白浪河水库大坝安全监测经验做法

杨树华

（潍坊市白浪河水库管理局，山东 潍坊 261052）

白浪河水库位于潍坊市区以南9 km，白浪河中游，控制流域面积353 km2，总库容1.445 6亿m3，兴利库容4 070万m3。2010年完成除险加固，具备防御100年一遇设计、10 000年一遇校核洪水的能力。多年来，潍坊市白浪河水库管理局坚持按照规范要求开展安全监测工作，积累了丰富的经验，现加以整理，作一总结。

1　工程观测项目及常用方法

1.1　垂直位移观测

垂直位移观测应按照国家三等及以上水准测量规范开展，最好按照（《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）进行操作。

1.2　水平位移观测

水平位移观测首选方案是视准线法。该方法操作简单，观测精度，但有一定的局限性。如果大坝两端有稳定的山体布置工作基点，坝轴线为直线，就应坚持用视准线法。观测时将经纬仪安放在工作基点上，视准另一端的工作基点，然后锁闭水平轮盘，将花杆在观测点附近垂直移进经纬仪视准线上，用钢尺测量花杆与观测点之间的距离。不具备视准线法观测条件的，可以考虑利用引张线、测小角以及GPS等方法进行观测。

1.3　大坝渗流压力观测

一般采用测压管观测坝体和坝基的浸润线水位高程。采用人工观测或自动观测。人工观测，一般都是平均每个月观测3～4次，水位变幅较大时要加密观测，及时捕捉坝前水位与浸润线水位的变化关系。自动观测系统要定期开展人工比对，以防出现传感器参数漂移、造成数据采集失真，还要定期对数据进行备份。

1.4　观测资料的整编分析

对观测资料要及时进行整编分析，开展数据比对从而形成稳定性、渗漏程度、安全程度等方面的结论性意见。将观测成果用于开展大坝安全鉴定，维修养护和更新改造实施方案的编制工作。

2　经验做法

2.1　大坝垂直位移观测

白浪河水库开展大坝垂直位移观测是二等水准观测，二等水准属于精密水准，要求必须做到“三个过硬”。一是要保证观测仪器的精度等级过硬，这是开展好精密水准观测的前提。二是人员技术过硬，对观测人员要开展业务培训，确保熟练掌握仪器的使用和观测注意事项。三是精度控制措施过硬。具体来说有以下3个方面的“提高”。1）提高黑、红面读数差标准，从规范要求的黑、红面高差不超过8，提高到不超过5，也就是读数的精度从0.4 mm提高到0.25 mm。2）控制当站往、返测高差不符值不超过0.5 mm。3）提高闭合精度，将规范允许的闭合差缩小至1/4，尽量避免用内业平差进行事后弥补。

2.2　水平位移观测

白浪河水库大坝全长6 680 m，中间有4处拐点，水平位移观测点共计68处。视准线法不具备条件，只能利用GPS开展观测。为提高观测精度保证观测质量，采取了多种有效措施。1）将基准点与工作基点（为减轻现场施工条件对监测的影响，坝体选设4个监测点作为每次监测的工作基点）按《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314-2009中“一级技术要求”进行布网和观测。2）平面坐标系统采用WGS84坐标系，一级GPS点的测量精度按CJJ/T8-2011和CJJ/T73-2010的要求进行控制。3）外业观测要求：观测组严格按作业调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，当情况有变化时要经作业队负责人同意，观测组不得擅自更改计划；每一时段开机前后应各自量取天线高，两次量取的天线高差值不大于3 mm；观测员在作业期间不得擅自离开测站，并应防止仪器受到震动和被移动，防止人为和其他物体靠近天线遮挡卫星信号；接收机在观测的过程中不应在接收机近旁使用对讲机；雷雨过境时应关机停测，并取下天线，以防雷电。观测结束后形成汇编资料，观测资料内容包括仪器校验合格证书、导出的观测原始记录电子版、观测报告、与以往观测数据形成比对电子表格。

2.3　大坝渗流压力及渗流量观测

白浪河水库大坝渗流压力采用测压管方式开展，共埋设测压管52只，其中主坝25只、东副坝12只、西副坝15只，测压管浸润线水位采用自动观测方式，传感器为振弦式压力传感器，传输方式为光纤传输。多年来，始终坚持每年汛前和汛后分别开展1次人工比对，对出现数据漂移的观测点及时进行校正，每年开展1次管顶高程校核；全年设备完好率高于95%，出现故障的设备排除时间一般不超过4 d，特殊原因设备故障时间过长及时开展人工观测，数据录入数据库。系统的常见故障主要有传感器失灵、光纤端口接触不良、雷击和电源电压不稳造成设备损坏。保证设备完好率高于95%的主要做法是：1）有充足的备品备件，出现故障能及时进行更换。2）对光纤端口勤维护，定期用无水酒精清除端口灰尘。3）雷电天气切断电源，防止电源线进雷。4）遇到电网停电迅速给系统拉闸，电网电压供电正常后再恢复供电。5）施工作业保护好通信光缆。6）定期对后台机数据库进行备份，防止数据意外丢失。每年将运行和维修养护工作形成工作报告，报水库管理局档案室存档。

除险加固时，对坝体及坝基砂砾石层做混凝土防渗墙截渗处理，坝基基岩进行了帷幕灌浆防渗处理。水库大坝渗流观测点有2处，一处为孙吕家观测点位于东副坝0+200处下游坝脚外排水沟内；另一处为申家观测点位于西副坝2+100下游坝脚排水沟。2011—2014年水库高水位运行时有轻微的渗漏明流，每周开展了2次渗流量观测，2014年以后没有出现渗漏明流。

2.4　观测资料整编分析

分析资料中通常包含以下内容：1）将每个观测点的观测数值与上次观测数值进行比对，计算本次变化值，再与起始观测数值进行比对计算累计变化值。年内进行的多次观测，还要与往年进行同期比对，建立同比数据链。工程观测的同比数据分析，比环比数据分析更有用，误差更小。通过分析分别找出变化数据较大的一组观测点，和数据变化较小的一组观测点，从中找出变化的规律。2）形成图表，将观测数值导入Excel，利用生成图表功能，生成以时间为横坐标，以观测数值为纵坐标的曲线图。利用坝前水位、测压管水位变化过程线，分析测压管水位开始上升、达到峰值、下降的时间与水库水位开始上升、达到峰值、下降之间的时间差△t，通过分析每一只测压管△t的大小，判断大坝的防渗效果、安全程度；利用水位、库容年度变化曲线图分析年度运行情况；利用位移量同比变化曲线图，位移量累计变化曲线图分析大坝的内部稳定性。3）形成结论，通过分析对大坝的安全状况做出评价。

多年来，白浪河水库始终坚持按规范要求开展工程观测工作，积累了大量详实的观测资料，为2017年水库安全鉴定为“一类坝”提供了充分的基础数据，并在水利部开展的水库大坝安全运行管理年报编制试点工作中得到高度肯定。为更好地开展水利工程规范化管理工作，需积极探索工程观测的新方法、新技术、新标准，进一步提高工程观测的精度和资料整编水平。