金 慧

（山西省漳澤水庫管理局 山西長治 046021）

1 工程概況

漳澤水庫初期大壩監(jiān)測項目有：大壩垂直位移監(jiān)測、壩基滲壓監(jiān)測和壩體滲流量監(jiān)測、壩體滲流浸潤線監(jiān)測。1989年至1995年進行除險加固改造，改建后，大壩安全監(jiān)測包括變形監(jiān)測和滲流監(jiān)測兩個部分。大壩全長2 514 m，最大壩高22.5 m；溢洪道位于大壩壩軸樁號0+078處，總長304 m，設計最大泄量2 100 m3/s。泄洪洞位于大壩壩軸樁號0+800處，為壩下埋管式，全長97 m，控制最大泄量90 m3/s。取水建筑物包括溢洪道東裹頭的史迴灌區(qū)取水洞和大壩壩軸樁號2+288處的七一灌區(qū)取水洞，最大取水量2 m3/s。

2 變形監(jiān)測設施及現(xiàn)狀

2.1 主壩垂直位移監(jiān)測設施

1）表面垂直位移

平行壩軸線布設4個縱向斷面，垂直壩軸線布設7個橫斷面。

4條縱向斷面分別為P1測線、P2測線、P3測線、P4測線。P1測線位于縱向0-15.9 m，原壩頂，現(xiàn)上游壩坡處；P2測線位于縱向0-2.85 m，壩頂上游側處；P3測線位于縱向0+2.89 m，壩頂下游側處；P4位于0+13.5 m，下游壩坡上。

7 個橫斷面分別為 1、2、3、4、5、6、7。其樁號分別位于 0+200、0+300、0+400、0+500、0+600、0+700、0+800。監(jiān)測斷面間距為100.0 m。如圖1。

表面垂直位移測點呈網狀布置，除P4與“1”交叉點外，其他縱向監(jiān)測斷面與橫向監(jiān)測斷面的交叉點上均布設垂直位移測點，共計27個測點。其中位于樁號0+300、0+500、0+700的監(jiān)測點為2008年新增測點。采用精密水準測量法進行觀測，但觀測由于受人員及條件的限制，精度不高，數(shù)據(jù)采集不及時，對大壩安全運行會造成相應的影響。

圖1 主壩垂直位移監(jiān)測設施平面布置圖

2）壩體內部水平位移

在主壩的0+302、0+602斷面的壩軸線下游3 m和13.5 m處，安設了4根壩內分層水平位移測斜管，采用伺服加速度計式測斜儀進行觀測。2000年后，由于變形淤積等原因測斜管無法正常使用，已停止觀測。

2.2 副壩豎向位移監(jiān)測設施

1）表面垂直位移

平行壩軸線方向布設4個縱向斷面，縱斷面樁號與主壩相同，分別為0-15.9 m、0-2.85 m、0+2.89 m和0+13.5 m；沿垂直壩軸線方向，從0+900 m至2+200 m按100 m間距布設14個觀測橫斷面。如圖2。

圖2 副壩垂直位移監(jiān)測設施平面布置圖

在縱橫斷面交叉點上布置垂直位移觀測點，共計56個。同樣采用精密水準測量法進行觀測。

2）壩體內水平位移

在副壩0+902、1+302斷面的壩軸線下游3 m和13.5 m處，安設了4根壩內分層水平位移測管，采用伺服加速度計式測斜儀進行壩內水平位移觀測。2000年后，由于變形淤積等原因，測斜管無法正常使用，已停止觀測。

2.3 溢洪道監(jiān)測設施

無變形觀測設施。

2.4 泄水洞監(jiān)測設施

泄水洞底板共布置38個垂直位移觀測點，其中東西兩側各19個測點。

2.5 輸水洞監(jiān)測設施

無變形觀測設施。

2.6 變形觀測設施現(xiàn)狀

大壩表面變形應包括垂直位移和水平位移。目前，僅有垂直位移監(jiān)測。據(jù)統(tǒng)計，主壩、副壩及泄水洞共布設了121個垂直位移標點。垂直位移校核基點為大沽高程系統(tǒng)國家三等高程點。觀測采用精密水準法，雖取得較長序列測值，但耗時費力，不能滿足現(xiàn)代大壩管理的要求。

壩體內部變形僅在4個斷面布設水平位移監(jiān)測裝置（測斜管），缺乏壩體內垂直位移監(jiān)測手段，且4根測斜管由于變形淤積等原因，無法正常使用，已停止觀測。

變形監(jiān)測設施現(xiàn)狀及運行情況統(tǒng)計見表1。

表1 變形監(jiān)測設施現(xiàn)狀及運行情況統(tǒng)計表

按照《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（SL551-2012）要求，從內容來看，表面水平位移監(jiān)測設施，內部垂直位移監(jiān)測設施缺失；從設施現(xiàn)狀看，用于監(jiān)測壩體內部水平位移監(jiān)測測斜管已損壞亟待重建；從監(jiān)測設施布置來看，混凝土與土壩接縫處監(jiān)測設置較少，混凝土建筑物上監(jiān)測設置較少，致使變形監(jiān)測成果不能全面反映整個工程的運行狀態(tài)；從觀測方法來看，大壩表面垂直位移采用精密水準法，測次少，耗時費力，自動化程度差。

3 工程實施的必要性

3.1 變形自動化監(jiān)測概述

變形監(jiān)測是反映大壩運行性態(tài)最直觀的一種監(jiān)測方式，因此變形監(jiān)測項目列為大壩安全監(jiān)測的首選監(jiān)測項目。根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（SL551-2012）要求，表面變形監(jiān)測內容包括壩面的垂直位移和水平位移。漳澤水庫表面變形監(jiān)測內容僅含垂直位移，且無相關控制網點，不能滿足規(guī)范要求。

目前變形常規(guī)監(jiān)測方法主要包括視準線法、水準法、激光準直法和引張線法等，均為人工觀測。利用全站儀、水準儀等進行的傳統(tǒng)人工變形監(jiān)測主要由具有一定專業(yè)知識和技能的人員擔當，通過定期的測取各種觀測值獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，再通過一定的后期方法進行后處理，并對處理結果進行人工分析。監(jiān)測工作量大，受天氣、人、現(xiàn)場條件等許多因素的影響，存在人為誤差（如架站、儀高量取、對中誤差、操作失誤），且監(jiān)測效率低下。同時，由于人工監(jiān)測不能實時獲取監(jiān)測對象的變形數(shù)據(jù)，難以及時掌握工程的各項安全技術指標和安全隱患，這些都影響安全監(jiān)測工程的質量。

傳統(tǒng)人工監(jiān)測面臨的困擾：

1）高風險：人員所處的環(huán)境本就屬于地質災害易發(fā)區(qū)，安全難以得到保障；

2）高成本：隨著經濟水平發(fā)展，國內用工費用逐步增加，長期監(jiān)測等于長期投入，難以維系；

3）低效率：人工監(jiān)測的頻次低，監(jiān)測內容增多會愈發(fā)明顯；

4）低時效：人工監(jiān)測存在后處理環(huán)節(jié)，測試數(shù)據(jù)難以真實反映當前監(jiān)測對象的安全狀態(tài)；

5）低精度：難以消除人為因素產生的誤差。

隨著測量技術、傳感技術、通信技術等的快速發(fā)展，自動化變形監(jiān)測技術的出現(xiàn)很好地解決了目前傳統(tǒng)人工監(jiān)測中的不足。在彌補傳統(tǒng)人工監(jiān)測的缺點時，自動化變形監(jiān)測以其突出的優(yōu)勢逐漸替代傳統(tǒng)人工監(jiān)測，已經成為安全監(jiān)測領取的新趨勢。

自動化變形監(jiān)測帶來的優(yōu)勢：

1）零風險：通過傳感設備智能化感知結構物健康信息，無需人員身處險境；

2）低成本：一次性投入，就可以進行長期監(jiān)測，無需配備過多人員；

3）高效率：獲取監(jiān)測信息豐富，可7×24 h不間斷監(jiān)測；

4）高時效：監(jiān)測數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網快速傳輸，監(jiān)測平臺實時處理，真實反映監(jiān)測對象的最新健康狀態(tài)；

5）高精度：消除人為因素產生的誤差，提高監(jiān)測精度。

傳統(tǒng)人工監(jiān)測與自動化在線監(jiān)測的各項特性對比見表2。

綜上所述，實施外部變形監(jiān)測自動化勢在必行。

4 結論

目前，漳澤水庫變形監(jiān)測設施的設置和觀測頻次不滿足現(xiàn)行大壩監(jiān)測技術規(guī)范要求，表面垂直位移監(jiān)測采用精密水準法觀測，對人員技術要求較高，受外界環(huán)境影響較大，難以保證精度和質量，而壩體內部分層水平位移監(jiān)測設施損壞，造成停測多年，因此，為及時掌握和監(jiān)控大壩工作狀態(tài)，應當建立健全完好的監(jiān)測系統(tǒng)和設施，開展有效的監(jiān)測。

表2 傳統(tǒng)人工監(jiān)測與自動化在線監(jiān)測的對比