白杨沟水库大坝安全监测设计

王新疆　周佺

摘 要：巴里坤头道白杨沟水库属小（Ⅰ）型水利工程，在坝体、沥青混凝土心墙、混凝土面板、坝基、坝址岸坡及危及大坝稳定的库区边坡等部位布设观测仪器，以达到监视大坝安全运行状态、掌握施工及运行期情况、监视工程质量、为设计反馈资料的目的。

关键词：大坝；安全；监测

1 概述

巴里坤头道白杨沟流域地处哈密地区东天山支脉莫钦乌拉山北坡，全流域在巴里坤境内，径流主要由融雪水、基岩裂隙水及夏季降雨组成，流域内无冰川及永久积雪，流域平均海拔高程2821m，河长21km，头道白杨沟多年平均年径流量793.3万m3。头道白杨沟水库位于兵团农十三师红山农场境内，距哈密市280km，距巴里坤县130km。水库作为地区煤炭工业重要水源之一，是实现地区新型工业化的发展目标和煤炭生产和煤炭深加工的重要水利工程，项目建设十分迫切。

头道白杨沟水库属小（Ⅰ）型水利工程，在坝体、沥青混凝土心墙、混凝土面板、坝基、坝址岸坡及危及大坝稳定的库区边坡等部位布设观测仪器，以达到监视大坝安全运行状态、掌握施工及运行期情况、监视工程质量、为设计反馈资料的目的。观测项目主要有位移监测、渗流监测、应力应变监测、库水位监测。

2 大坝观测设备的设计原则

观测设计结合坝的等级、坝高、地质、结构形式等条件提出观测及布置要求；观测项目和观测点布设考虑沥青混凝土心墙筑坝特点，以全面反映大坝的工作状况为宗旨；观测坝段选择在地质条件复杂或具有代表性的坝段；根据工程的重要性、设计计算及模型试验、温控等方面的要求，并参考类似工程的布置资料确定观测项目；观测设备的选用，尽量做到观测方便、直观、快捷、精度符合要求，各项观测值能相互校核，并保证观测作业有良好的交通及照明条件；观测设备要有必要的保护措施，尽量排除影响观测成果的因素，仪器埋设、资料整理要适合碾压式沥青砼的特殊要求。

3 观测设计

3.1 位移观测设计

巴里坤头道白杨沟水库设立五等水准点，坝址左右两岸设立由3个水准基点组成的水准基点组。

选择河床段最大坝高0+120处和0+080、0+160，0+280，0+360五个断面作为观测横断面，主坝段（0+080、0+120、0+160）每个观测横断面上布置2个观测点，其中下游坝肩布置一点，下游坝坡布置一点，副坝段（0+280、0+360）下游坝肩布置一点。观测水平位移的工作基点（观测竖直位移的起测基点）设置在两岸便于观测的山体基岩上。水平位移的测点和垂直位移观测的测点设置在同一标点上。

水平位移观测方法采用视准线法，垂直位移观测方法采用水准仪观测法。

3.2 渗流观测

在主坝段（河床段）坝体内选择最大坝高0+120处和0+080、0+160三个断面作为观测横断面进行测点布设。坝体渗流采用测压管观测，每个断面在心墙下游方向布置3支测压管，一共布设测压管9支。

在副坝段（古河槽段）槽孔混凝土墙下游侧选择0+240处和0+280、0+320、0+360四个断面作为观测横断面进行测点布设。坝体渗流采用测压管观测，每个断面布置1支测压管，一共布设测压管4支。

绕坝渗流主要是观测坝头与岸坡接触处的渗流变化情况，判断此部位的防渗与排水效果。因此在坝左右岸垂直于坝轴线方向，分别布置1排，每排3孔，采用测压管进行观测。

渗流量观测对于判断渗流是否稳定，掌握防渗和排水设施工作是否正常，具有很重要的意义，是保证水库安全运用的重要观测项目之一。由此在坝基下游排水的出口处设置1个三角量水堰对渗流量进行观测。

3.3 水位观测

坝体上游水位观测，采用在导流放水隧洞竖井外侧段设置观测水管，水管里设置自计水位测量仪进行自动观测，自计水位测量仪每一小时测量一次数据，并存储于电脑，在水位超过限制水位，报警通知管理人员，在竖井上设置水位标尺，以便冬季水位观测。

3.4 应力与应变观测

根据碾压沥青混凝土心墙的特点在主坝段最大应力和最小应力发生的部位，在坝体内选择最大坝高0+120处和0+080、0+160三个断面心墙底部及1/3坝高、2/3坝高的上下游布设土压力共计18支。

副坝段为混凝土面板防渗，砼面板坝的重点观测项目为应力、应变观测，根据砼面板的特点在面板最长的断面0+360及断面0+280、0+380处布设两向应变计，以观测其平面应力状态；仅在面板最长的断面处布设无应力计，布置高程同应力测点。无应力计与相应的应变计组距坝面相同，无应力计与应变计之间距离为1.5m。本设计共布设两向应变计组6组，无应力计6支。两岸砼面板板间缝布置了6支单向测缝仪，在周边缝处埋设5组三向测缝仪，用于缝的变形观测。

观测设备需采用集中自动监测，设30m2监测房1座，30m2自动监测室1座，配全站仪一套。所有观测设备均通过电缆与枢纽管理工作站（计算机）连接。观测主要设备见表1。

4 结束语

大坝安全监测系统是了解大坝工作状态和安全状态的主要设施，而观测设备是安全监测系统的根本，只有对其进行合理的设计和高质量的施工，才能在工程施工阶段准确获取监测资料，为水库蓄水及建筑物安全运行提供科学依据。

参考文献

[1]巴里坤头道白杨沟水库可行性研究报告书，2013.

[2]赵志仁.大坝安全监测的原理与应用[M].天津：科学技术出版社，1992.

[3]水工建筑物观测工作手册[M].北京：水利出版社，1980.

作者简介：王新疆（1973-），男，新疆哈密人，汉，大学本科，新疆生产建设兵团第十三师水利局，从事水利工程建设与管理。

周佺（1972-），男，四川蓬溪人，汉，大学本科，新疆建设兵团第十三师水务管理有限公司，从事水利工程建设与管理。