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
