杜 君，王忠武

（五大連池市山口水電站管理處，黑龍江五大連池 164500）

1 概況

桃山水庫(kù)大壩由主壩、副壩、溢洪道等主要建筑物組成。由于在水庫(kù)一期工程中，大壩及溢洪道沒(méi)有任何安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施。因此在二期工程設(shè)計(jì)中，桃山水庫(kù)大壩自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是構(gòu)成桃山綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的一項(xiàng)重要組成部分。

2 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)介紹

工程安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)是集工程建筑物（構(gòu)筑物）、傳感器、多功能采集設(shè)備（MCU）、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信技術(shù)于一體的系統(tǒng)工程。工程監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)站（運(yùn)行遙測(cè)監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)處理及管理等軟件）、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、傳輸介質(zhì)3個(gè)部分組成。

2.2 系統(tǒng)構(gòu)成及配置

桃山水庫(kù)大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用分層分布式（集散式）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)現(xiàn)地層包括數(shù)據(jù)測(cè)控單元（MCU），現(xiàn)地單元的所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由總線上傳至監(jiān)控主機(jī)（上位系統(tǒng)）集中分析管理。

MCU是整個(gè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。該裝置采用完全模塊化結(jié)構(gòu)，多CPU并列運(yùn)行;整個(gè)單元由數(shù)據(jù)采集智能模塊、通信模塊、電源模塊和防雷模塊等組成，采集智能模塊均獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。

選用進(jìn)口 PIV2.4G工控機(jī) 1臺(tái)，內(nèi)存 256MB/硬盤40GB，配有10/100M以太網(wǎng)卡、多串口通訊卡及MODEM等。監(jiān)控主機(jī)設(shè)在水庫(kù)管理處（監(jiān)測(cè)中心）。

根據(jù)儀器類型，滲壓計(jì)（振弦式壓力傳感器）及量水堰滲流量?jī)x由四芯屏蔽水工電纜引出，接入MCU數(shù)據(jù)測(cè)控單元中。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及管理運(yùn)行要求，在大壩各個(gè)斷面處及溢洪道各設(shè)1個(gè)MCU。各測(cè)控單元通過(guò)雙絞線（RS485接口）及與監(jiān)控主機(jī)相聯(lián)，從而形成桃山水庫(kù)的安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

大壩安全監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)是整個(gè)大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靈魂和中樞，它擔(dān)負(fù)著自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程服務(wù)、系統(tǒng)管理、文檔管理、數(shù)據(jù)管理、圖形制作、測(cè)值預(yù)報(bào)、報(bào)表制作、離線分析等大壩安全日常管理工作。

3 自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)桃山水庫(kù)工程大壩的型式、規(guī)模、工程等級(jí)及地形、地質(zhì)條件和地理環(huán)境等因素，選取主壩壩基滲流壓力、溢洪道堰基滲流壓力（揚(yáng)壓力）及主壩滲流量作為系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案

根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，在大壩上選取典型斷面，每個(gè)斷面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置壩基滲流壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在溢洪道閘室前后、兩側(cè)布置滲壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用來(lái)監(jiān)測(cè)溢洪道泄槽地板的揚(yáng)壓力。

設(shè)置于主壩后排水溝出口直線段布置一個(gè)三角堰，監(jiān)測(cè)排水溝內(nèi)水位變化。

5 監(jiān)測(cè)設(shè)備方式的安裝

5.1 滲壓計(jì)

大壩主體為黏土心墻堆石壩，為二期工程施工，二期心墻為斜墻，因此一部分滲壓監(jiān)測(cè)線穿過(guò)黏土心墻，如果采用穿管埋設(shè)的安裝方式勢(shì)必會(huì)對(duì)防滲體的防滲效果造成較大的影響。桃山大壩二期為壩體主體加高工程，二期工程完成后，最大壩高只有24 m，并且由于一期大壩已經(jīng)運(yùn)行多年，壩體、壩基沉降基本穩(wěn)定，壩體的加高對(duì)壩基的沉降影響很微小。這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)都位于大壩壩基處，沉降微小不顯著，可以考慮將滲壓計(jì)埋設(shè)至壩基處，并將滲壓計(jì)的基準(zhǔn)高程確定為相應(yīng)安裝處的高程。因此設(shè)計(jì)中考慮在這部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝上采用鉆孔埋入式安裝，監(jiān)測(cè)設(shè)備采用每孔2只滲壓計(jì)（一對(duì)一備份），在鉆孔安裝時(shí)確定各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確基準(zhǔn)高程，設(shè)備設(shè)置完成后對(duì)鉆孔用膨脹丸和心墻料進(jìn)行填充，保證心墻的防滲效果。監(jiān)測(cè)電纜在壩體表面碎石護(hù)坡下埋設(shè)至MCU處，電纜需穿鋼管保護(hù)。

在壩后不穿過(guò)黏土心墻的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用鉆孔穿管埋設(shè)的安裝方式。滲壓計(jì)安裝于滲壓監(jiān)測(cè)管中，監(jiān)測(cè)電纜固定于監(jiān)測(cè)管管口處以滲壓管管口高程為基準(zhǔn)高程。監(jiān)測(cè)電纜在壩體表面碎石護(hù)坡下埋設(shè)至MCU處，電纜需穿鋼管保護(hù)。

在溢洪道閘室前后、兩側(cè)布置滲壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用來(lái)監(jiān)測(cè)溢洪道泄槽底板的揚(yáng)壓力。采用鉆孔穿管埋設(shè)的安裝方式。滲壓計(jì)安裝于滲壓監(jiān)測(cè)管中，監(jiān)測(cè)電纜固定于監(jiān)測(cè)管管口處，以滲壓管管口高程為基準(zhǔn)高程。

5.2 量水堰計(jì)

設(shè)置于主壩后排水溝出口直線段布置一個(gè)三角堰，并選用量水堰計(jì)安裝于三角堰以上2 m處排水溝出口直線段水流穩(wěn)定處，監(jiān)測(cè)排水溝內(nèi)水位變化。監(jiān)測(cè)電纜在壩體表面碎石護(hù)坡下埋設(shè)至MCU4處，電纜需穿鋼管保護(hù)。

5.3 MCU數(shù)據(jù)測(cè)控單元

大壩設(shè)置典型斷面，每個(gè)斷面布置1個(gè)MCU數(shù)據(jù)測(cè)控單元，采集存儲(chǔ)并上傳相應(yīng)監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)。

溢洪道布置1個(gè)MCU數(shù)據(jù)測(cè)控單元，采集存儲(chǔ)并上傳溢洪道處監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)。