張 璇，郭 巍

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧 撫順113007)

1 工程概況

葫蘆島市是以石油化工為龍頭，以冶金、建材、機械、造船等為支柱的門類齊全工業(yè)體系，是國家重要工業(yè)基地之一。

青山水庫下游有京哈鐵路、公路及綏中縣城等。水庫設(shè)計總庫容為6.61億m3。

水庫是六股河流域的控制工程，工程位于六股河干流中游，是一座以防洪、城市供水為主，兼顧改善城區(qū)和六股河流域下游生態(tài)環(huán)境等綜合利用的大(2)型水利工程，是實現(xiàn)葫蘆島地區(qū)水資源合理配置的跨流域調(diào)水工程。

水庫樞紐工程主要建筑物包括主壩、副壩、溢洪道等，主要建筑物的級別均為2級。

工程建成后，2020年水平年可向葫蘆島市供水17.10萬t/d，可將綏中縣城的防洪標準提高到50 a一遇，六股河流域下游兩岸農(nóng)田的防洪標準由不足10 a一遇提高到20 a一遇，并改善了六股河流域下游枯水期及葫蘆島市的生態(tài)環(huán)境，工程建設(shè)將為葫蘆島地區(qū)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，提供有力支持。

2 監(jiān)測設(shè)計依據(jù)與監(jiān)測項目

2.1 監(jiān)測設(shè)計依據(jù)

《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》［1］SL60—94、《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》［2］(SL169—96)、《水閘設(shè)計規(guī)范》［3］(SL265—2001)、《溢洪道設(shè)計規(guī)范》［4］(SL253—2000)、《混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》［5］(SDJ336—89)、《國家一、二、三等水準測量規(guī)范》(GB12897—91)。

2.2 監(jiān)測項目

監(jiān)測項目包括變形監(jiān)測、滲流量與滲壓監(jiān)測、庫區(qū)泥沙淤積監(jiān)測、上下游水位監(jiān)測、流量監(jiān)測、沖刷監(jiān)測。

3 主壩監(jiān)測設(shè)計

青山水庫主壩為黏土心墻砂礫石壩，屬2級建筑物。為了監(jiān)測大壩安全運行，根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(SL60－94)》的要求，對主壩設(shè)以下監(jiān)測項目。

3.1 變形監(jiān)測

3.1.1 水平位移監(jiān)測

3.1.1.1 水平位移監(jiān)測網(wǎng)的建立

在主壩左、右端各建立1個工作基點和2個校核基點，組成四邊形水平位移控制網(wǎng)。用全站儀進行基點的水平坐標定位。監(jiān)測網(wǎng)由主壩兩端的工作基點及壩上19個水平位移監(jiān)測點組成。

3.1.1.2 水平位移監(jiān)測方法

將全站儀布設(shè)在某工作基點上，以另一個工作基點為后視方向，儀器按各測點的初始坐標自動尋找目標點，自動進行下一個點的監(jiān)測及記錄，采集的數(shù)據(jù)可隨后在計算中心進行后處理從而得到各點的水平位移量［6］。

3.1.2 垂直位移監(jiān)測

3.1.2.1 垂直位移監(jiān)測網(wǎng)的建立

垂直位移監(jiān)測采用三級點位，兩級控制的方法。三級點位即設(shè)置水準基點、起測基點、垂直位移標點3種測點。兩級控制既由水準基點校測起測基點，由起測基點監(jiān)測垂直位移標點。

垂直位移控制網(wǎng)是由主壩左、右兩岸在地基形變范圍以外設(shè)置的水準基點及兩壩頭的起測基點組成。垂直位移監(jiān)測網(wǎng)是由起測基點與壩上位移監(jiān)測點組成。水準基點以三點為一組，布置成邊長為50 m的等邊三角形。起測基點的引測、校測，可參照國家二等水準測量(GB12897—91)方法進行，但閉合差≤±0.72 mm(n為測站數(shù))。

3.1.2.2 垂直位移監(jiān)測方法

用數(shù)碼水準儀及測尺，沿著壩兩岸起測基點與壩上各位移標點(水平位移標點與垂直位移標點共用一點)組成附合水準路線，按國家三等水準測量(GB12898—91)方法進行監(jiān)測，閉合差≤±1.4 mm。

3.2 滲流監(jiān)測

為了監(jiān)測壩體在上、下游水位差作用下產(chǎn)生的滲流場，設(shè)置滲流壓力、滲流量監(jiān)測。

3.2.1 滲流觀測滲流觀測網(wǎng)是由沿著壩軸線布置6個橫向觀測斷面，每個橫向觀測斷面設(shè)2～5條測壓管，在每個測壓管內(nèi)各設(shè)1個測點，安裝弦式滲壓計，每個滲壓計的信號通過4芯屏蔽電纜引致數(shù)據(jù)采集測控單元(DAU)。共計23個測點。

3.2.2 繞壩滲流

在左、右岸壩肩部位各布置1個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)置4條監(jiān)測鉛直線，每條測線上布置1個測點，共計8個測點。

3.2.3 滲流量監(jiān)測

為觀測滲漏量，在壩下游河床中設(shè)測壓管，通過觀測地下水位坡降計算出滲流量。其測壓管布置，順水流方向設(shè)2～3根，垂直水流方向與滲流監(jiān)測斷面相同，共計15個監(jiān)測點。在下游壩趾附近分3個區(qū)設(shè)置導(dǎo)滲溝，在各導(dǎo)滲溝出口及總出口設(shè)置量水堰測量滲流量，共計4個測點。

3.3 庫區(qū)水位觀測

在左岸附近庫區(qū)水流平穩(wěn)處，設(shè)置水位計一支監(jiān)測庫區(qū)水位。

3.4 庫區(qū)泥沙淤積監(jiān)測

沿著庫區(qū)上游每隔2 km設(shè)1個橫斷面，每個斷面在庫區(qū)兩邊設(shè)控制基點。監(jiān)測人員坐船根據(jù)GPS確定的方向，用數(shù)字雙頻測深儀監(jiān)測庫區(qū)泥沙淤積情況。每年監(jiān)測1次既可。

4 副壩監(jiān)測設(shè)計

青山水庫副壩為粉質(zhì)黏土均質(zhì)壩，屬2級建筑物。為了監(jiān)測大壩安全運行，根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(SL60—94)》的要求，對副壩設(shè)以下監(jiān)測項目:變形監(jiān)測、滲流壓力監(jiān)測。

4.1 表面水平位移與豎向位移觀測

表面水平位移與豎向位移觀測分別采用視準線法和水準法，二者測點共用一個墩子，選擇4個觀測縱斷面進行觀測。它們分別位于壩頂上游側(cè)、下游壩肩處、下游壩坡馬道上及下游坡腳處。

4.2 滲流壓力觀測

滲流壓力觀測網(wǎng)是由沿著壩軸線布置1個橫向觀測斷面，橫向觀測斷面設(shè)4條測壓管，在每個測壓管內(nèi)各設(shè)一個測點，安裝弦式滲壓計，每個滲壓計的信號通過4芯屏蔽電纜引致數(shù)據(jù)采集測控單元(DAU)。共計4個測點及1個DAU集線箱組成，形成局部的自動化觀測系統(tǒng)。

5 溢洪道監(jiān)測設(shè)計

青山水庫溢洪道，屬2級建筑物。為了監(jiān)測其安全運行，根據(jù)《溢洪道設(shè)計規(guī)范(SL253—2000)》的要求，對溢洪道主要設(shè)以下監(jiān)測項目:變形監(jiān)測、滲流揚壓力、上下游水位及水面線、流量監(jiān)測、沖刷監(jiān)測。

5.1 變形監(jiān)測

水平位移與垂直位移觀測分別采用視準線法和水準法，二者測點共用一個墩子，在每一閘墩及邊墩上設(shè)2個測點。

為監(jiān)測溢洪道橫縫變形，在第二、四孔堰體橫縫處各設(shè)3支測縫計，共計6支。

5.2 滲流揚壓力觀測

在平行于堰體軸線的方向設(shè)一排滲流揚壓力測點，在每一閘孔中間斷面閘底板處各設(shè)一個揚壓力測點，順水流方向，2、4孔設(shè)2個觀測斷面，每個斷面各設(shè)4個揚壓力測點，共計11個測點。用弦式滲壓計觀測閘基底板滲流揚壓力。

5.3 溢洪道閘門上、下游水位及水面線觀測

在溢洪道閘門上游閘墩及下游翼墻上畫上水尺標志，監(jiān)測大壩上、下游水位，同時測量溢洪道的水面線，當水尺標志被沖壞時需及時補上。

5.4 流量監(jiān)測

溢洪道閘門選擇1、3、5孔作為典型率定閘門，在閘室下游墩側(cè)壁安裝明渠交叉8聲路超聲波流量計，設(shè)置測流斷面，利用超聲波流量計實測不同水位情況的流量。溢洪道閘前水位監(jiān)測(1處)布置在水面平穩(wěn)處，監(jiān)測點設(shè)在溢洪道閘上游岸邊。溢洪道閘門選擇1、3、5孔，每孔設(shè)一個閘后水位監(jiān)測點，監(jiān)測點設(shè)在閘后的閘墩上。

各水位、流量監(jiān)測點經(jīng)電纜接入設(shè)置在啟閉機室的現(xiàn)地單元，再經(jīng)光纜接入監(jiān)控主機，通過流量監(jiān)測系統(tǒng)軟件實現(xiàn)各個閘孔水位、流量數(shù)據(jù)的采集、處理、計算、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、各種圖象顯示、報表等功能，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的流量監(jiān)測集中管理。

5.5 應(yīng)力監(jiān)測

為監(jiān)測閘墩的應(yīng)力，分別在中孔二閘墩內(nèi)，1、5孔堰體內(nèi)設(shè)2支應(yīng)力計及2支無應(yīng)力計，共計6支應(yīng)力計及6支無應(yīng)力計。為監(jiān)測閘墩牛腿扇形筋的應(yīng)力與變形，在每個閘墩牛腿扇形筋上設(shè)1支鋼筋計，共計10支。

5.6 溫度監(jiān)測

為監(jiān)測閘墩和堰體的溫度，在溢洪道中孔二閘墩及堰體內(nèi)設(shè)6支溫度計，共12支。

5.7 滲流監(jiān)測

在左、右岸肩部位各布置1個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)置4條監(jiān)測鉛直線，每條測線上布置1個測點，共計8個測點。

5.8 沖刷監(jiān)測

沿著溢洪道下游每隔100 m設(shè)一個橫斷面，每個斷面在河道兩邊設(shè)控制基點。每次泄洪后，觀測一次河道沖刷情況。

6 輸水洞監(jiān)測設(shè)計

在輸水洞進、出口處，設(shè)2個觀測斷面，每個斷面設(shè)3支鋼筋計，2支3點位移計。在輸水洞隧洞內(nèi)每50 m設(shè)置1個變形收斂觀測斷面，每個斷面設(shè)1支收斂計，共計6支。由于自然因素變化多變，監(jiān)測儀器布設(shè)有限，因此從施工期到運行期都要進行巡視檢查。

7 自動化觀測系統(tǒng)

本監(jiān)測系統(tǒng)主要由傳感器(滲壓計)、監(jiān)測分站(DAU)、監(jiān)測總站(中控觀測室)、光纜及安全監(jiān)控管理軟件組成，系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)采集方式。

8 結(jié)語

通過對青山水庫的安全監(jiān)測的設(shè)計進行了分析和確定的設(shè)計方案，提出了水庫安全監(jiān)測措施，為水庫安全運行提供了重要保障。

［1］中華人民共和國水利部，電力工業(yè)部SL60—94.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，1994.

［2］水利部大壩安全管理中心.SL169—96土石壩安全監(jiān)測資料整編堆積［S］.北京:中國水利水電出版社，1997.

［3］江蘇省水利勘測設(shè)計研究院.SL265—2001水閘設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2001.

［4］水利部天津水利水電勘測設(shè)計研究院.SL253—2000溢洪道設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.

［5］混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范編制組.SDJ336—89混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，1989.

［6］李劍.石堡子水庫面板堆石壩安全監(jiān)測設(shè)計［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2011，47(12):34－37.