大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)在東張水庫的應(yīng)用
游建勇
摘要:福建省福清市東張水庫,在保留人工觀測設(shè)施的基礎(chǔ)上,利用加拿大援助的儀器建成了大壩安全自動化監(jiān)測加方系統(tǒng),并于后期增建了壩頂引張線自動化監(jiān)測中方系統(tǒng),從而實現(xiàn)了大壩安全的自動監(jiān)測。
關(guān)鍵詞:東張水庫、大壩自動化監(jiān)測
東張水庫位于福建省福清市龍江中游,壩址在福清市宏路鎮(zhèn)真豐村,壩址以上控制流域面積200Km2,總庫容2.06億m3,是一座以農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)及生活供水為主,兼有防洪、發(fā)電、旅游、養(yǎng)殖等綜合利用的大(二)型水利工程。樞紐工程由攔河壩、溢洪道、輸水洞和壩后電站組成。攔河壩為混凝土寬縫重力壩,壩頂長度210m,最大壩高38.5m。
工程建成以來,堅持按有關(guān)規(guī)定進行觀測,積累了大量的觀測資料,但經(jīng)過了四十年的運行,亦出現(xiàn)了一些問題,即:監(jiān)測手段落后、監(jiān)測儀器設(shè)備陳舊老化、監(jiān)測誤差較大以及無監(jiān)測資料整編等,不能準(zhǔn)確及時的保障大壩安全運行。從而實現(xiàn)了大壩安全的自動化監(jiān)測。
一、大壩自動化監(jiān)測設(shè)備
大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)由中方、加拿大兩套設(shè)備組成。
1)加方監(jiān)測系統(tǒng):傳感器共有58個,包括鋼弦式滲壓計28個,三向測縫計10個,垂線坐標(biāo)儀7個,上游水位計1個,下游水位計2個,超聲波水位計2個,雨量計1個,壩溫計3個,水溫計3個,氣溫計1個。首先,系統(tǒng)通過MCU采集各種儀器測量到的數(shù)據(jù),并將測量數(shù)據(jù)儲存到硬盤上名為SQLDATA1.DB的數(shù)據(jù)庫文件中。其次,采用DSM_UPDATE軟件將GEONET采集的數(shù)據(jù)從SYBASE數(shù)據(jù)庫格式轉(zhuǎn)化為ACCESS數(shù)據(jù)庫格式,從而使測量數(shù)據(jù)可以直接被DSM數(shù)據(jù)管理軟件所使用。最后,由DSM軟件具體完成過程線繪制、報表生成及打印等功能。
2)中方監(jiān)測系統(tǒng):采用南京水利水文自動化研究所生產(chǎn)的DG-2000型分布式大壩監(jiān)測系統(tǒng)。分布在壩頂各監(jiān)測部位的16臺監(jiān)測儀器用電纜接入4臺MCU-1M型測控裝置,測控裝置通過通訊電纜連接,電源電纜從中央控制裝置引到各測控裝置,按總線拓撲結(jié)構(gòu)組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
二、大壩自動化監(jiān)測工作原理
1、加方監(jiān)測系統(tǒng)布置位置及其儀器工作原理
⑴.監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集:可對垂線坐標(biāo)儀、滲壓計、三向測縫計、雨量計、水溫計、氣溫計、上下游水位計、超聲波水位計等各種傳感器采取自動監(jiān)測(自報式)和強制監(jiān)測(應(yīng)答式)的方式進行巡測、選測和人工測量。
⑵.?dāng)?shù)據(jù)通訊:測控單元與工作站之間具有雙向通訊功能。
⑶.?dāng)?shù)據(jù)分析和管理:對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行顯示、存貯和打印,建立工程檔案,并實現(xiàn)在線處理和離線處理,及時制成圖表,對工程性態(tài)進行分析和安全評估。
⑷.壩基揚壓力的監(jiān)測:壩基揚壓力監(jiān)測,主要監(jiān)測壩基揚壓力變化,橫向揚壓力孔11個,布置在3號、7號、9號和12號壩段。揚壓力觀測采用振弦式滲壓計觀測,滲壓計的傳感元件是一根附在膜上的鋼琴弦,它由繞組磁鐵激勵作用在膜上的壓力來改變弦的壓力,張力與鋼弦共振或自然頻率成比例,通過頻率信號測量再轉(zhuǎn)換成水壓力數(shù)據(jù)量。
⑸.接縫測量:三向測縫計共有10個,其中7個安裝在擋水壩段壩面上,3個安裝在溢流壩段寬縫上游側(cè)。測縫計測量壩的上下游,左右岸和沉陷的相對變化。測縫計的工作原理與滲壓計相同。
⑹.壩基的水平位移和擾度監(jiān)測:在8-9號橫縫、12號壩段中間各鉆一個倒垂孔,倒垂孔底部鉆至壩基面以下三分之一壩高不小于10米。其工作原理是利用液箱中液體對浮子的浮力,將錨固在基巖深處的不銹鋼拉緊成為一條鉛直線可用此垂線測定建筑物的變位。
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