔靜、動(dòng)力計(jì)算成果，對(duì)拉西瓦拱壩及進(jìn)水塔布設(shè)強(qiáng)震測(cè)點(diǎn)，建立了拉西瓦水電站樞紐區(qū)建筑物強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其目的是為獲取更多水庫(kù)地震動(dòng)峰值加速度的定量數(shù)據(jù)資料，以及監(jiān)測(cè)天然地震及水庫(kù)誘發(fā)地震對(duì)拱壩的影響程度和大壩在地震作用下的反應(yīng)特征，快速做出大壩地震安全報(bào)警評(píng)估，同時(shí)也為壩址的輸入地震動(dòng)和壩體的地震反應(yīng)信息資料提供科學(xué)依據(jù)，這是驗(yàn)證大壩抗地震安全性能的評(píng)價(jià)重要步驟及方法之一。

1、工程概況

拉西瓦水電站是黃河上游龍青段的第二個(gè)梯級(jí)電站，位于青海省貴德縣與貴南縣交界的龍羊峽谷出口段。設(shè)計(jì)正常蓄水位2452.00m，總庫(kù)容10.56×108m3，總裝機(jī)容量4200MW，保證出力958.8MW，多年平均年發(fā)電量102.33×108kW·h，為黃河上規(guī)模最大的水電站。壩址區(qū)為花崗巖組成的“V”型河谷，樞紐建筑物為雙曲拱壩、壩身泄洪、進(jìn)水塔及全地下廠房。

主壩為對(duì)數(shù)螺旋線型變厚雙曲薄拱壩，左、右基本對(duì)稱布置，分為22個(gè)壩段，最大壩高250m，建基面高程2210.0m，壩頂高程2460.0m，壩頂中心線弧長(zhǎng)475.83m；壩頂厚度10m，拱冠底部最大厚度45m，厚高比0.18；拱端最大厚度50.157m，兩岸拱座采用半徑向布置。

拉西瓦樞紐區(qū)建筑物強(qiáng)震監(jiān)測(cè)布置圖，如圖1：

2、強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)采用珠海市泰德企業(yè)有限公司的Smart數(shù)字強(qiáng)震觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，它由一系列數(shù)字化、高精度、高性能和大動(dòng)態(tài)范圍的地震儀器、專用和其它設(shè)備以及Smart數(shù)字強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)處理軟件等組成。技術(shù)系統(tǒng)由強(qiáng)震測(cè)點(diǎn)、通信網(wǎng)絡(luò)、供電系統(tǒng)和接受處理系統(tǒng)組成，如圖2：

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括大壩及基礎(chǔ)、進(jìn)水口、兩岸邊坡等部位，24個(gè)為拱壩壩體結(jié)構(gòu)強(qiáng)震觀測(cè)測(cè)點(diǎn)，1個(gè)為壩肩巖體強(qiáng)震觀測(cè)測(cè)點(diǎn)，1個(gè)為進(jìn)水塔強(qiáng)震測(cè)點(diǎn)，1個(gè)為場(chǎng)區(qū)自由反應(yīng)測(cè)點(diǎn)，共布置27個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其中自由場(chǎng)點(diǎn)不受大壩振動(dòng)影響。強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）布設(shè)在PL4-2250垂線室內(nèi)。拱壩壩體強(qiáng)震監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置主要布置4個(gè)部位。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)

2460層和2405層測(cè)點(diǎn)由信號(hào)線串聯(lián)分別經(jīng)過左右豎井到中心信號(hào)線、其它層測(cè)點(diǎn)經(jīng)過垂線室穿管到中心信號(hào)線，最后引至中心。

2.3供電系統(tǒng)

供電系統(tǒng)從大壩及基礎(chǔ)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)管理站內(nèi)的電源系統(tǒng)引出，對(duì)強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一供電。

2.4 設(shè)備配備

主要設(shè)備有TAG-33M型一體化流動(dòng)地震儀、TCC-324CU 通訊控制器、GPS鐘、GPS信號(hào)增強(qiáng)儀、光端機(jī)、凈化電源、GPS天線系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、強(qiáng)震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理工控機(jī)和分線器等，TAG-33M型一體化流動(dòng)地震儀安裝在儀器墩上，GPS天線安裝在拱壩頂。

TCC-324CU 通訊控制器能夠給采集器提供外置蓄電池供電，也實(shí)現(xiàn)了GPS信號(hào)的遠(yuǎn)距離授時(shí)，同時(shí)，它還能解決串口數(shù)據(jù)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸問題。

2.5 接受處理系統(tǒng)

中心接受處理系統(tǒng)采用Smart強(qiáng)震觀測(cè)處理軟件系統(tǒng)，主要包括地震數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、地震數(shù)據(jù)處理和其它的一些必要的組件。系統(tǒng)主要功能：

實(shí)時(shí)采樣、連續(xù)記錄：對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的波形，系統(tǒng)能以數(shù)字記錄的方式完整地保存至磁盤等介質(zhì)上，能夠連續(xù)不間斷地存儲(chǔ)當(dāng)前360小時(shí)（15天）以上的地動(dòng)數(shù)據(jù)，并允許用戶隨時(shí)對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行追溯和查詢。

事件觸發(fā)：系統(tǒng)能夠自動(dòng)判定記錄到的數(shù)據(jù)是否滿足觸發(fā)條件；若滿足，則觸發(fā)存盤、報(bào)警并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理。

數(shù)據(jù)處理：系統(tǒng)通過圖形及交互界面的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和處理，并得到結(jié)果。

數(shù)據(jù)傳輸：系統(tǒng)具備串行口、并行口、MODEM和網(wǎng)絡(luò)通信的能力，可將記錄到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器中，也可通過MODEM實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。

目前在后方辦公電腦上安裝了鏈接軟件，可以直接登錄遠(yuǎn)程監(jiān)控檢查系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、事件文件和路徑文件并下載相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。

2.6 系統(tǒng)調(diào)試

（1）系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，采取人工觸發(fā)即爆破的方式對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

安裝完畢調(diào)試后，記錄了一次地震反應(yīng)。數(shù)據(jù)如表2：

3、結(jié)束語

拉西瓦水電站樞紐建筑物強(qiáng)震系統(tǒng)能實(shí)時(shí)接收、狀態(tài)監(jiān)視，可以在強(qiáng)震發(fā)生后自動(dòng)獲取強(qiáng)震動(dòng)加速度記錄，記錄不同部位的地震反應(yīng)過程，研究建筑物結(jié)構(gòu)和場(chǎng)地條件對(duì)地震動(dòng)的影響、確定地震動(dòng)衰減規(guī)律，為震后判定建筑物的安全性和修復(fù)提供基礎(chǔ)性技術(shù)參數(shù)，為同類型建筑物的抗震設(shè)計(jì)和相關(guān)地震工程的發(fā)展提供指導(dǎo)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]許光 蘇克忠 郭永剛等，國(guó)內(nèi)水工建筑物強(qiáng)震安全監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)展，水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2012.36（2）

[2]中華人民共和國(guó)水利部.SL203-97水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范【S】.北京：中國(guó)水利水電出版社，1997