水库大坝安全监测坝体位移的主要方法

2023年01月10日 17:27

  水库大坝安全监测是对水工建筑物及其附属设施在运行过程中产生的位移和变形进行实时、连续、动态地观测。

  水库大坝安全监测一般由监测项目及方法两部分组成。

  主要监测项目有:坝体变形测点坐标定位;坝面各测区沉降观测;变形观测资料分析与成果总结;坝前(下游)水位变化和河道冲淤变化等。

  方法包括:现场监测(埋设测斜仪、 GPS等)、计算机统计处理、遥测遥控和计算机软件编制、数据处理及图表显示等。

  目前,在我国水库大坝安全监测中主要采用现场测量和计算机统计分析两种方法。

  一、埋设测斜仪

  在大坝运行期间,用测斜仪定期测定坝体的相对倾角变化。

  埋设测斜仪有两种方式:一种是人工埋设,另一种是机械埋设。

  采用的测斜仪一般为垂直式和水平式,前者为单支(多支)或双支、三支单支测斜仪器;后者为三支或四支平行测斜仪器。

  埋设前要选择与工作点相距一定距离的稳定地段,挖好测量坑和安装测斜仪的支架,然后按设计坐标位置用水准仪埋设到设定高程位置上,然后每隔一定时间检查一次、校正一下,以保证仪器误差不超过允许误差,当工作点固定后再埋下另一个工作点。

  二、现场观测

  现场观测的主要项目有:坝体位移观测;大坝上下游水位及流量观测;基础沉降观测;坝前冲淤观测。

  现场观测主要采用测斜仪和 GPS。测斜仪用来确定坝体变形的位移方向和大小, GPS用于监测坝体的变形。

  三、计算机统计处理

  在变形观测资料的分析处理中,需要对各种观测数据进行处理分析,因此需要有专业技术人员参与,才能提高数据处理能力,使监测成果具有较高的精度。

  ①对坝体变形分析计算所需的各种参数进行收集和计算,在计算过程中要使用一套规范的方法。

  ②为了保证统计和分析成果质量,需要采用标准差、变异系数和极值三种统计方法对所获得的各项数据进行评价。

  ③由于现场监测资料在不同时期、不同地点具有不同特点,需要采用多种统计分析处理方法以达到数据准确可靠。

  ④由于坝体变形测量中涉及大量的数学方程,需要建立一套专业的软件系统用于各种数值计算。

  四、遥测遥控

  采用遥测遥控,可及时获得监测对象的各种信息,如坝体位移的观测值、坝面及坝前水位的变化值、下游水位变化和泥沙淤积量值等。

  在遥测遥控过程中,测斜仪可采用不同的测量方法,如:埋设在坝体内部、埋设于地下或坝内的,可采用测斜器;埋设于大坝表面或坝内、地面上的,可采用传感器或摄像机。

  五、数据采集与传输

  (1)遥测遥控系统的硬件组成:①遥测设备,如 GPS、测斜仪、计算机等。

  ②遥测控制系统,如电子开关(转换器)、键盘和打印机等。

  ③遥测数据采集系统,如 GPS数据采集器、传感器等。

  (2)遥测控制系统软件及信息处理:①软件结构,包括:①数据库,用于储存和管理数据;②控制软件,用于对采集到的监测数据进行分析、处理和显示;③控制算法,一般采用时间序列分析算法或动态规划算法;④系统自检程序(包括对错误的纠正和计算精度检查);⑤系统设置程序。

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