孔慶梅

（黃河電力測(cè)試科技工程有限公司，青海 西寧 810003）

0 引言

公伯峽水電站位于青海省循化、化隆兩縣交界的黃河干流上，是黃河上游龍羊峽至青銅峽段規(guī)劃的第四個(gè)大型梯級(jí)水電站。電站總裝機(jī)容量為1 500 MW，水庫(kù)正常蓄水位2 005.00 m，總庫(kù)容為6.2億m3，具有日調(diào)節(jié)性能。電站以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、供水等綜合功能。本工程樞紐主要包括鋼筋混凝土面板堆石壩、右岸引水發(fā)電系統(tǒng)、左右岸泄洪洞及左岸溢洪道、兩岸灌溉取水口等。圖1為樞紐工程下游側(cè)全貌。

圖1 樞紐工程建筑物下游側(cè)全貌Fig.1 Picture of the downstream side of the structures

工程于2001年8月8日正式開(kāi)工，2002年3月實(shí)現(xiàn)截流，2004年2月面板堆石壩填筑至設(shè)計(jì)高程，2004年8月8日水庫(kù)開(kāi)始下閘蓄水，2004年8月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2006年6月最后一臺(tái)機(jī)發(fā)電，工程基本竣工。

1 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置

1.1 系統(tǒng)布置原則

本工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以“注重實(shí)用、有效、簡(jiǎn)單易行”為原則，選擇典型斷面和地質(zhì)條件復(fù)雜部位作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，盡可能采用多種觀測(cè)手段，做到監(jiān)測(cè)資料相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，全面系統(tǒng)地監(jiān)控建筑物的運(yùn)行性態(tài)。

1.2 系統(tǒng)組成及功能

本工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由面板堆石壩堆石體的內(nèi)、外部變形（包括水平和垂直方向）、堆石體應(yīng)力、壩基和壩體滲壓、滲漏量、面板變形和應(yīng)力應(yīng)變、面板與趾板（高趾墻）接縫變化、面板豎縫變形等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目組成。

（1）壩面垂直、水平位移監(jiān)測(cè)

為監(jiān)測(cè)面板堆石壩壩面垂直、水平位移，在壩頂和下游護(hù)坡上按測(cè)點(diǎn)間距50 m網(wǎng)狀布設(shè)33個(gè)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的工作基點(diǎn)和水準(zhǔn)基點(diǎn)，采用極坐標(biāo)法和水準(zhǔn)測(cè)量法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，水平位移測(cè)點(diǎn)與垂直位移測(cè)點(diǎn)共用一個(gè)觀測(cè)墩。

（2）壩體內(nèi)部垂直、水平位移監(jiān)測(cè)

為監(jiān)測(cè)壩體內(nèi)部垂直、水平位移，根據(jù)河谷地形及壩體特征，選擇3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面（壩左0+075.00 m、壩左 0+130.00 m 及壩左 0+230.00 m），分別在高程1 980.00 m、1 950.00 m 和 1 920.00 m 布置 6 套水管式沉降儀和引張線式水平位移計(jì)，每套水管式沉降儀、引張線式水平位移計(jì)分別引至下游坡嵌入式監(jiān)測(cè)室內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)室頂部外墻體上設(shè)外部變形觀測(cè)墩，以便獲取壩內(nèi)各測(cè)點(diǎn)絕對(duì)位移量。

在壩左0+140.00 m斷面的壩上0+015.00 m和壩下0+015.00 m布置2套電磁式沉降儀，同時(shí)延伸至高程2 005.0 m （測(cè)線沿垂直方向每5 m設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)），以便與水管式沉降儀監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行對(duì)比分析。

為監(jiān)測(cè)擠壓擋墻、墊層料和過(guò)渡層之間的相對(duì)位移，布置了TS位移計(jì)；為監(jiān)測(cè)堆石體的應(yīng)力狀況，在擠壓擋墻下游側(cè)的過(guò)渡層中埋設(shè)了四向土壓力計(jì)組（豎直、平行面板、垂直面板、上下游方向）；在壩軸線上布置兩向土壓力計(jì)組（豎直、上下游方向）。

（3）面板變形（撓度）、應(yīng)力應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)

面板變形監(jiān)測(cè)：在壩左0+66.80 m、壩左0+114.80 m和壩左0+230.00 m斷面的面板順坡向分別布設(shè)固定式斜面測(cè)斜儀14支、15支和12支；在相應(yīng)的面板表面布設(shè)41支電平器進(jìn)行對(duì)比監(jiān)測(cè)。

應(yīng)力應(yīng)變和溫度監(jiān)測(cè)：采用三向應(yīng)變計(jì)組（26組）、無(wú)應(yīng)力計(jì)（26 支）、鋼筋計(jì)（42 支）及溫度計(jì)（7支）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分別布置在壩左0+075.00 m、壩左0+130.00 m、 壩左 0+230.00 m 及 0+300.00 m 斷面處，以期了解面板應(yīng)力應(yīng)變分布。

（4）接縫變形監(jiān)測(cè)

面板周邊縫變形監(jiān)測(cè)：根據(jù)兩岸地形及面板周邊縫的變形特性，沿周邊縫共布置17套三向測(cè)縫計(jì)進(jìn)行周邊縫開(kāi)合、沉降和剪切位移監(jiān)測(cè)。

面板接縫變形監(jiān)測(cè)：在面板張性縫、壓性縫及面板與防浪墻接縫處分別布置雙向測(cè)縫計(jì)27組，了解面板伸縮縫張性區(qū)和壓性區(qū)分布。

（5）兩岸高趾墻變形監(jiān)測(cè)

對(duì)高趾墻垂直施工縫進(jìn)行接縫灌漿，通過(guò)測(cè)縫計(jì)、溫度計(jì)監(jiān)測(cè)縫的開(kāi)度及混凝土內(nèi)部溫度變化規(guī)律，以確定接縫灌漿時(shí)段和灌漿后接縫工作性態(tài)。左岸高趾墻垂直位移采用靜力水準(zhǔn)法（與溢洪道基礎(chǔ)沉陷共用一套，其中高趾墻3個(gè)測(cè)點(diǎn)）監(jiān)測(cè)，右岸高趾墻垂直位移采用水準(zhǔn)測(cè)量法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，基點(diǎn)采用電站進(jìn)水口水準(zhǔn)基點(diǎn)。

（6）滲透壓力與滲流量監(jiān)測(cè)

滲透壓力監(jiān)測(cè)：根據(jù)滲流計(jì)算結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)情況，在壩左 0+075.00 m、壩左 0+130.00 m 及壩左0+230.00 m三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的壩基灌漿帷幕前后，沿壩基及壩體內(nèi)浸潤(rùn)線以下布置44支埋入式滲壓計(jì)，監(jiān)測(cè)壩基灌漿帷幕防滲效果、壩體內(nèi)孔隙水壓力及壩基滲流情況。

滲流量監(jiān)測(cè)：在壩體下游廠房尾水渠左邊墻上，布置監(jiān)測(cè)壩體滲漏量用的量水堰，堰頂高程為1 902.8 m。 當(dāng)樞紐泄洪下游水位高于 1 902.50 m時(shí)，不進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（7）地震監(jiān)測(cè)

在壩體下游壩面監(jiān)測(cè)室及兩岸布置強(qiáng)震監(jiān)測(cè)儀，監(jiān)測(cè)壩體的地震反應(yīng)情況。

（8）環(huán)境量監(jiān)測(cè)

在大壩上、下游各布置一套水尺來(lái)監(jiān)測(cè)上下游水位變化；在壩頂或兩岸建筑物上設(shè)置溫度、風(fēng)速監(jiān)測(cè)儀記錄氣溫、風(fēng)速的變化。

（9）壩址區(qū)平面變形控制網(wǎng)

壩址區(qū)平面控制網(wǎng)為一等永久變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，全網(wǎng)由16個(gè)點(diǎn)構(gòu)成70個(gè)方向、35條測(cè)邊，其控制精度滿足一等平面控制網(wǎng)要求。

（10）壩址區(qū)高程控制網(wǎng)

壩址區(qū)高程控制網(wǎng)采用國(guó)家一等精密水準(zhǔn)法施測(cè)。Ⅰ等水準(zhǔn)點(diǎn)共26點(diǎn)，網(wǎng)路線全長(zhǎng)24.2 km，該網(wǎng)起測(cè)點(diǎn)為水準(zhǔn)基點(diǎn)組，位于壩下游約3.6 km處。

2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成

除面板撓度變形和堆石體內(nèi)部垂直、水平位移測(cè)點(diǎn)、壩體表面變形測(cè)點(diǎn)未接入自動(dòng)化外，其余項(xiàng)目均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用南瑞公司DAMS-IV型智能分布式系統(tǒng)，軟件采用南瑞公司最新的DSIMS 4.0大壩安全信息管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要由數(shù)據(jù)采集單元DAU、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)三部分組成。

混凝土面板堆石壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)共設(shè)置了智能型數(shù)據(jù)采集單元（DAU2000）28臺(tái)，內(nèi)置各類NDA智能數(shù)據(jù)采集模塊50個(gè)，共計(jì)接入差阻式儀器178支、振弦式儀器83支、三向測(cè)縫計(jì)16支、兩向測(cè)縫計(jì)22支、測(cè)斜儀41支、TS位移計(jì)12支。

2.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)及運(yùn)行情況

自動(dòng)化系統(tǒng)于2007年5月20日完成現(xiàn)場(chǎng)所有安裝調(diào)試工作，2007年6月10日通過(guò)預(yù)驗(yàn)收。在1年多的試運(yùn)行期間，大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)性、穩(wěn)定性較好，通過(guò)與人工對(duì)比分析，能夠真實(shí)反映壩體的變化規(guī)律。2008年11月26日，系統(tǒng)通過(guò)終驗(yàn)收投入運(yùn)行，截至2009年8月，大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用人工監(jiān)測(cè)手段，部分采用半自動(dòng)化監(jiān)測(cè)手段，部分采用人工與自動(dòng)化對(duì)比監(jiān)測(cè)手段，幾種手段監(jiān)測(cè)資料經(jīng)過(guò)計(jì)算、校核、審核后及時(shí)錄入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，及時(shí)對(duì)比分析，評(píng)價(jià)其運(yùn)行性態(tài)。

在施工期，鋼筋混凝土面板堆石壩安全監(jiān)測(cè)由黃河水電公司工程建設(shè)分公司管理，由施工單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)；蓄水期安全監(jiān)測(cè)移交公伯峽發(fā)電分公司進(jìn)行管理，同時(shí)由公伯峽發(fā)電分公司委托黃河電力測(cè)試科技工程有限公司進(jìn)行監(jiān)測(cè)和管理。

日常管理中，系統(tǒng)管理人員每周對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次巡回檢查，每月進(jìn)行一次維護(hù)，及時(shí)全面掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況，每年進(jìn)行一次專業(yè)維護(hù)，使其發(fā)揮最大的作用。

4 監(jiān)測(cè)信息管理

公伯峽水電站大壩安全監(jiān)測(cè)信息管理于2008年11月納入黃河水電公司大壩安全信息管理分系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多壩統(tǒng)一管理模式，并向電監(jiān)會(huì)大壩中心實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)直報(bào)信息。

根據(jù)國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)《水電站大壩運(yùn)行安全信息報(bào)送辦法》（電監(jiān)安全〔2006〕38號(hào)）和《水電站大壩運(yùn)行安全信息化建設(shè)規(guī)劃》（電監(jiān)安全〔2006〕47號(hào)）要求，為適應(yīng)監(jiān)測(cè)信息多壩統(tǒng)一管理的現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展的需求，黃河水電公司建立了黃河水電公司大壩安全信息管理分系統(tǒng)。

系統(tǒng)于2007年開(kāi)始一期建設(shè)，2009年底完成三期建設(shè)，實(shí)現(xiàn)龍羊峽、李家峽、公伯峽、蘇只、八盤(pán)峽、鹽鍋峽、青銅峽等水電站安全監(jiān)測(cè)信息統(tǒng)一管理，監(jiān)測(cè)資料統(tǒng)一分析、統(tǒng)一處理、統(tǒng)一報(bào)送，使各水電站大壩安全運(yùn)行信息管理和報(bào)送工作更加規(guī)范化、制度化和標(biāo)準(zhǔn)化。規(guī)劃中后期將在建的班多、拉西瓦、積石峽等水電站安全監(jiān)測(cè)信息管理也納入黃河水電公司大壩安全信息管理分系統(tǒng)中。

黃河水電公司大壩安全信息管理系統(tǒng)分系統(tǒng)由西寧大壩信息中心、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站、報(bào)送客戶、瀏覽用戶、離線分析客戶和傳輸系統(tǒng)六部分組成。

公伯峽水電站現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)大壩安全信息采集、錄入、存儲(chǔ)管理，并向中心站上傳監(jiān)測(cè)信息。中心站是大壩安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)的樞紐，實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測(cè)資料集中管理、分析大壩運(yùn)行規(guī)律、做出安全性評(píng)價(jià)，并進(jìn)行水工觀測(cè)報(bào)表制作，為瀏覽用戶提供資料信息瀏覽、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)下載，為離線客戶提供數(shù)據(jù)下載，對(duì)監(jiān)測(cè)成果報(bào)表進(jìn)行審批和意見(jiàn)簽署等信息服務(wù)。中心站按照設(shè)定功能將相關(guān)重要監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到電監(jiān)會(huì)大壩中心。各級(jí)管理人員按系統(tǒng)中設(shè)置的相應(yīng)訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行校核、審批及信息的查詢工作，主要領(lǐng)導(dǎo)和主要工作人員可進(jìn)行原始資料信息瀏覽和相應(yīng)數(shù)據(jù)的下載，同時(shí)可以簽署意見(jiàn)，簽署的意見(jiàn)可返回到數(shù)據(jù)庫(kù)中，作為原始資料進(jìn)行保存，以備今后查詢。離線分析客戶軟件其主要功能為：客戶拷貝數(shù)據(jù)到本地機(jī)，在離線狀態(tài)下，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析、繪圖、繪制過(guò)程線，查看測(cè)點(diǎn)信息，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定期更新。信息傳輸系統(tǒng)主要用于中心站和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站之間的數(shù)據(jù)傳輸，中心站向電監(jiān)會(huì)大壩中心的數(shù)據(jù)報(bào)送為瀏覽用戶提供大壩安全監(jiān)測(cè)信息傳輸通道。

5 系統(tǒng)運(yùn)行狀況及存在的問(wèn)題

公伯峽面板堆石壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共布設(shè)儀器設(shè)施505支（組、臺(tái)、套），隨主體工程施工進(jìn)度先后實(shí)施完成，并及時(shí)投入觀測(cè)，滿足了施工期、蓄水期和運(yùn)行期的監(jiān)測(cè)需要。2006年9月，電監(jiān)會(huì)大壩中心和黃河電力測(cè)試科技公司對(duì)公伯峽面板堆石壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行鑒定評(píng)價(jià)，對(duì)已壞的內(nèi)部埋設(shè)儀器做了停測(cè)封存、報(bào)廢處理。

截至2009年8月，人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除3支鋼筋計(jì)、9支土壓力計(jì)、4支滲壓計(jì)、6支測(cè)縫計(jì)、23支電平器、3支水管式沉降儀、1組電磁沉降儀損壞及15個(gè)壩頂平面變形點(diǎn)因基準(zhǔn)點(diǎn)破壞無(wú)法觀測(cè)外，其他測(cè)點(diǎn)運(yùn)行正常，測(cè)值穩(wěn)定。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自2007年5月安裝后，運(yùn)行穩(wěn)定。大壩安全信息管理系統(tǒng)自2008年11月建立以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，發(fā)揮了應(yīng)有的作用。

6 結(jié)語(yǔ)

為及時(shí)客觀地掌握大壩的安全運(yùn)行性態(tài)，在公伯峽混凝土面板堆石壩選擇了典型監(jiān)測(cè)斷面和重點(diǎn)部位布設(shè)了變形、滲流、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、接縫等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，形成了一套完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。為了提高大壩安全管理水平，將安全監(jiān)測(cè)信息管理納入到黃河上游梯級(jí)電站大壩安全信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多壩統(tǒng)一管理，資料統(tǒng)一分析處理，合理配置了人力資源，充分發(fā)揮了專業(yè)公司優(yōu)勢(shì)，集中優(yōu)勢(shì)技術(shù)力量進(jìn)行大壩安全研究，為大壩安全運(yùn)行提供技術(shù)保障，也為流域水電多壩管理工作提供借鑒，是一種新型的管理模式。

[1]中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黃河公伯峽水電站樞紐工程竣工安全鑒定設(shè)計(jì)自檢報(bào)告[R].2006.

[2]南京南瑞公司.黃河公伯峽水電站自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)竣工報(bào)告[R].2007.

[3]黃河電力測(cè)試科技工程有限公司.黃河水電公司大壩安全監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施方案[R].2008.