水库大坝安全监测

 寸塘口水库大坝安全监测系统应用案例

2021年4月2日国务院办公厅印发《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》要求，全面完成“十四五”小型病险水库除险加固、雨水情测报和大坝安全监测设施建设任务，规范项目管理，消除安全隐患，提升信息化水平，保障水库安全运行。2021年10月19日水利部发布《小型病险水库除险加固项目管理办法》和《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行管理办法》

NO.1 项目概述

 寸塘口水库正常库容为1532万m3，工程规模为中型，水库工程等别为III等，大坝、溢洪道等主要建筑物级别为3级。水库枢纽工程由主坝、1#副坝、2#副坝，溢洪道，放水设施组成，本次安全监测主要针对主坝。主坝坝型为浆砌条石重力拱坝，最大坝高23.55m，坝顶高程354.50m，防浪墙高程355.70m，坝顶长度185.9m。由于水库大坝缺乏自动化监测手段，难以掌握大坝安全状态及形变过程，不能及时发出预警和抢险应急响应。

水库安全度汛一直是我国防汛抗洪的难点和重点，中小型水库的安全度汛已成为当前全国防汛工作的一个薄弱环节，大部分水库缺少必要的安全监测等设施，检查手段落后，隐患很大。一旦发生局部暴雨洪水，极易引发溃坝事件，轻则造成财产损失，重则造成重大人员伤亡或毁灭性灾害。

 为保证水库的安全度汛，实现水坝安全运营管理的科学化、信息化、自动化，为防灾减灾决策提供科学依据，为此，按照相关规范要求，开展水库坝体表面变形、坝体渗流、渗流量、绕坝渗流安全监测自动化项目建设。

NO.2  雨水情监测

适用于对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测，采用无线通讯方式实时传送监测数据，同时支持远程图像监控，为防汛指挥调度提供了准确、及时的现场信息，在保护人民安全、减少财产损失等方面发挥了重大作用。监测设备包含雨量计、雷达式液位计及视频球机等。

NO.3  大坝安全监测

大坝专群结合监测网点，以判定大坝整体稳定性为原则，根据大坝成因机理、变形破坏模式及其范围大小、形状、地形地貌特征、受威胁群众居住情况和施测要求等布设。

1 变形监测

GNSS是现代大地测量的一种技术手段，GNSS 形变监测技术通过卫星地面接收机接收全球导航卫星系统发送的导航电文，通过静态差分定位的方式，获取监测点位的三维位移量。该技术具有全天候、高精度、全自动等功能点，但会受地形或遮挡影响导致卫星信号不足及反射严重而精度降低。目前该技术的监测精度水平位移可达±2.5mm ， 垂直位移达±5.0mm 。GNSS  测量系统是一款基于全球卫星导航系统的高精度表面位移测量系统，其主要功能是通过对 GNSS 数据的实时解算，实现被测对象三向位移变化量的监测，用于大坝的位移及变形等监测。系统原理 如下图如所示。

GNSS 测量系统主要由基准点、监测点、解算站及信息中心平台组成。每个基准点和监测点均包括 GNSS 接收机及接收天线、供电系统及控制器、电池、保护罩、避雷设备、立杆及安装支架、数据传输 模块等设备。采用光纤、北斗通讯方式进行数据传输。系统基准点和监测点采用静态同步观测，差分解算。

GNSS监测点布设在灾害体变形量较大、稳定性状态差处；基准站布设在灾害体外围稳固处；GNSS监测点应保证搜星条件良好，测点位置空旷，在±15°高度截止角上空不能有成片障碍物，以便接收卫星信号。周围无高压线、变电站等电磁干扰源。
（1）大坝监测点位布设以控制隐患点整体稳定性为总体原则，各类监测点应能控制大坝前、中、后缘变形；
（2）根据大坝的破坏模式，确定监测点的位置与内容。推移式大坝重点布设于起始变形滑块（大坝后缘），兼顾布设大坝前缘，控制大坝整体变形情况。牵引式大坝重点布设于牵引滑动段，兼顾布设大坝后缘，用于控制大坝整体变形情况；

根据大坝情况，拟选择主坝坝横剖面 0+25.00，横0+50.00，横0+75，横0+100.00，横0+125，横0+150.00，横0+175，横 0+200.00 共 8 个断面作为主要监测重点，每个监测断面布置 1个监测点，监测点位于坝顶，另外在主坝两岸合适位置布置 2个基准点；副坝坝横剖面0+25.00，横0+50.00，横0+75.00共3个断面作为监测点位，每个监测断面布置1个监测点，监测点位于坝顶，另外在副坝岸边合适位置布置1个基准点。合计共14 个变形监测传感器，变形监测布置点情况如下表所示。

变形监测布置点情况表

2 渗流监测

渗压

根据寸塘口水库大坝轴线长度及坝高情况，主坝选择6 个点位作为主要监测重点，接入自动采集单元，实现自动化监测。

渗流量

布置一块三角堰板及量水堰计，用于监测坝脚排水沟渗流量，共2个点位。并接入自动采集单元，实现自动化监测。

自动化监测：采用物联网、云技术实现大坝渗流数据自动采集、 自动传输，采用太阳能供电系统，配置太阳能电池板、控制器、蓄电池、立杆等设备。

NO.4 平台数据展示

NO.5 现场图片

我国已拥有水库大坝9.8万余座，其中95%以上为土石坝，95%以上是上个世纪80年代以前建设的老坝。虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，出险的几率非常高。一但出险，对下游群众的人生安全、财产安全造成巨大威胁。相关水利部门也多次下发加强水库大坝安全监测的条例。

岩联技术作为全球领先的检测设备与监测系统方案提供者。通过不断的创新技术、攻关难题、研发精品，在自动化监测技术、设备以及监测信息管理云平台的开发应用上取得显著成果以及多方专业认证。在未来岩联技术也会秉持“Enjoy your test”的产品理念引领监测技术往更自动化、更平台化、更智能化方向发展，大幅提升水库大坝的运维管理能力，同时推动监测领域提质增效！