李群莉
【摘要】拉西瓦水電站樞紐建筑物強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)由強(qiáng)震測點(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)測系統(tǒng)能監(jiān)測大壩結(jié)構(gòu)和場地的地震反應(yīng),可評估水工建筑物安全;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;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,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)國家有關(guān)水庫大壩等重大建設(shè)工程應(yīng)當(dāng)設(shè)置強(qiáng)震監(jiān)測設(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價(jià)研究報(bào)告》及進(jìn)水塔靜、動(dòng)力計(jì)算成果,對拉西瓦拱壩及進(jìn)水塔布設(shè)強(qiáng)震測點(diǎn),建立了拉西瓦水電站樞紐區(qū)建筑物強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)。其目的是為獲取更多水庫地震動(dòng)峰值加速度的定量數(shù)據(jù)資料,以及監(jiān)測天然地震及水庫誘發(fā)地震對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。
主壩為對數(shù)螺旋線型變厚雙曲薄拱壩,左、右基本對稱布置,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)測布置圖,如圖1:
2、強(qiáng)震監(jiān)測系統(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)震觀測系統(tǒng)進(jìn)行觀測,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)震觀測臺(tái)網(wǎng)處理軟件等組成。技術(shù)系統(tǒng)由強(qiáng)震測點(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 測點(diǎn)布置
強(qiáng)震監(jiān)測系統(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)震觀測測點(diǎn),1個(gè)為壩肩巖體強(qiáng)震觀測測點(diǎn),1個(gè)為進(jìn)水塔強(qiáng)震測點(diǎn),1個(gè)為場區(qū)自由反應(yīng)測點(diǎn),共布置27個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。其中自由場點(diǎn)不受大壩振動(dòng)影響。強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)觀測中心(以下簡稱“中心”)布設(shè)在PL4-2250垂線室內(nèi)。拱壩壩體強(qiáng)震監(jiān)測測點(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)測子系統(tǒng)管理站內(nèi)的電源系統(tǒng)引出,對強(qiáng)震監(jiān)測系統(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)即爆破的方式對各測點(diǎn)進(jìn)行測試。
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)和場地條件對地震動(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,國內(nèi)水工建筑物強(qiáng)震安全監(jiān)測技術(shù)進(jìn)展,水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測,2012.36(2)
[2]中華人民共和國水利部.SL203-97水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范【S】.北京:中國水利水電出版社,1997