新疆齐古水库大坝及水工建筑物运行期监测实践浅析

刘惠江

(新疆维吾尔自治区昌吉州呼图壁河流域管理处，新疆 昌吉，831200)

1 新疆齐谷水库概况

齐古水库位于新疆维吾尔自治区呼图壁河流域，位处天山北麓、准葛尔盆地南缘，河流总长约258km，流域面积9221 km2，是新疆昌吉州最大的的河流。已建成的齐古水电站坝址位于呼图壁河流域南侧河段，地处中低山区，地理坐标为东经86°40′、北纬43°52′。齐古水电站主要功能是发电，兼顾农业灌溉、防洪、拦沙、供水等作用，属中型水利枢纽工程[1-3]。主要建筑物级别为3级，坝址区构造稳定性较差，水库水工建筑物抗震设防烈度为Ⅷ度[4]。

2 运行期监测目标及内容

大坝水工建筑物的安全监测系统设计需满足监测规范要求。监测断面的选取，既要保证断面位置具有代表性，又要体现其特殊性。大坝水工建筑物的安全监测系统需准确、全面地反馈水工建筑物工作状态，实时收集水工建筑物安全信息，及时发现异常，为运行管理提供可靠资料[5-7]。具体目标如下：

(1)自动化监测的仪器与设施布置应结合工程实际情况，应做到目的突显、重点明确，尽量全面反映大坝的运行状况，将地质条件差、大坝结构复杂部位作为监测的重点；

(2)监测仪器应以稳定耐用、结果可靠为原则，同时兼顾经济合理，实现自动化监测，便于监测人员长期稳定进行观测工作；

(3)配置相应的软件，实现大坝安全监测数据的自动整理和分析，保证在恶劣气候条件下仍能进行必要项目的观测；监测仪器和设施必须严格按设计要求精心安装、埋设，确保仪器安装质量。

2.1 大坝

(1)大坝变形监测：建立平面和垂直位移监测控制，为大坝各建筑物的变形监测提供基准；

(2)坝体表面变形监测：包括垂直和水平位移的监测；

(3)坝体内部变形监测：坝壳料内部的沉降、水平位移；

(4)坝体渗流及绕坝渗流监测；

(5)沥青混凝土坝体以及沥青混凝土心墙防渗情况；

(6)心墙应力应变及温度监测。

2.2 表孔溢洪洞

监测洞身和泄槽段沿线的渗透压力、混凝土衬砌段以及钢筋的变形、应力。

2.3 灌溉放水洞

监测洞身、泄槽段沿线的渗透压力及不同围岩类别的混凝土衬砌及钢筋的变形与应力。

3 运行期监测实践

3.1 大坝的监测

3.1.1 大坝监测断面选取

根据坝址区的工程地质环境条件，结合挡水建筑物内部结构特点，在左岸布置2个监测断面(剖面)，桩号分别为0+015和0+050；河床中心部位布置1个监测剖面，桩号为0+100；在右岸布置2个监测剖面，桩号分别为0+150、0+200。

观测横断面：选取位于河床中部及两侧的坝0+120.00m、坝0+170.00m(心墙最高部位)和坝0+220.00m三个主监测断面，设置坝体变形、渗流、应力应变及温度等监测项目，横向观测断面共三条。

观测纵断面：在坝顶上游侧(防浪墙顶部)、坝顶下游侧沿坝轴线方向布置2条测线；在坝体下游面沿坝轴线方向布置2条测线，纵向观测断面共4条。

3.1.2 大坝变形监测

大坝表面变形监测：分别设置0+010、0+050、0+100、0+150和0+300共5个观测横断面。在下游坝肩、下游侧坝面995.8m高程和979.8m高程处设置水平、沉降标点，在沥青心墙顶设置沉降标点监测运行期的坝体变形情况。根据以上布置，共设测点20个，并设置10个工作基点。除沥青心墙顶部为垂直位移监测点外其余均为水平、垂直位移的综合标点。其中1条布置在坝顶坝肩，其余2条分别布置在坝体下游侧断面995.8m高程和979.8m高程处。

坝体内部变形监测：在桩号0+100处和桩号0+150断面处，分别布设水平垂直位移计进行坝体内部水平位移观测，布设2层水平位移计，采用引张线式水平位移计监测。

沉降监测：在最大断面0+100、河床断面0+150沥青混凝土心墙下游过渡料及坝壳内各布设一根水管式沉降仪管，布置水管式沉降仪共4套20个测点。

3.1.3 沥青混凝土心墙变形

沥青混凝土心墙变形主要监测心墙内部温度，采用温度计进行监测，在选定的坝体最大断面0+100和原河床断面0+150，在沥青混凝土心墙内部从坝底到坝顶垂直向10m间隔布置温度计，共10支。

3.1.4 界面位移

沥青混凝土心墙与过渡层之间的变形监测：在最大断面0+100上，心墙的上、下游侧过渡层之间，从坝底到坝高1/3处垂直布置垂直位错计共8支，间距5m。

心墙与左、右岸岸坡结合情况监测：左、右岸岸坡较陡，为了监测心墙与岸坡的结合情况，在左、右岸高程990m、1010m各布置两支测缝计，以监测心墙与岸坡之间是否会由于岸坡较陡而产生脱开的问题。

3.1.5 心墙应力应变监测

选取坝体0+100将两向应变计(垂直向和水平向)锚固在心墙上、下游表面，从坝底至坝高1/3范围(应力变化较大部位)沿高程间隔5m布置仪器，共6支，监测心墙表面不同高程的垂直向应变。

3.1.6 渗流监测

在最大坝高断面0+100和原河床断面0+150坝体内部浸润线剖面，以及坝基至坝高1/3位置心墙下游侧(过渡料内)分别布置3支渗压计。在断面桩号0+100和桩号0+150，顺河向在坝基开挖面以20m间隔布置一条渗压计监测断面，在建基面以下15m范围内，每5m布置1支渗压计，共布置渗压计29支。

绕坝渗流观测：为监测坝肩帷幕灌浆的效果和绕坝渗流情况，沿岸坡左岸布置3根测压管，右岸布置3根测压管，测压管深入到筑坝前地下水位以下，采用内置渗压计进行人工测量，监测绕坝渗流情况。

渗流量观测：渗流量观测采用水堰法，在下游两岸沿周边布置浆砌石排水沟，并延到下游河床处，在下游坝脚处外侧形成从左岸到右岸的一堵截水墙，集中观测大坝渗流流量。

3.2 水工建筑物的监测

泄水、放水建筑物主要包括灌溉放水洞和表孔溢洪洞。其中，灌溉放水洞主要对其工作闸井段、洞身段进行监测；表孔溢洪洞主要对其控制段、洞身段、泄槽段进行监测。

3.2.1 灌溉放水洞监测

进口、闸井段监测：布置2个监测断面，桩号为0-100、0+000，在两个监测断面基础埋设渗压计，以监测进口段与闸井段的渗透压力，共计渗压计2支。

洞身、隧洞出口段监测：布置2个监测断面，桩号0+200、0+380，在两个断面基础埋设渗压计，以监测洞身沿线和隧洞出口段的渗透压力，共计渗压计2支。

3.2.2 表孔溢洪洞监测

控制段监测：在进口控制段桩号0+000断面基础埋设渗压计1支，在监测不同运行工况下相应断面的渗透压力，以确定溢洪洞控制段沿线的渗透压力。

洞身、泄槽段监测：洞身段布置1个监测断面，桩号为0+100，泄槽段布置1个监测断面，桩号为0+334，在两个断面基础埋设渗压计2支，以确定洞身、泄槽段沿线的渗透压力。

4 结语

(1)呼图壁县齐古水库工程主体工程于2013年8月1日正式开工建设，齐古水库工程的建设意味着呼图壁河科学、合理利用水资源的步伐正在加快，为水资源的优化配置提供了积极保障。

(2)为实时观测齐古水库水工建筑物的运行情况，对大坝、表孔溢洪洞、灌溉放水洞进行监测，监测成果既能科学评估电站健康状况，又为进一步制定生产运行计划提供依据。

(3)齐古水库水工建筑物的监测，为呼图壁河流域的规划利用与保护治理提供了有益丰富的数据，为呼图壁河水资源评价与水文规律的研究奠定了坚实的基础。

(4)齐古水库运行过程中，积极开展监测工作，不仅能及时发现和解决水工建筑物存在问题，同时为水库工程的安全运行提供决策数据。