水庫大壩結構安全自動化監測系統主要內容
我國現有水庫大壩9.8萬余座,其中95%以上為土石壩,95%以上是上個世紀80年代以前建設的老壩,這些水庫大壩在防洪、發電、供水、灌溉等方面發揮巨大效益的同時,所存在的安全風險不容忽視。因此大壩安全監測成為大壩安全管理的重要內容,是預測大壩風險的重要措施,大壩安全監測即通過儀器監測和巡視檢查對大壩工程主體結構、地基基礎、兩岸邊坡、相關設施及周圍環境所作的監測及觀察,具有校核設計、改進施工和評價大壩安全狀況等作用;主要包括對大壩變形、滲流、應力應變、環境量等監測內容。
監測內容:
在大壩安全自動化監測系統建設中,應根據壩型、壩體結構和地質條件等因素選定監測項目;主要監測對象包括壩體、壩基及有關的各種主要水工建筑物、大壩附近的不穩定岸坡和大壩周邊的氣象環境等,具體可分為以下幾項:
(一)位移監測
內部位移包括分層豎向位移、分層水平位移、界面位移及深層應變觀測。對于混凝土面板壩還有混凝土面板位移監測,具體包括表面位移、撓度、應變及接縫開度監測。另外,如果大壩位于地震多發地帶或者附近有不穩定的岸坡,還應進行必要的抗震、滑坡、崩岸等監測,可選擇位移傳感器/gnss、靜力水準儀、自動測斜儀、傾角傳感器、裂縫計等設備。
(二)滲流監測
大壩滲流也是水庫大壩重要監測項目之一,大多采用滲壓計進行監測,監測項目包括以下幾種:
混凝土壩滲流監測包括:壩基和壩體揚壓力、壩基和壩體滲漏量、繞壩滲流和地下水位監測。
土石壩滲流監測包括:壩體滲流壓力、壩基滲流壓力、繞壩滲流、滲流量監測。
(三)應力應變監測
大壩應力應變、壓力等受力監測項在大壩安全監測應用中較為普遍,常用的監測設備有埋入式應變計、鋼筋計、土壓力盒等。
混凝土壩:應力應變監測包括混土的應力和應變、鋼筋應力、鋼板應力等。
土石壩:應力監測包括孔隙水壓力、土壓力、混凝土面板應力監測。
(四)環境監測或水文監測
大壩所在位置的環境對大壩和壩基的結構安全狀態有著重大影響,需對大壩上下游水位、水溫、氣溫、庫區雨量等進行監測。
大壩結構安全自動化監測系統作為大壩安全管理的重要組成部分,集成了物聯網技術、傳感器技術、無線網絡傳輸技術和數據分析統計技術,通過利用動力水準儀、自動化測斜儀、裂縫計、滲壓計、傾角傳感器、雨量計等結構變形監測和環境監測傳感器對壩基、地表、水工建筑物等多項安全數據進行實時自動采集,數據通過物聯網網關做初步邊緣計算后,再把處理過的數據通過4g無線網絡傳輸到安銳測控云平臺進行計算分析和統計,當某個數據超出設定的安全閾值時,可通過聯動策略進行預警和聯動控制,以確保大壩結構的安全。
大壩結構安全自動化監測系統作為大壩安全管理的重要組成部分,它能從多個角度避免大壩結構病害的發生,同時通過長期在線監測獲得大壩動態數據變化規律,及時處理有損大壩營運性能的病害問題,為完善大壩工程設計與指導施工提供可靠的數據。