水工建筑物安全監(jiān)測與控制第2章

水工建筑物安全監(jiān)測與控制第2章第一頁，共100頁。水工建筑物安全監(jiān)測與控制的概念

水工建筑物安全監(jiān)測與控制是以水利水電工程建設(shè)和運(yùn)行中發(fā)生的各種可能危害、事故為主要研究對象，以工程特征信息為基礎(chǔ)，總結(jié)、分析已發(fā)生危害事件或事故的經(jīng)驗，綜合運(yùn)用自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管理科學(xué)等方面的有關(guān)知識，識別和預(yù)測建設(shè)、運(yùn)行活動中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止危害、事故發(fā)生的科學(xué)技術(shù)知識體系。第二頁，共100頁。

第2章水工建筑物安全監(jiān)測設(shè)計2.1監(jiān)測設(shè)計的基本原則和要求2.2監(jiān)測項目確定與測值限差2.3變形監(jiān)測設(shè)計2.4滲流監(jiān)測設(shè)計2.5應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測設(shè)計2.6水文及水力學(xué)監(jiān)測設(shè)計2.7自動化監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化2.8監(jiān)測工程的施工組織設(shè)計2.9監(jiān)測設(shè)計工程實(shí)例第三頁，共100頁。2.1監(jiān)測設(shè)計的基本原則和要求

水工建筑物應(yīng)根據(jù)其重要性、型式、結(jié)構(gòu)特性及地基條件等，設(shè)置安全監(jiān)測設(shè)施。安全監(jiān)測設(shè)計應(yīng)以外部觀測為主，內(nèi)部觀測為輔。觀測斷面和觀測點(diǎn)的選擇應(yīng)有代表性。對安全性觀測項目及測點(diǎn)，設(shè)計宜提供觀測值的預(yù)計變動范圍。監(jiān)測設(shè)施應(yīng)有保護(hù)措施，并便于施工、安裝和維護(hù)。設(shè)計時應(yīng)該按照建筑物的永久性和臨時性，永久性建筑物中的主要建筑物和次要建筑物，分級別、作用及荷載情況等確定監(jiān)測設(shè)計的基本原則和應(yīng)該采用的標(biāo)準(zhǔn)。第四頁，共100頁。2.1.1設(shè)計所需的基本資料（1）工程形式、工程規(guī)模、使用年限、幾何形狀、尺寸以及邊界條件。（2）地質(zhì)條件和工程技術(shù)等。（3）環(huán)境條件。水文氣象、生命財產(chǎn)危險性、附近建筑物或其他設(shè)施的狀況。（4）巖土體物理力學(xué)性質(zhì)和地應(yīng)力狀態(tài)。（5）施工方法和程序、各種結(jié)構(gòu)的類型。（6）工程前期試驗資料、模擬計算成果、結(jié)構(gòu)布置形式。（7）確定的安全監(jiān)測參照模型。（8）預(yù)測的工程運(yùn)行性能，通過預(yù)測選定的儀器量程與精度和確定儀器定位定向依據(jù)。第五頁，共100頁。2.1.2設(shè)計目的目的主要分為（1）保障建筑物的安全運(yùn)用（2）充分發(fā)揮工程效益（3）檢驗設(shè)計，提高水平（4）改進(jìn)施工，加快進(jìn)度

設(shè)計目的也可概括為預(yù)報、控制、檢驗、改進(jìn)8個字，應(yīng)使監(jiān)測系統(tǒng)能夠發(fā)揮應(yīng)有的效果。第六頁，共100頁。a.預(yù)報通過安全監(jiān)測發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，及時預(yù)測未來性態(tài)和發(fā)展趨勢，防止災(zāi)害的發(fā)生。b.控制根據(jù)監(jiān)測進(jìn)行控制運(yùn)行。適時調(diào)整原因量以控制效應(yīng)量，使能充分發(fā)揮工程效益。c.檢驗監(jiān)測資料可反饋和驗證設(shè)計的正確性，求得設(shè)計的合理、完善、創(chuàng)新。d.改進(jìn)從監(jiān)測結(jié)果可評價采用的施工技術(shù)其適用性和優(yōu)越性以及改進(jìn)的途徑。第七頁，共100頁。2.1.3設(shè)計要求設(shè)計要求（1）明確的針對性和實(shí)用性（2）充分的可靠性和完整性（3）先進(jìn)的監(jiān)測方法和設(shè)施（4）必要的經(jīng)濟(jì)性和合理性a.實(shí)用有的放矢地進(jìn)行設(shè)計，做到目的明確，針對性強(qiáng)，突出重點(diǎn)，兼顧全局。b.可靠設(shè)計方案和儀器的選擇要同時考慮施工期、蓄水期、運(yùn)行期的需要，并長期穩(wěn)定需要。c.經(jīng)濟(jì)觀測項目宜簡化，測點(diǎn)少兒精，布置經(jīng)濟(jì)合理，施工安裝方便。d.先進(jìn)監(jiān)測方法、儀器設(shè)備應(yīng)滿足精度要求，并吸取國內(nèi)外經(jīng)驗，在可能范圍內(nèi)盡量采用先進(jìn)技術(shù)。第八頁，共100頁。2.1.4設(shè)計準(zhǔn)備主要熟悉、了解、掌握以下幾點(diǎn)：a.熟悉監(jiān)測技術(shù)的基本知識，監(jiān)測儀器設(shè)備性能和使用要求，并能在設(shè)計時正確運(yùn)行。b.了解結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工設(shè)計、工程特點(diǎn)及一些關(guān)鍵問題，認(rèn)真確定監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)和規(guī)模。c.掌握設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）可行性研究階段提出安全監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、監(jiān)測項目、儀器數(shù)量和投資估算。（2）初步設(shè)計階段優(yōu)化總體設(shè)計方案及測點(diǎn)布置，確定主要儀器設(shè)備數(shù)量及工程概算。（3）招標(biāo)設(shè)計階段提出各種監(jiān)測項目的施工技術(shù)要求、儀器設(shè)備清單，各種要監(jiān)測項目測次及工程預(yù)算。（4）施工設(shè)計階段提出施工詳圖及加工圖。（5）蓄水設(shè)計階段參與制定監(jiān)測工作計劃和主要監(jiān)測技術(shù)指標(biāo)及對大壩工作狀態(tài)和評估。（6）運(yùn)行設(shè)計階段參與資料分析、安全檢查和鑒定，并負(fù)責(zé)監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)改造設(shè)計。第九頁，共100頁。2.2監(jiān)測項目確定與測值限差2.2.1監(jiān)測項目的確定原則監(jiān)測項目的確定應(yīng)考慮如下原則：（1）觀測成果主要用于設(shè)計和施工的技術(shù)校核與修改時，選定起控制作用的項目。（2）觀測成果用于及時預(yù)報施工和運(yùn)行安遠(yuǎn)程度為目的時，應(yīng)確定一項、多用、數(shù)據(jù)可靠地項目。（3）應(yīng)針對危及建筑物穩(wěn)定的關(guān)鍵問題和控制性觀測來確定項目。（4）探查不穩(wěn)定部位或影響穩(wěn)定的因素時，應(yīng)盡可能采用系統(tǒng)項目。（5）施工安全監(jiān)測的項目要簡單，不干擾施工，取得成果要快。（6）監(jiān)測成果主要用于科研和發(fā)展新技術(shù)時，要按專項和全項兩種方式選定。問題明確的用專項，問題模糊的盡可能用全項。（7）為了校正主要觀測項目成果的觀測，要針對影響因素的類型確定項目。（8）確定觀測項目要考慮儀器設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、使用方便及可能性等條件。（9）長期觀測項目應(yīng)能較全面的反映建筑物的實(shí)際運(yùn)行情況，力求少而精。（10）工程安全監(jiān)測系統(tǒng)中都應(yīng)當(dāng)有巡視檢查項目。第十頁，共100頁。2.2.2監(jiān)測項目的內(nèi)容第十一頁，共100頁。第十二頁，共100頁。第十三頁，共100頁。2.2.3測值限差主要分為：變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測和應(yīng)力監(jiān)測。變形監(jiān)測：第十四頁，共100頁。第十五頁，共100頁。滲流監(jiān)測：第十六頁，共100頁。應(yīng)力監(jiān)測：第十七頁，共100頁。2.3變形監(jiān)測設(shè)計2.3.1水平位移觀測斷面土石壩（含堆石壩）橫斷面：一般不少于2~3個縱斷面：壩頂布設(shè)1~2，下游壩坡2~5個內(nèi)斷面：布置1~3個混凝土壩（函支墩壩、砌石壩）縱斷面：1~2個內(nèi)斷面：1~3個近壩區(qū)巖體及滑坡體靠兩壩肩附近的近壩區(qū)巖體垂直軸線布設(shè)1~2滑坡體順滑移方向布設(shè)1~3必要時可大致按網(wǎng)格法布置監(jiān)測布置分為斷面和觀測點(diǎn)第十八頁，共100頁。觀測點(diǎn)土石壩（含堆石壩）每個斷面一般不少于3個混凝土壩（函支墩壩、砌石壩）對于重要工程可在伸縮縫兩側(cè)各部設(shè)1個觀測點(diǎn)近壩區(qū)巖體及滑坡體至少布置3個位移標(biāo)點(diǎn)監(jiān)測方法水平位移監(jiān)測方法見書表2-7（p27）第十九頁，共100頁。2.3.2垂直位移監(jiān)測方法見書2-8（P28）監(jiān)測布置精密水準(zhǔn)法三角高程法遙測法水準(zhǔn)工作位移第二十頁，共100頁。第二十一頁，共100頁。2.3.3撓度

將垂線從壩頂或適當(dāng)位置的懸掛點(diǎn)掛下，在各測點(diǎn)上均設(shè)測站安置儀器進(jìn)行觀測，所得觀測點(diǎn)為各測點(diǎn)與懸掛點(diǎn)之間的相對位移，則任一測點(diǎn)N的撓度SN的算式為：

SN=S0-S式中：NS—正垂線懸掛點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的相對位移；

S—任一測點(diǎn)N與懸掛點(diǎn)之間的觀測的相對位移正垂線觀測站法支持點(diǎn)法

在垂直低最低點(diǎn)建立觀測站安置儀器，而在各測點(diǎn)處安裝支持點(diǎn)，觀測是吧垂涎分別夾在各支持點(diǎn)上，所得觀測值減去首次觀測值即為各測點(diǎn)與最低點(diǎn)觀測站之間的相對撓度。第二十二頁，共100頁。倒垂線

倒垂線是將鉛垂線底端固定在基巖深處，依靠另一端施加的浮力將垂線引至頂或某一高程處保持不動，故只能采用多點(diǎn)觀測站法。第二十三頁，共100頁。2.3.3傾斜第二十四頁，共100頁。2.3.5接縫及裂縫第二十五頁，共100頁。2.4滲流監(jiān)測設(shè)計揚(yáng)壓力監(jiān)測滲流壓力監(jiān)測孔隙水壓力監(jiān)測繞壩滲流監(jiān)測地下水位監(jiān)測滲流量監(jiān)測水質(zhì)監(jiān)測主要分為第二十六頁，共100頁。2.4.1揚(yáng)壓力監(jiān)測

縱向觀測斷面有1~2個

壩基橫向觀測斷面至少有2個測點(diǎn)布置在壩段中心線或支墩中心線上低于70m的混凝土壩2個水平截面壩體高于70m的混凝土壩3~4個水平截面

布置觀測設(shè)備：

揚(yáng)壓力通常采用測壓管和滲壓計觀測。第二十七頁，共100頁。2.4.2滲流壓力監(jiān)測滲流壓力的典型布置如圖所示：第二十八頁，共100頁。2.4.3孔隙水壓力監(jiān)測

通常在均質(zhì)土壩、沖填壩、尾礦壩、松軟地基、土石壩土質(zhì)防滲體、砂殼等圖體內(nèi)需要進(jìn)行孔隙水壓力觀測?？紫端畨毫Σ捎脺y壓管和滲壓計觀測。孔隙水壓力典型監(jiān)測布置如圖所示：第二十九頁，共100頁。2.4.4繞壩滲流監(jiān)測觀測斷面：（1）在大壩兩端沿流線方向或滲流較集中的透水層各設(shè)

1~2個觀測斷面，每個斷面上設(shè)3~4條觀測垂線。（2）在土石壩與混凝土建筑物接觸面上布設(shè)1個斷面，

2~3條觀測垂線（3）在下游河槽兩側(cè)階地中的繞流區(qū)，沿主流線方向每側(cè)可增設(shè)1個觀測斷面。觀測點(diǎn)：（1）在大壩兩岸每個觀測垂線的鉆孔中設(shè)1~2個觀測點(diǎn)，若需分層觀測，則應(yīng)做好層間止水。（2）在土石壩與剛性建筑物結(jié)合部位觀測垂線上的不同高程布設(shè)

1~2個觀測點(diǎn)。（3）在岸坡防滲齒槽或灌漿帷幕的下游側(cè)布設(shè)1個觀測點(diǎn)，必要時可增設(shè)1個。（4）對于層狀滲流，可利用不同高程上的平洞布設(shè)測點(diǎn)。無平洞時，應(yīng)分別鉆孔至各層透水帶布設(shè)測點(diǎn)。第三十頁，共100頁。2.4.5地下水位監(jiān)測

對于近壩區(qū)的滑坡體及對壩肩或壩基穩(wěn)定有重大影響的地質(zhì)構(gòu)造帶宜進(jìn)行地下水位觀測。同時，對隧洞、地下廠房（包括地下泵站）、調(diào)壓室及泄水孔等進(jìn)行外水壓力觀測。2.4.6滲流量監(jiān)測滲流量觀測包括滲漏水的總流量、分區(qū)流量及其水質(zhì)監(jiān)測。各種水堰如圖所示：第三十一頁，共100頁。第三十二頁，共100頁。第三十三頁，共100頁。2.4.7水質(zhì)監(jiān)測主要包括

溫度、pH值、電導(dǎo)率、透明度、

物理指標(biāo)

顏色、懸浮物、礦化度等。

總磷、總氮、硝酸鹽、高錳酸鹽、溶解氧、生化需

化學(xué)指標(biāo)

氧量、有機(jī)金屬化合物等。第三十四頁，共100頁。2.5應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測設(shè)計2.5.1混凝土應(yīng)力及應(yīng)變壩的類型重力壩拱壩支墩壩面板壩在重點(diǎn)觀測壩段選擇1個水平觀測截面，一般1個截面布置3~5個測點(diǎn)，一個測點(diǎn)布置1~3個應(yīng)變計。在不同高程上選擇3~5個水平觀測截面，在拱冠、拱座選擇1~3個斷面，在厚拱壩和重力壩的觀測面布置2~3個觀測點(diǎn)，沒縫時可多于3個。可參照重力壩。設(shè)置測點(diǎn)的面板條塊一般1~3個。第三十五頁，共100頁。2.5.2巖體應(yīng)力及應(yīng)變分為壩基和壩肩近壩區(qū)巖體地下洞室基巖應(yīng)變計的標(biāo)距長度為1~2m，可按1~3向組成布設(shè)。布設(shè)近壩區(qū)的高邊坡及滑坡體應(yīng)變測點(diǎn)時，可采用多點(diǎn)位移計。多點(diǎn)位移計收斂計三向位移計壓應(yīng)力計第三十六頁，共100頁。2.5.3鋼材應(yīng)力及應(yīng)變分為鋼筋鋼板根據(jù)需要布設(shè)觀測斷面，每個斷面需要3~5個觀測點(diǎn)，并應(yīng)布設(shè)相應(yīng)的鋼筋無應(yīng)力計。在觀測斷面上一般布設(shè)3~4個觀測點(diǎn)，測點(diǎn)處鋼板曲率半徑不小于1m。第三十七頁，共100頁。第三十八頁，共100頁。2.5.4自由體積應(yīng)變分為混凝土巖體鋼筋溫度、濕度、自生變形三部分，采用無應(yīng)力計進(jìn)行觀測在進(jìn)行巖體應(yīng)力應(yīng)變觀測時，應(yīng)布設(shè)巖石無壓力計，結(jié)構(gòu)如圖。在布設(shè)鋼筋應(yīng)力計時，應(yīng)布設(shè)相應(yīng)的混凝土無應(yīng)力計。第三十九頁，共100頁。第四十頁，共100頁。2.5.5土壓力壩內(nèi)土壓力總土壓力、垂直土壓力、水平土壓力及大、小主應(yīng)力等的觀測。內(nèi)容布置觀測斷面觀測點(diǎn)觀測儀器一般大型工程可布設(shè)1個觀測橫斷面，有必要時可增加1個。一般沿高程布設(shè)2~3個觀測界面，每組不少于3個第四十一頁，共100頁。第四十二頁，共100頁。觀測實(shí)驗內(nèi)容布置包括土和堆石體等與混凝土、巖石土壓力觀測，及淤沙壓力觀測，采用土壓力計。觀測斷面觀測點(diǎn)根據(jù)地質(zhì)布設(shè)1~3個觀測斷面。擋土建筑物每個斷面沿墻布設(shè)3~4個測點(diǎn)。建筑物基礎(chǔ)每個觀測截面布設(shè)3~5個測點(diǎn)。壩內(nèi)輸水涵管每個斷面焊管外布設(shè)3~4個測點(diǎn)。混凝土防滲墻觀測斷面沿深度布設(shè)3~5個測點(diǎn)。第四十三頁，共100頁。2.5.6溫度分為壩體壩面重力壩和寬縫重力壩拱壩和腹拱壩支墩壩網(wǎng)格間距一般10~20m上密下疏。根據(jù)壩高布設(shè)3~5個觀測截面交線處至少3個觀測點(diǎn)。不同高程3~5個截面布設(shè)測點(diǎn)。上游壩面下游壩面基巖空氣在觀測壩段據(jù)上游壩面5~10cm的壩體沿壩布設(shè)測點(diǎn)間距1/15~1/10壩高。一般在1/2壩高處布設(shè)觀測截面，據(jù)壩面0cm、10cm、20cm、40cm、60cm各設(shè)1個觀測點(diǎn)。深入基巖5~10m鉆孔。不同深度布設(shè)3~5測點(diǎn)，測點(diǎn)據(jù)地面為0m、1.5m、3.5m、10m。布設(shè)1個氣溫點(diǎn)。第四十四頁，共100頁。2.5.7地震分為地震強(qiáng)震洞孔隙壓力混凝土壩土石壩附屬建筑物一般在2/3壩高處增設(shè)測點(diǎn)必要在1/2壩高處增設(shè)測點(diǎn)可少量布設(shè)測點(diǎn)重點(diǎn)部位是在土石壩的砂殼底部、松軟壩基和含水量粘土寬心墻。第四十五頁，共100頁。觀測設(shè)備設(shè)置要求測震系統(tǒng)對地震基本烈度7度及其以上的1、2級大壩可進(jìn)行反應(yīng)監(jiān)測。地震反應(yīng)監(jiān)測包括壩體地震和孔隙壓力管測兩方面。強(qiáng)震觀測的傳感器與壩體要有良好的接觸，傳感器的震動方向應(yīng)與待測方向一致。對測震系統(tǒng)包括傳感器、放大器和記錄器三大部分。。數(shù)字式強(qiáng)震儀采用數(shù)字式磁帶記錄。對于洞孔隙壓力觀測，一般采用洞孔隙壓力計或滲壓計及其配套使用的放大器記錄和采用數(shù)據(jù)采集器或其他放大和記錄裝置。第四十六頁，共100頁。分為監(jiān)測布置觀測設(shè)備上游水位下游水位觀測要求直立水尺、傾斜水尺、懸垂水尺、浮筒水尺、自記水位計、遙測水位計2.6水文及水力學(xué)監(jiān)測設(shè)計2.6.1水位監(jiān)測1）一般在壩前設(shè)置1個觀測點(diǎn)2）上游水位測點(diǎn)宜布置在水面平穩(wěn)、受風(fēng)浪和泄流影響較小、便于安裝和觀測的穩(wěn)定岸坡或永久建筑物上3）對輸泄水建筑物的上游水位測點(diǎn)，可設(shè)置在引水管前池、渠首、堰前、閘墩側(cè)壁等處。1）一般布設(shè)在各泄水建筑物泄流匯合處的下游不受水躍和回流影響的地點(diǎn)。2）當(dāng)下游河道無水時，可布設(shè)測壓管、觀測井、滲壓計，并盡量與滲流監(jiān)測結(jié)合。3）消力池下游的水位測點(diǎn)宜布設(shè)在距離消力池末端不小于設(shè)備總長得3-5倍處。1）閘墩、消力池、泄洪工程進(jìn)水渠的渠首及堰前水位應(yīng)觀測時均水位。2）時均水位一般用布設(shè)水尺法觀測。3）瞬時水位一般用遙測水位計、滲壓計或波浪儀器觀測。第四十七頁，共100頁。2.6.2降水監(jiān)測雨量站位置：在壩區(qū)選擇四周空曠、平坦，避開局部地形、地物影響的地方設(shè)置雨量站。雨量站面積：雨量站宜設(shè)置專用面積，布設(shè)一種儀器時，面積不小于4m×4m；布設(shè)兩種儀器時，面積不小于

4m×6m。周圍還應(yīng)設(shè)置柵欄，保護(hù)儀器設(shè)備。泄洪霧化：泄洪霧化屬于臨時性監(jiān)測，測點(diǎn)布置較多，可不受上述要求限制。一般在霧化強(qiáng)降水區(qū)布設(shè)電測雨量計，在弱降水區(qū)則布設(shè)人工雨量計。觀測設(shè)備：觀測設(shè)備主要有雨量器、自記雨量計、智能雨量計。第四十八頁，共100頁。2.6.3壓強(qiáng)監(jiān)測分為監(jiān)測布置觀測設(shè)備布置要求觀測點(diǎn)觀測站1）壓強(qiáng)觀測布置應(yīng)根據(jù)泄水建筑物進(jìn)出口水位差決定。2）布設(shè)測點(diǎn)時以能反映過水表面壓強(qiáng)分布特征、滿足監(jiān)測工程安全運(yùn)行為原則。1）泄水建筑物測點(diǎn)一般應(yīng)布設(shè)在閘孔中線、閘墩兩側(cè)和下游曲線段或不連續(xù)部位。2）對于過水邊界不平順及突變等部位，如平板閘門槽下游邊壁、挑流鼻坎、消力墩側(cè)壁等，需布設(shè)測點(diǎn)。3）有壓隧洞（管道）進(jìn)口頂部曲線段、漸變段、分叉段及局部不平整突體的下游邊界上宜根據(jù)需要布設(shè)測點(diǎn)。1）觀測站應(yīng)盡量保持干燥、通風(fēng)，室溫基本穩(wěn)定，并避免受建筑物或地基震動的影響。2）電源應(yīng)保持穩(wěn)定，不受大功率電氣設(shè)備影響及信號的干擾。3）觀測站應(yīng)盡量靠近測點(diǎn)，交通方便，照明良好。觀測設(shè)備有測壓管，測壓計。第四十九頁，共100頁。2.6.4消能監(jiān)測觀測內(nèi)容：1）消能觀測包括底流、流面以及挑流2）對底流消能觀測點(diǎn)的重點(diǎn)是水流從急流狀態(tài)變化到緩流狀態(tài)時水面產(chǎn)生水躍的水力現(xiàn)象。3）對面流消能觀測的重點(diǎn)是壩下水流流態(tài)及面流波。4）挑流消能觀測的重點(diǎn)是挑流水舌和水墊消能及霧化。觀測點(diǎn)：1）底流消能測點(diǎn)布設(shè)位置以能觀測出水流平面圖和水躍剖面圖為原則。2）面流消能測點(diǎn)布設(shè)位置以能觀測出水舌流態(tài)剖面圖和水流平面圖以及面流波的衰減圖為原則。3）挑流消能測點(diǎn)布設(shè)位置以能觀測出水舌軌跡圖與水舌擴(kuò)散平面圖及霧化范圍和降水強(qiáng)度等值線圖為原則。觀測方法：觀測方法有方格網(wǎng)發(fā)、水尺組法、經(jīng)緯儀交會法、攝影法。第五十頁，共100頁。2.6.5沖淤監(jiān)測監(jiān)測布置觀測斷面測點(diǎn)定位1）庫區(qū)：通常在攔河壩前布設(shè)1個斷面，至入庫口均勻布置若干個，斷面一般與河道基本垂直。2）河床：水閘建筑物一般由上、下游護(hù)坦末端起分別向上、下游延伸相當(dāng)于河道寬度的2~3倍距離內(nèi)布置斷面，布設(shè)5~10個斷面為宜。1）纜索法：對于庫面較窄的的河床式水庫，流速在1~1.5m/s以內(nèi)時，可采用纜索法決定測深點(diǎn)的位置，施測方便，成果可靠。2）當(dāng)庫面寬度大于150~200m,且流速大于1.5m/s時，可采用測角交會法決定測點(diǎn)位置。觀測設(shè)備：觀測設(shè)備有探測桿、測深錘、測深鉛魚、回聲測深儀、水下探測儀等。第五十一頁，共100頁。第五十二頁，共100頁。第五十三頁，共100頁。監(jiān)測方法：監(jiān)測方法見表2-11，可根據(jù)需要將其中兩種方法結(jié)合使用。第五十四頁，共100頁。2.6.6波浪監(jiān)測監(jiān)測目的：1）掌握庫區(qū)風(fēng)聲波的發(fā)展規(guī)律，制訂庫區(qū)護(hù)岸和土石壩護(hù)坡方案，防止發(fā)生破壞。2）確定大壩安全超高及防浪墻合理高度，確定明渠、水道邊墻安全超高及明渠隧洞洞頂余幅高度。3）了解尾水波對機(jī)組出力的影響，以保證發(fā)電出力。4）測量波浪對閘門等輕型建筑物的作用力，據(jù)已擬定防護(hù)措施。5）監(jiān)測下游河道波浪對岸邊沖擊。淘刷及對通航的影響，提出消波和防波的工程措施，尋求改善水工建筑物布置方案。6）根據(jù)監(jiān)測資料可建立風(fēng)力、吹程與波高的關(guān)系，波高與爬波的關(guān)系波壓力與塊石護(hù)坡厚度的關(guān)系等。監(jiān)測內(nèi)容：1）庫面波浪；2）輸水建筑物及電站下游波浪；3）明渠高速水流水面波浪；4）調(diào)壓井涌浪。監(jiān)測儀器:監(jiān)測儀器有測波桿、測波器、遙測自記儀、攝影機(jī)、水尺等。第五十五頁，共100頁。2.7自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化2.7.1自動化的要求（1）實(shí)用性要適應(yīng)施工期、蓄水期、運(yùn)行期及已建成工程更新改造的不同需要，便于維護(hù)和擴(kuò)充，每次擴(kuò)充不影響已建系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并能針對工程的實(shí)際情況兼容各類傳感器。能在溫度-30~+60℃、溫度95%以上及規(guī)定水壓條件下正常工作，能防雷和抗電磁干擾，系統(tǒng)中各測值宜變換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量輸出。操作簡單，安裝、埋設(shè)方便，易于維護(hù)。（2）可靠性保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，觀測數(shù)據(jù)具有可靠的精度和準(zhǔn)確度，能自檢自校及顯示故障診斷結(jié)果并具有斷電保護(hù)功能。同時具有獨(dú)立于自動監(jiān)測儀器的人工觀測接口。（3）先進(jìn)性

自動化系統(tǒng)的原理和性能應(yīng)具備先進(jìn)性，根據(jù)需要和可能采用各種先進(jìn)技術(shù)手段與元器件，使系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)外同類系統(tǒng)的先進(jìn)水平。第五十六頁，共100頁。（4）、經(jīng)濟(jì)性系統(tǒng)中軟硬件要力求價格低廉，經(jīng)濟(jì)合理，在同樣監(jiān)測功能下，性能價格比最優(yōu)，且有良好的售后服務(wù)。除能在線及時測量和處理數(shù)據(jù)外，還應(yīng)具有離線輸入接口。2.7.2自動化監(jiān)測的內(nèi)容（1）建筑物內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力、滲透力、溫度等自動化監(jiān)測。內(nèi)部觀測儀器主要采用差動電阻式和鋼弦式兩個系列。主要品種有應(yīng)力計、應(yīng)變計、側(cè)縫計、鋼筋計、滲壓計和溫度計。（2）建筑物外觀監(jiān)測，包括水平位移和垂直位移監(jiān)測兩部分。水平位移主要采用各種原理的垂線坐標(biāo)儀和引張線進(jìn)行自動化監(jiān)測。垂直位移監(jiān)測自動化儀器有差動變壓器式靜力水準(zhǔn)裝置和電容式靜力水準(zhǔn)裝置。地基和邊坡變形監(jiān)測采用多點(diǎn)變位計和鉆孔傾斜儀等。（3）揚(yáng)壓力和滲漏量監(jiān)測。揚(yáng)壓力自動化監(jiān)測儀器主要有鋼弦式、差動電阻式、電阻應(yīng)變片、電感式和電阻式。監(jiān)測滲漏量的儀器有管口滲漏量計及多種形式的量水堰水位遙測儀。（4）環(huán)境變量的自動監(jiān)測項目包括水位、水溫、氣溫和降雨，通常由水文氣象測報系統(tǒng)進(jìn)行測量。第五十七頁，共100頁。2.7.3自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式自動化監(jiān)測系統(tǒng)按采集方式分為集中式、分布式和混合式三種結(jié)構(gòu)模式，見圖2-21~圖2-23。第五十八頁，共100頁。2.8監(jiān)測工程的施工組織設(shè)計

施工組織設(shè)計是安全監(jiān)測設(shè)計的重要組成部分，是編制工程概預(yù)算和招標(biāo)、投標(biāo)文件的主要依據(jù)，是工程施工的指導(dǎo)性文件。它對于正確確定監(jiān)測系統(tǒng)的布置、優(yōu)化設(shè)計方案、合理組織施工、保證工程質(zhì)量、避免與總體工程干擾、縮短工期、降低造價都有十分重要的作用。第五十九頁，共100頁。第六十頁，共100頁。2.8.1監(jiān)測工程施工組織設(shè)計要求監(jiān)測工程施工組織設(shè)計應(yīng)符合下列要求：（1）在設(shè)計中，必須根據(jù)特定水利工程項目的施工特點(diǎn)，認(rèn)真研究監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計布置和技術(shù)要求，并要符合現(xiàn)行的施工組織設(shè)計規(guī)范和有關(guān)施工規(guī)程、規(guī)范，以保證工程質(zhì)量。（2）施工程序應(yīng)符合水利工程總進(jìn)度計劃和施工程序的要求，要有與其協(xié)調(diào)平衡的措施，避免干擾、沖突，確保初期監(jiān)測和施工期監(jiān)測取得準(zhǔn)確的初始狀態(tài)值和時間與空間上連續(xù)的、全過程的資料，并確保儀器安裝埋設(shè)的質(zhì)量。（3）施工進(jìn)度應(yīng)符合工程施工總進(jìn)度的要求。在滿足工程總體施工的前提下，制定各項工作的方案，方案的確定要有比較，擇優(yōu)選擇。（4）設(shè)計中必須編制完整的監(jiān)測工程施工技術(shù)規(guī)程，用以保證監(jiān)測工程施工嚴(yán)格遵循有關(guān)規(guī)程、規(guī)范，達(dá)到監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求。（5）設(shè)計中應(yīng)考慮監(jiān)理常規(guī)要求，并將要求編入設(shè)計文件中，便于施工人員對此有明確的認(rèn)識和遵照執(zhí)行。第六十一頁，共100頁。2.8.2施工組織設(shè)計的步驟與內(nèi)容（1）調(diào)查分析研究工程特性和施工條件。掌握水利工程和安全監(jiān)測工程的特性及施工組織設(shè)計的基礎(chǔ)工作。（2）確定施工程序和施工方法。監(jiān)測工程的施工程序和方法常常受到相鄰工程和水利工程施工的影響，因施工條件的變化而變化。因此，施工程序和方法需要準(zhǔn)備多種方案，以適應(yīng)這種多變的施工條件。（3）編制進(jìn)度計劃施工進(jìn)度計劃需在編制施工組織和作業(yè)循環(huán)圖表、各種儀器設(shè)備安裝埋設(shè)設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行編制，同時考慮工程總進(jìn)度的要求。（4）編制施工技術(shù)規(guī)程編制的技術(shù)規(guī)程應(yīng)包括土建施工規(guī)程、儀器設(shè)備組裝檢驗率定規(guī)程、儀器設(shè)備安裝埋設(shè)規(guī)程和觀測與資料整理分析規(guī)程。此外，在技術(shù)規(guī)程中，對監(jiān)測工程施工有影響的施工條件提出有限定要求的文件。第六十二頁，共100頁。2.9監(jiān)測設(shè)計工程實(shí)例

本節(jié)選擇幾個有代表性的工程實(shí)例。分別從監(jiān)測設(shè)計、施工、資料分析。工程安全評價等方面進(jìn)行介紹。第六十三頁，共100頁。第六十四頁，共100頁。大壩名稱壩高(m)壩型庫容(億m3)初蓄日期調(diào)節(jié)性能級別三板溪大壩185.5堆石壩40.942006年1月多年調(diào)節(jié)1級掛治大壩44混凝土重力壩0.58592007年6月日調(diào)節(jié)3級洪江大壩56.9混凝土重力壩3.22002年11月周調(diào)節(jié)2級碗米坡大壩66.5混凝土重力壩3.782003年11月不完全季調(diào)節(jié)2級五強(qiáng)溪大壩85.83混凝土重力壩43.51994年11月季調(diào)節(jié)1級凌津灘大壩52.05混凝土重力壩6.341998年12月為五強(qiáng)溪反調(diào)節(jié)2級

大壩基本情況（1）第六十五頁，共100頁。

大壩基本情況（2）大壩名稱壩高(m)壩型庫容(億m3)初蓄日期調(diào)節(jié)性能級別馬跡塘大壩26.8混凝土重力壩1.031983年1月日調(diào)節(jié)3級東坪大壩19混凝土重力壩0.1952007年3月日調(diào)節(jié)4級株溪口大壩27.5混凝土重力壩0.52008年3月日調(diào)節(jié)4級近尾洲大壩24左岸混凝土重力壩右岸土壩4.62000年12月日調(diào)節(jié)3級黑麋峰大壩上庫64.5下庫79.5上庫副壩1混凝土重力壩，其余為面板堆石壩上庫0.0852007年8月日調(diào)節(jié)1級第六十六頁，共100頁。原始數(shù)據(jù)的可靠性檢驗可靠性檢驗的主要內(nèi)容是采用邏輯分析方法進(jìn)行下列檢驗:（1）作業(yè)方法是否符合規(guī)定（2）觀測儀器性能是否穩(wěn)定（3）各項測量數(shù)據(jù)物理意義是否合理，是否超過儀器量程和材料的物理限值，檢驗結(jié)果是否在限差以內(nèi)。（4）監(jiān)測數(shù)據(jù)是否符合連續(xù)性、一致性、相關(guān)性等原則。連續(xù)性第六十七頁，共100頁。一致性第六十八頁，共100頁。相關(guān)性：（1）同類監(jiān)測量比較（2）相關(guān)監(jiān)測量比較第六十九頁，共100頁。數(shù)據(jù)表格樣例（1）第七十頁，共100頁。數(shù)據(jù)表格樣例（2）第七十一頁，共100頁。資料分析方法(1)資料分析方法一般采用比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計法和數(shù)學(xué)模型法等。（1）比較法：a）比較各次巡視檢查資料，定性考察水工建筑物外觀異?，F(xiàn)象的部位、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢。b)比較同類效應(yīng)量觀測值的變化規(guī)律或發(fā)展趨勢，是否具有一致性和合理性。c)將監(jiān)測成果與理論計算或模型試驗成果相比較，觀察其規(guī)律和趨勢是否具有一致性、合理性；并與工程的某些技術(shù)警戒值（大壩在一定工作條件下的變形量、抗滑穩(wěn)定系數(shù)、滲透壓力、滲流量等方面的設(shè)計或試驗允許值，或經(jīng)歷史資料分析得出的推薦監(jiān)控值）相比較，以判斷工程的工作狀態(tài)是否異常。

第七十二頁，共100頁。資料分析方法(2)

（2）作圖法：

a)通過繪制各監(jiān)測物理量的過程線及特征原因量（如庫水位等）下的效應(yīng)量（如變形量、滲流量等）過程線圖，考察效應(yīng)量隨時間的變化規(guī)律和趨勢。b)通過繪制各效應(yīng)量的平面和剖面分布圖，以考察效應(yīng)量隨空間的分布情況和特點(diǎn)（必要時可加繪相關(guān)物理量，如蓄水過程等）。c)通過繪制各效應(yīng)量與原因量的相關(guān)圖，以考察效應(yīng)量的主要影響因素及其相關(guān)程度和變化規(guī)律。第七十三頁，共100頁。資料分析方法(3)

（3）特征值統(tǒng)計法：對各監(jiān)測物理量歷年的最大和最小值（含出現(xiàn)時間）、變幅、周期、年平均值及年變化率等進(jìn)行統(tǒng)計、分析，以考察各監(jiān)測量之間在數(shù)量變化方面是否具有一致性、合理性，以及他們的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等。第七十四頁，共100頁。資料分析內(nèi)容

如監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)以下情況之一，可視為異常：（1）變化趨勢突然加劇或變緩，或發(fā)生逆轉(zhuǎn)，如從正向增長變?yōu)樨?fù)向增長，而從已知的原因量變化不能作出解釋。第七十五頁，共100頁。

（2）出現(xiàn)與已知原因量無關(guān)的變化速率。

第七十六頁，共100頁。

（3）出現(xiàn)超過歷史極值（最大值、最小值）、設(shè)計計算值、安全監(jiān)控限值或數(shù)學(xué)模型預(yù)報值。第七十七頁，共100頁。

當(dāng)水工建筑物運(yùn)行到一定年限后，為了保證建筑物的正常運(yùn)行，需要對水工建筑物進(jìn)行定期安全檢查，并對其進(jìn)行安全鑒定或安全評估。電力系統(tǒng)大壩安全監(jiān)察中心要求水電站大壩每5年進(jìn)行一次定期安全檢查與鑒定。水利部1998年發(fā)布的《水閘安全鑒定規(guī)定》中要求，水閘投入運(yùn)用后每隔15-20年應(yīng)進(jìn)行一次全面的安全檢查與鑒定。第七十八頁，共100頁。

水工混凝土建筑物安全評估最主要的內(nèi)容之一是根據(jù)檢測情況，對混凝土建筑物進(jìn)行必要的復(fù)核計算，復(fù)核計算內(nèi)容包括：1.建筑物因規(guī)劃數(shù)據(jù)的改變而影響安全運(yùn)行的，應(yīng)區(qū)別不同情況進(jìn)行建筑物的整體穩(wěn)定性、抗?jié)B穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等復(fù)核計算；2.建筑物因荷載標(biāo)準(zhǔn)的提高而影響工程安全的，應(yīng)復(fù)核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形；3.混凝土結(jié)構(gòu)需要限制裂縫寬度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，出現(xiàn)超過允許值的裂縫，應(yīng)復(fù)核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和裂縫寬度