安全监测设计和水情自动测报系统设计精.docx
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安全监测设计和水情自动测报系统设计精
安全监测设计和水情自动测报系统设计
5.2.5安全监测设计
1、现状及存在问题
大坝原先埋设的测压管已堵塞损坏,失去作用,无其它安全监测设施。
目前水库仅有水位及降水量观测设施。
2、监测目的及设计原则
⑴监测目的
1监测大坝加固后的安全运行状况;
2检验加固设计的合理性,为科学研究提供资料。
⑵监测设计原则
1应对大坝整体统一规划,突出重点,兼顾一般;
2监测断面应布置在大坝中具有代表性的部位,能准确反映大坝及基础运行状况,至少有一横断面为最大坝高处;
3各种观测设施应避免相互干扰,但能相互校核,并且希望做到一种设施多种用途;
④监测仪器、设施的选择,应在可靠、耐久、经济、适用前提下力求先进和
便于实现自动化监测;
⑤技术人员可通过对其观测资料的整理及分析,能对工程存在的问题及早发现并采取相应处理措施。
3、大坝监测设施布置
根据《土石坝安全检测技术规范》(SL60-94)及《碾压式土石坝设计规范》
(SL274-2001)中规定3级坝及坝高大于30m的坝应设置下列监测项目:
A.坝面垂直位移和水平位移;
B.根据具体情况观测坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线。
⑴大坝变形监测
变形观测直观可靠,是大坝安全监测系统的必设项目,变形监测包括垂直位移观测,水平位移观测。
根据规范要求,位移监测横断面一般不得少于3个,断面布设在最大坝高,
地形或地质条件复杂坝段和其它关键位置;观测纵断面一般不少于4个,通常在坝顶上、下游两侧。
①垂直位移观测
龙王山水库大坝无任何位移观测点,故本次设计需要增设水准校核基点,起测基点,垂直位移标点。
其中垂直位移标点直接用来监视大坝垂直位移情况,由附近的起测点来测点,而起测基点的变化则由水准基点来校核。
龙王山水库大坝为均质土石坝,大坝垂直位移观测断面共设5个横断面和4
个纵断面,在大坝最大坝高及左、右坝段各设一横断面;沿坝轴线方向布置个纵断面,第一排位于正常高水位以上的上游坡(33.00m)处,第二排布置在坝
顶坝轴线处,第三排布置在下游一级戗台(33.50m)处,第四排布置在下游二级戗台(29.50m)处。
工作基点分别设在每一排测点两端的岸坡上。
用精密水准仪进行坝体垂直位移观测。
②水平位移观测
水平位移的测点分别为工作基点和水平位移标点,采用视准线法观测。
龙王山水库大坝水平位移测点与垂直位移测点,按规范要求共用同一观测点。
这样共计20个位移测点,10个工作基点和2个校核基点。
⑵大坝渗流监测
根据《土石坝安全监测技术规范》,为了解加固后坝体浸润线和坝基的渗流
情况,在大坝坝身布置了监测断面。
大坝坝体渗流监测设1个纵断面,共设12个测点;另设5个横断面,它们分别位于:
左岸坡坝段、主河床坝段、右岸坡坝段。
在每个渗流监测断面坝前布设1支测压管,坝后布设3支测压管,每根管内设渗压计,用来监测坝体浸润线。
共安装32根测压管,32支渗压计,钻孔及测压管总长度约为480m。
⑶上、下游水位监测
在大坝上、下游各设置1组水尺和1支水位计,用来监测水库的上下游水位。
⑷渗漏量
大坝背水坡坡脚设有排水沟,考虑在大坝排水沟的最低处的水流出口处,各
设一条量水堰槽,设置三角堰板及一支小量程的进口振弦式浮子式水位计,以人
工观测和自动观测大坝的渗漏量。
共设置2个三角堰板及2支小量程进口振弦式浮子式水位计。
4、巡视检查
巡视检查是安全监测的重要环节,应定期由熟悉工程并具有实践经验的工程
技术人员负责进行。
巡视检查分为加固期人工巡视检查和运行期人工巡视检查。
加固期检查一般
每月2〜4次,运行期初期巡检一般每星期2〜5次,正常运行期可逐步减少次数,
但每月不宜少于1次,每年在汛前、汛后以及发生有感地震后必须作巡视检查。
主要检查项目为:
⑴坝顶有无裂缝、异常变形、积水或植物滋生等现象。
⑵坝坡和坝基有无裂缝、渗水、流土、管涌或隆起等现象;有无兽洞、蚁穴
等隐患。
⑶溢洪道(闸)、灌溉涵洞等有无裂缝、碳化、倾斜等情况。
5、安全监测工程量
本加固工程新增监测设施见表5.27。
表5.27水库安全监测设备表
序号
名称
单位
数量
备注
1
水平、垂直位移测点
个
20
含对中基座、水准标头
2
水平位移工作基点
个
10
3
校核基点
个
2
4
经纬仪
套
1
5
水准仪
套
1
含水准尺
6
测压管
支
32
7
水尺
组
2
8
水位计
支
2
526水情自动测报系统设计
龙王山水库为盱眙县重要的水利枢纽工程,为了解库区降水及库水位的变化
情况,为水库防汛抗旱及供水的合理调度提供可靠依据,确保工程安全,充分发
挥工程效益,根据《水文自动化测报系统规范》
(SL61—94)及《盱眙县龙王山
大坝安全鉴定报告书》中鉴定结论的意见和建议中“增设必要的观测、管理设施”的要求,本次加固设计在龙王山水库补充设置水、雨情自动测报系统及气象观测设施等。
1设计目标
结合水库特征,应用先进设备,建成运行可靠,反应迅速的实时水情信息采
集系统。
雨、水情信息实现无人值守、有人看管、自动采集、固态存储、数据自动传输的现代通信。
确保水情信息快速传输,为水库科学调度提供准确及时的水文数据。
2、设计原则
⑴设计原则:
报汛通信的可靠性、快速性、确保信道畅通。
⑵建立超短波报汛通信网。
3、系统工作体制
本系统采用超短波与有线相结合的双信道通信方式,以确保通信的可靠。
两
遥测站
信道数据互为备份。
系统采用自报式与查询〜应答式相切换的工作方式,无人值守。
在被测水文参数发生一定增量(雨量1mm水位10mm变化时,随时向各级中心站发出实时水文数据,各级中心站能随时掌握流域内各遥测站的雨、水情变化。
4、系统结构
本系统要求在水库管理所设置一个中继站,各终端信息资料传至中继站。
在淮安市水利局防汛办设立中心站,在县防办设一个测报分中心,各终端信息通过分中心传至中心站,从而便于市防汛办统一指挥防汛抗旱。
设在县防办内的调度分中心,内置雨量信号接收机,分中心配置计算机系统。
测报设施网络示意图如下:
龙王山水库水情自动测报网络示意图
图5.8
5、功能要求
中继站以主动或受招方式定时向分中心站发送水情信息,以及按要求增量达到加报标准时,主动向分中心站发送水情信息的功能;接受中心站查询、拍报;
水位、雨量自动采集,并有固态存储功能;可通过人工置数方法拍报;兼有与中心站的通话功能。
安放于水库等处的各类传感器,经过测量得出水位、雨量、流量、闸位、风速、风向等测值,经遥测数传仪采集后,通过网络上传到中继站。
中继站硬件结构图如下所示:
*通讯
X.
fl雨
£1—
通用遥测数传仪
水位fl
黑'Y■换3^-
现场编程器f
分中心站全天候值守、
不中断运行;实时接受报汛站(中继站)发送的信息;
主动向报汛站查询,召测数据;将接收到的水情信息进行处理;对报汛站进行控
制;提供实时水情的检索、查询、显示、打印等功能;对水情信息采集的水情数
据进行“标准化”处理。
6、土建工程
中继站站房按照
⑴中继站水库水、雨情自动测报中继站拟设在水库管理所办公楼内,
计算机房要求装修。
安装空间铺设防静电地板,防尘、防雷、防火、防水、去湿,
机房温度控制在15C-30C,相对湿度在50%-80%并配置消防设配,设备布置
与安装要考虑到便于操作维修。
天线铁塔应安装在楼顶或机房附近,使机房处于
天线铁塔的避雷装置保护范围内,还应铺设设备保护地网和避雷地网,接地电阻
小于1欧。
中继站
遥测站
遥测站
遥测站
中继站接收上传来的测值,进行处理、分析,提出辅助决策预案,实现对系统范围内水情的连续、实时、在线监测和智能化管理。
⑵遥测站
水位遥测站站房选择在历史最咼洪水位以上,水位尺咼程亦应在最咼历史洪
水位以上0.5〜1.0m,以满足最大水位的变化范围。
筒内径在0.7〜1.0m之间,井壁光滑、垂直,测井与进水管间设沉沙池;测井上需建6m工作间。
雨量遥测站站房面积不小于6m,高3m,平顶,雨量计安装在顶上,或建6m
X6m观测场,场地应符合水文观测规范。
不得有树木及高大建筑物等影响雨量
5m
的采集(天线除外)0
天线铁塔应靠近站房,以缩短馈线减少损耗,当天线塔与站房距离大于
时,应架设钢丝绳以挂天线引入机房,天线塔上应安装避雷针,使天线在其45°保护角内。
所有遥测站要求通风良好、防雨、防盗、防雷仪器设备接地及天线塔接地电
阻均要小于1欧。
7、水情自动测报系统投资
龙王山水库大坝水情自动测报系统设备表见表
5.28〜2.290
表5.28水位,雨量遥测站设备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
遥测雨量计
JDZ50-1
台
1
2
遥测水位计
WFH-2
台
1
3
遥测终端机
YDH-1B
台
1
4
电台及改装
ND889,25W
台
1
5
定向天线、支架及馈线
TQJ-230L
台
1
6
同轴避雷器
SL-35R
台
1
7
太阳能支架
12W
台
1
8
免维护进口电池
12V38AH
只
1
9
配套连接电缆及接插件
只
1
10
扬压力传感器
MPM426W
只
32
表5.29中心站设备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
电台及改装
ND88925W
台
1
2
全向天线、支架及馈线
TQJ-230L
台
1
3
同轴避雷器
SL-35R
台
1
4
中心控制仪
YSK-1
台
1
5
直流电源
SD1731W2
台
1
6
UPS
3kVA,2小时在线
台
1
7
免维护进口电池
12V100AH
台
6
8
A4激光打印机
台
1
9
商用计算机
IBMP5
台
1
10
电源避雷器
台
1
11
主机(后台计算机)
台
1
12
A3彩色激光打印机
HP
台
1
经分析估算,水情自动测报系统投资为31.25万元,详见表5.30。
表5.30水库水情自动测报系统投资估算表
序号
设备名称
单位
单价
数量
总价
(万元)
1
雨量报汛站
套
2.0
1
2.0
2
水位报汛站
套
2.05
1
2.05
3
中继站
套
15.0
1
15.0
4
超短波网土建费(通讯塔、接地网)
9.0
5
中继站土建费
3.2
小计
31.25
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