【正文】 要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格把關(guān)，監(jiān)測(cè)工作意義重大。水利壩區(qū)監(jiān)測(cè)的必要性表現(xiàn)在如下方面： 水利水工建筑物的安全性監(jiān)測(cè)，一當(dāng)出現(xiàn)隱患將是災(zāi)難性的。南北最寬處約72km。目前大壩的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 適度地考慮了庫(kù)區(qū)淤積的防滲作用,使壩基防滲效果更為可靠； 上爬的內(nèi)鋪蓋改善了上游壩坡的抗滑穩(wěn)定性,既實(shí)現(xiàn)了庫(kù)區(qū)淤積的連接,又不會(huì)對(duì)壩坡產(chǎn)生太大的影響； 減少了上游圍堰的土方填筑量及基礎(chǔ)處理工程量,使截流后比較緊張的工期得以緩解； 與斜墻壩相比,混凝土防滲墻受力有所惡化,且造墻難度增加。 引水發(fā)電系統(tǒng)也布置在樞紐左岸。壩址處多年平均流量1327立方米/s，輸沙量16億t，%。其填筑量和混凝土防滲墻均為國(guó)內(nèi)之最。小浪底工程的開(kāi)發(fā)目標(biāo)是以防洪、防凌、減淤為主，兼顧供水、灌溉和發(fā)電等。上距三門(mén)峽水利樞紐130公里，下距河南省鄭州花園口128公里。是黃河干流三門(mén)峽以下唯一能取得較大庫(kù)容的控制性工程。 小浪底工程由攔河大壩、泄洪建筑物和引水發(fā)電系統(tǒng)組成。壩頂高程281m，水庫(kù)正常蓄水位275m，庫(kù)水面積272km2。 泄洪建筑物包括10座進(jìn)水塔、3條導(dǎo)流洞改造而成的孔板泄洪洞、3條排沙洞、3條明流泄洪洞、1條溢洪道、1條灌溉洞和3個(gè)兩級(jí)出水消力塘。包括6條發(fā)電引水洞、地下廠房、主變室、閘門(mén)室和3條尾水隧洞。 水利大壩監(jiān)測(cè)預(yù)警的必要性黃河小浪底水利樞紐位于黃河中游豫、晉兩省交界處，在洛陽(yáng)市西北約40km。 淹沒(méi)區(qū)涉及兩省4市（地區(qū)）所管轄的8個(gè)市（縣），即河南省的孟津、新安、澠池、陜縣、濟(jì)源；山西省的垣曲、平陸、夏縣。 在洪水期，雨季等高水位時(shí)，壩體及其周邊地質(zhì)滑坡，崩塌險(xiǎn)情易發(fā)，是安全的至關(guān)重要期。2 區(qū)域地理環(huán)境背景地理位置 黃河小浪底水利樞紐位于黃河中游豫、晉兩省交界處，在洛陽(yáng)市西北約40km。 淹沒(méi)區(qū)涉及兩省4市（地區(qū)）所管轄的8個(gè)市（縣），即河南省的孟津、新安、澠池、陜縣、濟(jì)源；山西省的垣曲、平陸、夏縣。區(qū)域內(nèi)大面積分布著第四系黃土，以及前震旦系的變質(zhì)巖、安山巖、寒武系灰?guī)r、砂頁(yè)巖、紅色砂、頁(yè)巖和粘土巖。支流來(lái)水流量一般較少，且經(jīng)常出現(xiàn)斷流。根據(jù)實(shí)際情況，監(jiān)測(cè)時(shí)斷面測(cè)點(diǎn)數(shù)和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有所調(diào)整。大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是充分利用現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)物，通過(guò)相應(yīng)傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)各大壩測(cè)壓管的水位參數(shù)，并傳遞到工作與現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程終端單元RTU進(jìn)行預(yù)處理和存儲(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體制要求，自動(dòng)或在接收到處于遠(yuǎn)端的中心管理站的指令后將相關(guān)參數(shù)報(bào)送中心站，從而使大壩管理人員能夠及時(shí)方便地了解大壩當(dāng)前狀況，提高大壩安全監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、可靠性和精度，為預(yù)報(bào)大壩承受能力和預(yù)報(bào)可能發(fā)生的事件，為及時(shí)采取措施保證大壩的安全運(yùn)行提高良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。近幾年對(duì)典型壩段的水平位移觀測(cè)較為重視, 一般沿壩高布置3 個(gè)以上測(cè)點(diǎn)。又可分為滲透壓力和滲流量2 個(gè)子項(xiàng)。此外, 大壩的左右兩岸山坡還設(shè)置地下水位觀測(cè)項(xiàng)目, 以便監(jiān)測(cè)繞壩滲流情況。（4）環(huán)境量觀測(cè)項(xiàng)目采用翻斗式雨量計(jì)測(cè)量降雨量和降雨強(qiáng)度。一般常用的有：混凝土應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)、測(cè)縫計(jì)、水位計(jì)、鋼筋計(jì)、傾角計(jì)、測(cè)力計(jì)、壓力盒等。大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)：由GNSS接收機(jī)及其天線組成，GPS加北斗雙系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)組合可以有效提供高精度的解算精度，達(dá)到亞毫米級(jí)精度。 大壩監(jiān)測(cè)工程選點(diǎn) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇原則針對(duì)小浪底水利大壩的的特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分布，針對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備類型進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置，選點(diǎn)過(guò)程中把握了以下原則：安全第一，安裝方便。準(zhǔn)確性、持續(xù)性、有效性。 監(jiān)測(cè)手段配置GNSS雙頻壩體表面變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)：每個(gè)斷面點(diǎn)均要進(jìn)行壩體表面變形監(jiān)測(cè)，每個(gè)接縫點(diǎn)也均要布設(shè)，一般在變形體內(nèi)部不同特征部位及變形體外圍附近可能遭受危害的對(duì)象區(qū)域設(shè)置監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。圖 41系統(tǒng)架構(gòu)示意圖 系統(tǒng)功能1）信息采集監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)自動(dòng)采集雨量、壩體表面變形、垂直位移滲壓等信息，生成報(bào)文，通過(guò)GPRS/SMS/北斗衛(wèi)星/3G/4G等通信方式及時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心。5 預(yù)警系統(tǒng)建設(shè) 信息采集監(jiān)測(cè)站建設(shè)信息采集監(jiān)測(cè)站主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，具有以下功能特點(diǎn)：u 自動(dòng)采集雨量、壩體表面變形、深部位移、滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等信息，通過(guò)GPRS/SMS/北斗衛(wèi)星/3G等通信方式及時(shí)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心。u 支持太陽(yáng)能鋰電池、太陽(yáng)能板供電、在無(wú)日照情況下支持90天供電。 前端采集站 功能簡(jiǎn)介水利大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)針對(duì)水利大壩堤防庫(kù)區(qū)存在隱患，結(jié)構(gòu)變異大，崩塌潛在區(qū)這些風(fēng)險(xiǎn)較高的地方。對(duì)于大型大壩堤防，如監(jiān)測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量受到影響，則可以考慮使用前端采集終端進(jìn)行初步處理。將原始數(shù)據(jù)直接現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)、解算，最終以結(jié)果的形式上傳，通過(guò)這一方式，一者避免了大量數(shù)據(jù)直接上傳的影響；二者對(duì)于提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性也很有保證。表51 前端采集站設(shè)備構(gòu)成設(shè)備名稱備注IMC智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端負(fù)責(zé)大壩監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)等通訊模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的整體上傳和遠(yuǎn)程控制電源模塊負(fù)責(zé)大壩監(jiān)測(cè)點(diǎn)電源的引入和所有設(shè)備終端的供電防雷設(shè)備為前端設(shè)備提供防雷保護(hù)備用電源在市電斷開(kāi)的情況下保障大壩監(jiān)測(cè)點(diǎn)終端設(shè)備的供電軟件負(fù)責(zé)原始數(shù)據(jù)的解算等1）IMC智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集終端IMC是集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、解算、海量存貯、3G實(shí)時(shí)自動(dòng)連線功能為一體的智能終端，廣泛應(yīng)用于各結(jié)構(gòu)體健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。采用無(wú)線通訊方式，借助移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)。5）防雷設(shè)備：防雷保護(hù)系統(tǒng)包括電源線路防雷保護(hù)、通訊線路防雷保護(hù)、室外設(shè)備直擊雷防護(hù)及接地系統(tǒng)四部分。 圖52 電源浪涌保護(hù)器及接地裝置接地系統(tǒng)直接影響避雷防雷的能力，對(duì)于接地系統(tǒng)有如下具體要求：1）接地原則聯(lián)合接地共地不共點(diǎn)，直擊雷接地與設(shè)備箱弱電接地、采用聯(lián)合接地方式，但各自接地線不能直接匯流一點(diǎn)入地；2）接地分為設(shè)備箱弱電接地和直擊雷接地：設(shè)備箱弱電接地，一端在地腳籠坑基礎(chǔ)上打入地，一端采用10平方銅線為接地匯流線與設(shè)備箱接地相連；直擊雷接地，一端打入地、另一端與避雷針基座相連；3）快裝接地級(jí)、地腳籠等接地體聯(lián)合接地，利用16平方銅線（去皮）為3水平接地體，利用10平方銅線4水平接地體實(shí)現(xiàn)三個(gè)接地體的各自接地；4）所有水平接地引線和接地體之間的連接采用壓接方式。4）室外接地引線必須與埋地接地裝置采用焊接，并作防腐處理（刷瀝青等）5）接地引線線徑：機(jī)房到室外接地裝置引線（圓鋼直徑要大于10mm，扁鋼截面大于80mm2）。 由GNSS天線、GNSS接收機(jī)、通訊供電避雷等部分組成，通過(guò)多點(diǎn)GNSS高精度解算技術(shù)來(lái)解算GNSS觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)地表變形監(jiān)測(cè)（如位移方向、位移速率、累計(jì)位移等） 圖53 GNSS位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 技術(shù)指標(biāo)考慮大壩所處地形地理位置，監(jiān)測(cè)主機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)的特點(diǎn)，建議采用北斗、GPS、GLONASS三星多頻型GNSS定位設(shè)備，以保證精度。工作溫度：25176。1）選點(diǎn)GNSS觀測(cè)站選址的流程主要包括踏勘和分析兩個(gè)階段。以上成功跟蹤衛(wèi)星數(shù)據(jù)百分比測(cè)試、數(shù)據(jù)完整性測(cè)試、周跳測(cè)試、接收機(jī)時(shí)鐘測(cè)試、多路徑測(cè)試等工作。3）GNSS接收機(jī)安裝將GNSS天線與接收機(jī)連接好之后，連接PWR接口接通電源，需立即查看GNSS接收機(jī)各狀態(tài)信號(hào)指示燈情況，檢查GNSS天線與接收機(jī)的連接情況。深部位移量是對(duì)大壩堤防隱患區(qū)結(jié)構(gòu)的擾度變形的直接反應(yīng)，這部分的變化能反映大壩庫(kù)區(qū)對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境的影響作用，是影響庫(kù)區(qū)環(huán)境穩(wěn)定的重要因素。在每個(gè)孔位不同深度安裝一組（3支）內(nèi)部測(cè)斜儀，儀器沿著鉛垂線的方向在滑坡面的指定勘測(cè)位置進(jìn)行安裝。15176。每支測(cè)斜儀都通過(guò)有線電纜連接至測(cè)量模塊，通過(guò)特定的測(cè)量模塊裝置實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一控制、管理。嚴(yán)禁用泥漿固壁。最底部一節(jié)應(yīng)做好防滲處理。圖57 測(cè)斜管示意圖埋設(shè)多管時(shí)，應(yīng)根據(jù)裝管數(shù)量及其直徑，自下向上逐級(jí)擴(kuò)徑，原則上每增加一根測(cè)管相應(yīng)孔徑至少擴(kuò)大一級(jí)。測(cè)斜管的安裝質(zhì)量是測(cè)試效果的關(guān)鍵，應(yīng)該遵循如下步驟:1) 管子一般長(zhǎng)度為2米/根，4米/根兩種，連接的方法是采用插入連接法，首先拿起一根測(cè)斜管，在沒(méi)有外接頭的一端套上底蓋，用三只M410自攻螺釘探緊，(這是每孔最下面的一節(jié)管子)就可向孔內(nèi)下管子了，下一節(jié)，再向外接頭內(nèi)插一節(jié)管，這時(shí)必須注意的是一定要插到管子端平面相接為止，再用三只M410自攻螺釘把它固定好，才算該接頭連接完畢，按此方法一直連接到設(shè)計(jì)的長(zhǎng)度。但管子全部(一孔)下到位置后，一定要把清水充滿，這樣做可減少泥漿進(jìn)入管內(nèi)形成沉淀。5)露在地表上的測(cè)斜管應(yīng)注意做好保護(hù)，蓋上管蓋，防止物體落入。測(cè)斜儀安裝完成之后，應(yīng)盡快安設(shè)管口保護(hù)裝置。測(cè)斜儀在安裝完成之后，通過(guò)采集模塊設(shè)備讀取其數(shù)據(jù)作為初值，以13天為觀察期，直至測(cè)管穩(wěn)定，再次讀取測(cè)斜儀數(shù)據(jù)，作為最終初始值。臺(tái)風(fēng)降雨型、持續(xù)強(qiáng)降雨型、局部暴雨型誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模、時(shí)間等有著各自的特點(diǎn)。本項(xiàng)目雨量監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)通過(guò)水工電纜直接連接至工控機(jī)，可實(shí)現(xiàn)低功耗工作模式下的雙向通信。將雨量計(jì)布設(shè)到基準(zhǔn)點(diǎn)處，便于接入和管理。裂縫預(yù)警伸縮儀采用主要設(shè)備為位移計(jì)，它主要以可伸縮測(cè)桿為主。圖511 VWD250型位移計(jì)當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時(shí)將會(huì)引起位移計(jì)的位移，經(jīng)萬(wàn)向連軸節(jié)傳遞給二級(jí)機(jī)械負(fù)放大機(jī)構(gòu)，經(jīng)負(fù)放大后的位移傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。 圖512 位移計(jì)安裝示意圖其具體安裝調(diào)試步驟如下：根據(jù)設(shè)計(jì)確定的埋設(shè)位置和方向，沿滑坡帶方向在裂縫兩側(cè)的安裝部位分別設(shè)置固定墩和監(jiān)測(cè)點(diǎn)定位墩，并通過(guò)測(cè)桿進(jìn)行連接。將位移計(jì)一端接入振弦采集模塊，并通過(guò)采集模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至前端工控機(jī)進(jìn)行相應(yīng)解算。設(shè)備盡量避開(kāi)牲畜活動(dòng)區(qū)，防止被破壞。當(dāng)裂縫位移達(dá)到預(yù)定的閾值則報(bào)警，通過(guò)響亮的蜂鳴器提醒附近的居民注意防災(zāi)。（二）裂縫報(bào)警器的安裝將墻體或巖體的裂縫的兩側(cè)處理干凈，并貼上一段十幾厘米長(zhǎng)的寬透明膠帶，用刀片沿裂縫割斷膠帶。（三）防護(hù)防盜工作裂縫報(bào)警器最好外用防腐蝕盒子罩住，并鎖上，防止偷盜，雨水等破壞。在應(yīng)用層主要由自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和操作平臺(tái)三部分構(gòu)成。垂直140176。實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)各類監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)、管理、維護(hù)、查詢、統(tǒng)計(jì)分析和檢索，對(duì)達(dá)到預(yù)警閾值的各類監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠?qū)χ付ǖ囊苿?dòng)通信終端、無(wú)線預(yù)警廣播站多點(diǎn)群發(fā)預(yù)警信息等功能，具有站點(diǎn)配置、管理、編輯功能。3）軟件界面清晰直觀，工具條與按鈕操作。6）能對(duì)系統(tǒng)中的每一用戶進(jìn)行口令和操作權(quán)限的管理，能對(duì)不同的用戶分配不同的系統(tǒng)訪問(wèn)、操作權(quán)限級(jí)別。8）采用先進(jìn)軟件開(kāi)發(fā)，功能強(qiáng)大、靈活方便、界面美觀，信息化管理，智能化監(jiān)測(cè)，不僅可完全實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)的功能要求，還可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行軟件升級(jí)，符合今后的發(fā)展方向。2）以地理信息（GIS）為系統(tǒng)平臺(tái)展示基礎(chǔ)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目位置可視化管理。 穩(wěn)定性1）平臺(tái)采用的設(shè)備都可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，系統(tǒng)故障率小于3%；平臺(tái)中心采用高性能服務(wù)器，支持海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及報(bào)警數(shù)據(jù)及截圖可保存5年以上，實(shí)現(xiàn)所有信息的長(zhǎng)期存儲(chǔ)；2）平臺(tái)支持多種數(shù)據(jù)上傳方式，網(wǎng)絡(luò)、光纖、GPRS等。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 設(shè)備數(shù)據(jù)采集設(shè)備可由我司智能測(cè)量控制器DTIMC1000來(lái)完成，該控制器內(nèi)置工業(yè)電腦系統(tǒng)，并具有RS485/RS422與現(xiàn)場(chǎng)各傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交互；同時(shí)它內(nèi)置WCDMA/GPRS模塊，可通過(guò)移動(dòng)/聯(lián)通公網(wǎng)登陸Internet與數(shù)據(jù)服務(wù)中心進(jìn)行交互。數(shù)據(jù)采集控制器與數(shù)據(jù)服務(wù)中心采用移動(dòng)/聯(lián)通公網(wǎng)無(wú)線傳輸?shù)姆绞?，該傳輸方式具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安裝方便的優(yōu)勢(shì)，同樣由于本系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)量小，實(shí)時(shí)性要求不高，運(yùn)營(yíng)成本（上網(wǎng)流量費(fèi)）及網(wǎng)絡(luò)小延時(shí)都可以忽略。優(yōu)勢(shì)如下：1，阿里云服務(wù)器可靠性是國(guó)內(nèi)頂級(jí)的，存貯和電力維護(hù)能力一流；2，阿里云安全級(jí)別