安全自动化监测预警系统设计方案培训资料

小浪底水利大坝安全自动化监测预警系统设计方案目录1项目背景 (5)1.1 项目概况 (5)1.2 水利大坝监测预警的必要性 (7)2 区域地理环境背景 (7)3大坝安全监测系统 (9)3.1监测内容、方法 (10)3.2系统组成 (12)3.2 大坝监测工程选点 (13)3.2.1 监测点选择原则 (13)3.2.2 监测手段配置 (13)4 监测系统特点和功能 (14)4.1 系统特点 (14)4.2 系统功能 (15)5 预警系统建设 (16)5.1 信息采集监测站建设 (16)5.1.1 前端采集站 (16)5.1.2 坝体表面位移自动监测站 (20)5.1.3 深部位移监测站 (24)5.1.4 雨量监测站 (29)5.1.5 裂缝监测 (30)5.1.7 裂缝报警器 (33)5.1.8无线预警广播站 (34)5.1.9 地灾信息中心建设 (35)5.2 地质灾害自动化监测系统平台建设 (38)5.2.1 预警系统软件设计 (39)5.2.2 预警系统平台设计 (40)5.3 预警信息发布平台 (46)5.3.1预警发布终端 (46)5.3.2 短信预警信息发布终端 (49)5.4 系统通讯网络构建 (50)6 工作部署汇总 (53)7 具体经费预算 (53)8 保障措施 (55)8.1 组织保障措施 (55)8.1 质量保障措施 (56)8.2 技术保障措施 (57)8.3 安全及劳动保护措施 (58)1项目背景1.1 项目概况黄河小浪底水利枢纽工程位于河南省洛阳市孟津县小浪底，在洛阳市以北黄河中游最后一段峡谷的出口处，南距洛阳市40公里。

上距三门峡水利枢纽130公里，下距河南省郑州花园口128公里。

是黄河干流三门峡以下唯一能取得较大库容的控制性工程。

黄河小浪底水利枢纽工程是黄河干流上的一座集减淤、防洪、防凌、供水灌溉、发电等为一体的大型综合性水利工程，是治理开发黄河的关键性工程，属国家“八五”重点项目。

小浪底工程坝址控制流域面积69.42万平方公里，占黄河流域面积的92.3%。

水库总库容126.5亿立方米，调水调沙库容10.5亿立方米，死库容75.5亿立方米，有效库容51.0亿立方米。

小浪底工程的开发目标是以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉和发电等。

小浪底工程由拦河大坝、泄洪建筑物和引水发电系统组成。

小浪底工程拦河大坝采用斜心墙堆石坝，设计最大坝高154m，坝顶长度为1667m，坝顶宽度15m，坝底最大宽度864m。

坝体启、填筑量5l.85万m3、基础混凝土防渗墙厚l.2m、深80m。

其填筑量和混凝土防渗墙均为国内之最。

坝顶高程281m，水库正常蓄水位275m，库水面积272km2，总库容126.5亿m3。

总装机容量180万KW，年发电量51亿度。

水库呈东西带状，长约130km，上段较窄，下段较宽，平均宽度2km，属峡谷河道型水库。

坝址处多年平均流量1327立方米/s，输沙量16亿t，该坝建成后可控制全河流域面积的92.3%。

泄洪建筑物包括10座进水塔、3条导流洞改造而成的孔板泄洪洞、3条排沙洞、3条明流泄洪洞、1条溢洪道、1条灌溉洞和3个两级出水消力塘。

由于受地形、地质条件的限制，所以均布置在左岸。

其特点为水工建筑物布置集中，形成蜂窝状断面，地质条件复杂，混凝土浇筑量占工程总量的90%，施工中大规模采用新技术、新工艺和先进设备。

引水发电系统也布置在枢纽左岸。

包括6条发电引水洞、地下厂房、主变室、闸门室和3条尾水隧洞。

厂房内安装6台30万kW混流式水轮发电机组，总装机容量180万kW，多年平均年发电量45.99亿kW.h/58.51亿kW.h（前10年/后10年）。

小浪底水利枢纽主坝为壤土斜心墙土石坝，上游围堰为坝体的一部分，坝基采用混凝土防渗墙，工程初步设计为斜墙坝型，后优化为斜心墙坝型，两者的主要区别在于前者以水平防渗为主，垂直防渗为辅；后者以垂直防渗为主，水平防渗为辅。

目前大坝的设计有以下几个特点：1、适度地考虑了库区淤积的防渗作用,使坝基防渗效果更为可靠；2、上爬的内铺盖改善了上游坝坡的抗滑稳定性,既实现了库区淤积的连接,又不会对坝坡产生太大的影响；3、减少了上游围堰的土方填筑量及基础处理工程量,使截流后比较紧张的工期得以缓解；4、与斜墙坝相比,混凝土防渗墙受力有所恶化,且造墙难度增加。

1.2 水利大坝监测预警的必要性黄河小浪底水利枢纽位于黄河中游豫、晋两省交界处，在洛阳市西北约40km。

上距三门峡坝址130km，下距郑州花园口128km。

北依王屋、太行二山，南抵崤山余脉，西起平陆县杜家庄，东至济源市（原济源县）大峪河。

南北最宽处约72km，东西长93.6km。

淹没区涉及两省4市（地区）所管辖的8个市（县），即河南省的孟津、新安、渑池、陕县、济源；山西省的垣曲、平陆、夏县。

库区属温带大陆性季风气候，年平均气温为12.4～14.3℃，昼夜温差大，元月平均气温最低，七月份气温最高；库区年平均降水量616mm，降水量年际变化较大，主要集中于夏、秋两季，而冬季雨量稀少；年平均蒸发量为2072mm，全年以夏季蒸发量为最大，冬季蒸发量最小；年平均湿度在62%左右。

由于小浪底地处气候特征变化明显，对坝体坝区安全影响变化大，周边易发生坝体裂隙，坝堤安全影响极大。

水利坝区监测的必要性表现在如下方面：1、水利水工建筑物的安全性监测，一当出现隐患将是灾难性的。

2、在洪水期，雨季等高水位时，坝体及其周边地质滑坡，崩塌险情易发，是安全的至关重要期。

3、气温变化显著，受热胀冷缩，材料变化特性影响，坝体安全性需要严密监测。

4、边坡岩体、地质活动情况等对坝体堤防都会造成一定影响。

综上所述，小浪底水利大坝堤防的安全性监测是关乎人民生命财产安全的首要环节，必须严格把关，监测工作意义重大。

2 区域地理环境背景地理位置黄河小浪底水利枢纽位于黄河中游豫、晋两省交界处，在洛阳市西北约40km。

上距三门峡坝址130km，下距郑州花园口128km。

北依王屋、太行二山，南抵崤山余脉，西起平陆县杜家庄，东至济源市（原济源县）大峪河。

南北最宽处约72km，东西长93.6km。

淹没区涉及两省4市（地区）所管辖的8个市（县），即河南省的孟津、新安、渑池、陕县、济源；山西省的垣曲、平陆、夏县。

地质地貌水库集水区处于峡谷地段，地势西北高东南低。

南岸为崤山东北余支，地势陡峻；北岸有太行、王屋山脉。

两岸地形起伏较大，西部、北部多1000米以上高峰，西阳河上游历山海拔2321m为区内最高峰。

区域内大面积分布着第四系黄土，以及前震旦系的变质岩、安山岩、寒武系灰岩、砂页岩、红色砂、页岩和粘土岩。

气候库区属温带大陆性季风气候，年平均气温为12.4～14.3℃，昼夜温差大，元月平均气温最低，七月份气温最高；库区年平均降水量616mm，降水量年际变化较大，主要集中于夏、秋两季，而冬季雨量稀少；年平均蒸发量为2072mm，全年以夏季蒸发量为最大，冬季蒸发量最小；年平均湿度在62%左右。

水文水资源状况黄河由西向东穿过库区，水流湍急，流程130km，其间有较多的支流、支沟、毛沟汇入,较大支流计有18条，多数分布在库中区和库前区，如北岸的西阳河、逢石河、亳清河、沇西河和南岸的畛河、青河、北涧河等河流。

黄河三门峡至小浪底区间流域面积为5756平方公里，约占三门峡至花园口区间流域面积的14%。

支流来水流量一般较少，且经常出现断流。

汛期常有短时间暴雨洪水，一般每年出现3～4次。

环境量监测站网布设情况小浪底的环境监测主要分三个部分，即库区、施工区、移民区，各部分监测项目、断面测点布设、监测频率各不相同。

库区水质监测包括地面水监测14个断面，底质监测4个断面；施工区监测包括地表水干支流6个断面、生活用水37个测点、河流底质12个点、生活污水和生产废水17个监测点、大气测点、噪声12个测点；移民区包括生活饮用水28个测点和土壤28个采样点。

根据实际情况，监测时断面测点数和监测项目有所调整。

3大坝安全监测系统水电站大坝的安全，不仅直接影响电厂自身效益，更与下游人民的生命财产、国民经济发展和生态环境密切相关。

随着电子技术的发展、数字通讯技术的推广应用，为监测自动化提供了保障。

目前全国电力系统的大坝监测自动化及其升级工作已全面展开，并朝向网络化、实用化方向发展。

大坝安全自动监测系统是充分利用现代检测技术、通信技术、网络技术和计算机技术的产物，通过相应传感器采集现场各大坝测压管的水位参数，并传递到工作与现场的远程终端单元RTU进行预处理和存储，根据系统数据传输体制要求，自动或在接收到处于远端的中心管理站的指令后将相关参数报送中心站，从而使大坝管理人员能够及时方便地了解大坝当前状况，提高大坝安全监测的实时性、可靠性和精度，为预报大坝承受能力和预报可能发生的事件，为及时采取措施保证大坝的安全运行提高良好的数据基础。

主要监测项目及设备注：“Δ”为必须观测项，“*”为建议观测项3.1监测内容、方法（1）位移变形监测大坝变形是水电站大坝的重要监测项目。

又可分为水平位移和垂直位移 2 个子项。

大多数大坝设有坝顶水平、垂直位移观测, 通常每个坝段设1 对测点。

近几年对典型坝段的水平位移观测较为重视, 一般沿坝高布置3 个以上测点。

大坝变形监测设备可选择引张线、GPS、固定式测斜仪、静力水准仪等。

目前全自动网络在线监测系统的技术方案的成熟利用，GPS加北斗方案的联合解算，位移监测精度达到毫米级或是亚毫米级，使得GPS监测设备得了大力施展。

（2）渗流大坝渗流也是水电站大坝的重要监测项目之一。

又可分为渗透压力和渗流量2 个子项。

混凝土坝的观测设施设在基础廊道, 扬压力每个坝段 1 个测点; 渗流量测点根据排水沟集水情况确定, 一般能测出分区流量和总量。

土石坝的渗流量都在坝趾渗水汇集处观测, 渗压测点则根据具体坝型布置在坝体浸润线下面或趾板后等部位。

此外, 大坝的左右两岸山坡还设置地下水位观测项目, 以便监测绕坝渗流情况。

大坝渗流监测主要采用检测设备为渗压计。

（3）应力应变等内观项目大坝应力应变等内观项目是水电站大坝的一般性观测项目，只有一些重要测点才纳入自动化监测, 很多中低坝都已停测或封存这类观测项目。

应力应变等内观项目在大坝施工阶段应用较为普遍，常用的监测设备有埋入式应变计、钢筋计等。

（4）环境量观测项目采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度。

采用温度计各个坝区分布，实时采集现场的气温变化，然后进行分析。

采用气压计分布各个坝区，采集大气压强值，指导安全监测。

（5）其它传感器项目可根据实际需求，在监测范围内安装各种传感器。

一般常用的有：混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、压力盒等。

3.2系统组成大坝安全自动监测系统主要由系统中心站、大坝（副坝）及周边岸堤安全监测站及远程数据通信网组成，并包括太阳能供电系统，避雷系统。