工程觀測技術(shù)在水利工程管理中的應(yīng)用研究

沈建萍

工程觀測技術(shù)在水利工程管理中的應(yīng)用研究

沈建萍

（唐山市陡河水庫管理處 河北唐山 063021）

運用現(xiàn)代化的工程觀測技術(shù)，及時對水工建筑物進行相應(yīng)的檢測，為后期的資料整理和結(jié)果分析提供原始數(shù)據(jù)有著積極的意義。本文從水利工程的觀測項目、具體觀測、資料整理和觀測成果分析方面探討了工程觀測對于水利工程管理方面的應(yīng)用。

工程觀測 水利工程 管理

1 水利工程建筑物的觀測項目

1.1 土壩

土壩長期暴露在外界自然環(huán)境中，受外力的影響較大，會隨時產(chǎn)生安全隱患。若設(shè)計不合理、施工存在問題、運行管理維護不當(dāng)，則更容易影響大壩的壽命和堤防的安全。土壩的安全隱患往往不能被及時發(fā)現(xiàn)，到了汛期人工巡查發(fā)現(xiàn)時則為時已晚，常常使得抗洪搶險陷入非常被動的局面，所以用先進的科學(xué)觀測手段對土壩和堤防進行探測很有必要。探測的方法分為兩種，即有損探測和無損探測。有損探測常用探頭鉆孔、同位素探測、探槽、探井等方法，對堤壩會造成一定的破壞，優(yōu)點是可以及時準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)堤壩的隱患問題；無損探測使用物探，再通過儀器對探測資料進行分析得出結(jié)果。雖然此種方法對堤壩不會造成損壞，但存在一定的誤差，應(yīng)用范圍也較為局限。

1.2 砌石壩和水閘

由于砌石壩所建的年代、壩體的布置形式、建筑材料及施工質(zhì)量等因素，后期壩體老化的病害程度亦有所不同。所以在砌石壩建好后需及時做好探測管理工作，包括沉陷、位移、滲流量、混凝土應(yīng)力、混凝土的溫度、滲透水質(zhì)的分析、壩體的滲水揚壓力、伸縮縫、揚壓力、脈動壓力和震動等。若是重力壩則揚壓力和基礎(chǔ)沉陷是必須要測量的因素。水閘是調(diào)節(jié)水位、控制流量的低水頭水工建筑物，按照負(fù)擔(dān)任務(wù)的不同可以分為進水閘、節(jié)制閘、排水閘、退水閘和分水閘等。工程測量中主要測量其上下游河床變形、閘基的揚壓力、沉陷、水流形態(tài)、裂縫、位移、繞岸滲流、脈動壓力、伸縮縫等。

1.3 庫區(qū)18

不同的大壩在選址時由于當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷刂翻h(huán)境不同，各個庫區(qū)的自然環(huán)境也是有很多差異。著名的三峽大壩庫區(qū)位于大巴山斷褶帶、川鄂湘黔褶皺帶、川東褶皺帶龍騎的三大構(gòu)造單元的交匯處，地形復(fù)雜，地貌特征以丘陵和山地為主。庫區(qū)的淤積、坍塌和波浪等都會造成庫區(qū)環(huán)境改變，要及時注意探測。此外諸如隧洞和泄水管等構(gòu)筑物要跟蹤探測洞身變形、進口淤積、水流的形態(tài)、漏水量、負(fù)壓和進氣量等。其他的水工建筑物可以依據(jù)上述的測量要求確定相應(yīng)的觀測項目。

2 具體觀測

2.1 水工建筑物檢查

水工建筑的監(jiān)測要求先用眼看、用耳聽、用手摸等直覺的方法，根據(jù)直觀現(xiàn)象作出初步判斷，預(yù)測建筑物內(nèi)部可能發(fā)生的問題，從而采取相應(yīng)的觀測方法。

土壩和土堤的觀測要求注意檢測裂縫，有無滑坡、滲流和各種損壞等現(xiàn)象。觀察裂縫時要查看壩頂?shù)穆访?、護坡、防浪墻等有無錯位，除了看到表面裂縫還要推測內(nèi)部是否也有裂縫和貫穿性的裂縫，必要時可以挖開路面或者護坡進行檢測；觀察大壩的背水坡、兩岸接頭處有無漏水、管涌、流土或者沼澤化等現(xiàn)象；檢查時同時注意觀察有沒有蛇、鼠、穿山甲等穴居動物的活動跡象，若發(fā)現(xiàn)其行蹤一定要跟蹤追查到獸穴。

混凝土和砌石建筑物要注意檢測其是否有裂縫、伸縮縫隨著氣溫的變化的形變情況，縫間的填料是否完好確定其有無流失的現(xiàn)象，若有應(yīng)查明其范圍和滲漏情況，確定有無游離石灰和黃銹滲出。根據(jù)滲漏的情況，一般分為兩種，即濕斑和漏流，其中漏流又可以分為點滴流、細流和射流。此外，還需對混凝土的表面作相應(yīng)的觀察看其是否有脫殼、剝落、侵蝕等現(xiàn)象。若是表面剝落應(yīng)當(dāng)確定其位置、深度和范圍等。

2.2 水工建筑物的變形觀測

變形觀測包括水平及鉛直位移觀測、混凝土建筑物的伸縮縫觀測、裂縫觀測、土壩和地基的固結(jié)觀測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)建筑物存在裂縫后，需及時了解其發(fā)展情況和產(chǎn)生原因，并進行定期跟蹤監(jiān)測。最高最低氣溫天以及水位變化較大時要增加觀測次數(shù)，即使經(jīng)過一段時間檢測判斷裂縫無發(fā)展后仍要定期觀測。

土壩的裂縫一般為橫向裂縫和寬度超過5mm的縱向裂縫，壩體和混凝土等構(gòu)筑物連接處也會出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫，觀測時需要做好標(biāo)記和編號。注意量測裂縫的長度、寬度和深度，繪制平面圖。有些裂縫的兩側(cè)的填土也會發(fā)生錯動位移，錯動的相對距離叫做鉛距。值得注意的是，有明顯垂直錯距的裂縫，后期還要跟蹤測量。

閘、放水洞等混凝土構(gòu)筑物發(fā)生裂縫后不但要測定裂縫大小，還要測定構(gòu)筑物的溫度、氣溫以及上游水位等，對梁柱這些附屬構(gòu)筑物也要進行檢測。裂縫觀測和記錄的數(shù)據(jù)可參照土壩的觀測記錄，但混凝土構(gòu)筑物一般還要進行滲水觀測。一般情況下裂縫寬度可用放大鏡進行測量，重要的裂縫需結(jié)合游標(biāo)卡尺進行測定，精度需達0.1mm。

2.3 其他觀測

水工建筑物在行水期間需經(jīng)常對水流的形態(tài)和不正常的水流現(xiàn)象進行觀測；若構(gòu)筑物的木結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)蟲蛀、腐朽、螺栓松動脫落、油漆剝落等現(xiàn)象，要及時記錄并修復(fù)；檢查各項構(gòu)筑物的動力、照明設(shè)備、安全防護類的設(shè)備是否完好和照常運行，且各類建筑物的工作橋、交通橋、爬梯、電梯等設(shè)備也要經(jīng)常檢修，保持其照常運行。

3 資料整理和觀測成果分析

3.1 資料整理

觀測記錄的數(shù)據(jù)為了解水工建筑物所處的狀態(tài)提供了最原始的數(shù)據(jù)，方便后期進行資料整編。資料整編這一步不可缺少，是進一步對數(shù)據(jù)進行分析，更確切的了解水工建筑物的工作狀態(tài)和安全狀況。首先要對原始數(shù)據(jù)進行整理，按照項目和順序整理匯編，再復(fù)核數(shù)據(jù)，按照相關(guān)規(guī)定繪制成成果圖；其次整編資料，對觀測布置以及測點情況、觀測方法、儀器設(shè)備等整編成果的意見要加注釋說明；最后對資料進行編套，編套能方便日后此類問題的快速解決，提高工作效率。

3.2 觀測成果分析

對資料進行整理后，為了更進一步的掌握構(gòu)筑物的工作情況，需對觀測成果進行定性和定量分析，分析方法有統(tǒng)計分析、圖解分析、結(jié)構(gòu)分析幾種。

（1）統(tǒng)計分析

大壩的荷載有靜水壓力、動水壓力、自重、揚壓力、泥沙壓力等，這些壓力是促使大壩發(fā)生形變的主要因素，在做統(tǒng)計分析時需將其與影響觀測值的荷載因素聯(lián)系起來一起分析，處理好因變量及自變量的關(guān)系。

（2）圖解分析

隨著時間的推移每個觀測點的測量值都會變化，即使是一個時間內(nèi)各觀測點的觀測值差異也較大，所以在觀測時需對觀測成果進行圖解分析，方便比較分析。

如圖1，我公司在2010年6月對長江上游某大壩做的定點位移監(jiān)測；圖2，2005年1月到2009年12月的滑坡所在方向的樣條擬合圖。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.01.018

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1672-2469（2014）01-0054-02

沈建萍（1968年—），女，高級工程師。