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摘 要 大坝安全监测系统设计对监测水工建筑物的基础，本文就龙首二级（西流水）水电站安全监测系统的布设做以介绍，供其他电站大坝监测的布置提供参考。
关键词 龙首二级；面板堆石坝；安全监测
中图分类号 TV 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)102-0102-01
龙首二级（西流水）水电站工程混凝土面板堆石坝坝址区位于祁连山中高海拔、严寒地区，地震设防烈度为8度，坝址地区地质条件复杂。为了在施工期间能够监测大坝的施工状态、优化设计；在运行期间能够掌握大坝的工作状况、评估整个工程的安全性、确保面板堆石坝安全可靠、对危险情况及时做出反应；为后续其他工程提供相关的资料借鉴、提高管理水平、为设计施工的提高和改进提供科学依据，因此布置了监测设置，形成了一套完整的监测系统。
1 设计原则
1）龙首二级（西流水）水电站枢纽工程为中型Ⅲ等工程，大坝按照二级建筑物设计，但由于大坝最大坝高达146.5 m，且体型复杂，因此本工程原型观测按照1级建筑物的要求设计。
2）监测目的明确、项目内容齐全。安全监测系统应覆盖枢纽各建筑物及其基础，观测仪器的布置要能够比较全面地反映大坝的工作状态、保证监测系统的连续性，以便掌握工程整体性状，及时对工程安全做出评价。
3）监测重点突出，同时兼顾全局。对于面板及周边缝、垂直缝的监测以及渗流渗流的监测应当做重点，予以加强。同时兼顾到一般部位，形成空间上的连续，全面反映工程的运行状况。
4）坝体外部表面位移观测点大致按照等距离布置。内部观测至少沿最大坝高处的一个横断面（0＋120）布置。
5）坝体内部观测布置力求施工简单，安全可靠。
6）监测布置尽量减小施工干扰。
考虑到上述因素，本面板堆石坝监测主要包括：坝体表部位移、坝体内部变形、坝体土压力、混凝土面板变形和应力应变、渗透压力与渗流量5个方面。
2 坝体表部位移监测
坝体表部变形是反应大坝性状的重要指标，在观测设计中力求精细布点。主要监测坝体在填筑过程、大坝竣工期和蓄水期、地震等情况下，坝体表面的水平向位移及垂直向位移。结合本工程的特点，共布置6条观测纵断面，6条观测横断面，纵横断面轴线形成网格，在每个交点处设置表面位移测点，并在局部的某些部位增加了适量测点，整个坝体表面共设计测点35个。
3 坝体内部变形监测
本工程处于窄深河谷地带，左岸岸坡陡峭，右岸相对平缓，两岸呈极不对称布置，河谷宽高比只有1∶1.3，是目前国内已建工程之最，因此对于坝体内部的观测对于整个工程的安全就显得格外重要。堆石坝坝体内部变形监测主要为堆石坝体内部垂直位移、水平位移监测。
堆石坝坝体内部水平位移和垂直位移观测共布置6条水平位移和垂直位移的观测带，按照不同高程三个断面布置在坝横0+120最大横断面、坝横0+90河床最深断面、坝横0+65坝后自然支撑断面上，全面进行坝体内部的位移监测。
4 坝体土压力
为观测面板底部的压力分布和堆石体是否存在脱空现象，在堆石体与面板接触部位共埋设5支土压力计，编号为E1～E5，其中E1～E3分别布置在坝横0+114断面1 820 m、1 860 m、1 890 m高程部位，E4布置在
1 907 m高程、坝横0+165断面，土压力计E5布置在1 907 m高程、坝横0+57断面。
5 混凝土面板变形和应力应变监测
为了监测混凝土面板接缝、应力应变、钢筋应力、面板温度、面板倾斜，在面板的不同高程、不同观测断面共布设了253支内观仪器。其中应变计88支、无应力计7支、温度计4支、测缝计87支、钢筋计36支、土压力计5支、测斜仪26台。
混凝土面板共埋设87支测缝计，其中在面板周边缝共埋设了16组三向测缝计；在坝横0+42、坝横0+60、坝横0+156处面板垂直缝共埋设12组两向测缝计；在坝横0+120面板垂直缝共布置7个单向测缝计；在面板顶部水平缝共布置2支单向测缝计，桩号为坝横0+63和坝横0+138；在坝横0+168处面板垂直缝共布置2支三向测缝计。
混凝土面板内共布置了22组四向应变计，7支无应力计，布置断面为坝横0+57、坝横0+90、坝横0+126、坝横0+153，并且在S410～S416应变计组周围分别布设1支无应力计监测混凝土自由体变化情况。
为了监测混凝土面板内钢筋应力共布置25个测点36支钢筋计，其中11个测点为双向布置，埋设断面为坝横0+39、坝横0+63、坝横0+102、坝横0+138、坝横0+159断面，其中坝横0+102、坝横0+138两断面钢筋计为单向钢筋计，其余三个断面各测点均为双向布置。
在混凝土面板安装了26台测斜仪来监测面板的倾斜变化情况，测斜仪分别布置在坝横0+114 m和坝横0+138 m断面上，其中CL1～CL14布置在坝横0+114 m条带上，CL15～CL26布置在0+138 m条带上。
6 渗透压力与渗流监测
坝体渗流量是反应大坝运行状态的重要指标，对于了解和分析大坝的安全性及可靠性具有重要意义。本工程坝体和坝基总渗漏量监测，通过在下游坝脚处设置集水沟，用以拦截坝体和坝基的渗流，采用矩形量水堰法進行测量。
根据堆石坝坝体强透水的特点，坝体内部渗透压力观测没有实际意义，但垫层料作为大坝第二道抗渗措施呈半透水结构，通过监测垫层内的渗透水压力，可以间接判断面板和止水结构的防渗情况。因此本工程混凝土堆石坝沿原河床、平趾板及面板不同部位，埋设了20支渗压计。
7 小结
安全监测系统是获取监测资料的基础，而安全监测系统设计则是基础中的基础。按照监测系统设计原则，龙首二级（西流水）电站按照设计要求埋设了大坝堆石体内部位移监测仪器、土压力计、坝基渗流监测仪器、趾墙渗流监测仪器、面板挠度及内部温度与应力应变监测仪器、面板周边缝和板间缝位移监测仪器。安全监测系统自施工以来，除了少部分仪器由于施工等的原因损坏外，现大部分仪器均功能完好、使用正常。
参考文献
[1]姜凤海.大坝安全监测的几点认识[J].消费导刊,2009,12:200.
[2]王德厚.大坝安全监测与监控[M].北京:中国水利水电出版社,2004
[3]汝乃华,牛运光.土石坝的事故统计和分析[J].大坝与安全,2001,1:31-37.
[4]陈振飞.丹江口水利枢纽大坝安全监测系统的研究与开发[D].南京:河海大学,2002.
[5]中国水力发电工程学会.改革开放30年我国水电科技进步成就综述[J].水力发电,2008,34(12):22-27.
关键词 龙首二级；面板堆石坝；安全监测
中图分类号 TV 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)102-0102-01
龙首二级（西流水）水电站工程混凝土面板堆石坝坝址区位于祁连山中高海拔、严寒地区，地震设防烈度为8度，坝址地区地质条件复杂。为了在施工期间能够监测大坝的施工状态、优化设计；在运行期间能够掌握大坝的工作状况、评估整个工程的安全性、确保面板堆石坝安全可靠、对危险情况及时做出反应；为后续其他工程提供相关的资料借鉴、提高管理水平、为设计施工的提高和改进提供科学依据，因此布置了监测设置，形成了一套完整的监测系统。
1 设计原则
1）龙首二级（西流水）水电站枢纽工程为中型Ⅲ等工程，大坝按照二级建筑物设计，但由于大坝最大坝高达146.5 m，且体型复杂，因此本工程原型观测按照1级建筑物的要求设计。
2）监测目的明确、项目内容齐全。安全监测系统应覆盖枢纽各建筑物及其基础，观测仪器的布置要能够比较全面地反映大坝的工作状态、保证监测系统的连续性，以便掌握工程整体性状，及时对工程安全做出评价。
3）监测重点突出，同时兼顾全局。对于面板及周边缝、垂直缝的监测以及渗流渗流的监测应当做重点，予以加强。同时兼顾到一般部位，形成空间上的连续，全面反映工程的运行状况。
4）坝体外部表面位移观测点大致按照等距离布置。内部观测至少沿最大坝高处的一个横断面（0＋120）布置。
5）坝体内部观测布置力求施工简单，安全可靠。
6）监测布置尽量减小施工干扰。
考虑到上述因素，本面板堆石坝监测主要包括：坝体表部位移、坝体内部变形、坝体土压力、混凝土面板变形和应力应变、渗透压力与渗流量5个方面。
2 坝体表部位移监测
坝体表部变形是反应大坝性状的重要指标，在观测设计中力求精细布点。主要监测坝体在填筑过程、大坝竣工期和蓄水期、地震等情况下，坝体表面的水平向位移及垂直向位移。结合本工程的特点，共布置6条观测纵断面，6条观测横断面，纵横断面轴线形成网格，在每个交点处设置表面位移测点，并在局部的某些部位增加了适量测点，整个坝体表面共设计测点35个。
3 坝体内部变形监测
本工程处于窄深河谷地带，左岸岸坡陡峭，右岸相对平缓，两岸呈极不对称布置，河谷宽高比只有1∶1.3，是目前国内已建工程之最，因此对于坝体内部的观测对于整个工程的安全就显得格外重要。堆石坝坝体内部变形监测主要为堆石坝体内部垂直位移、水平位移监测。
堆石坝坝体内部水平位移和垂直位移观测共布置6条水平位移和垂直位移的观测带，按照不同高程三个断面布置在坝横0+120最大横断面、坝横0+90河床最深断面、坝横0+65坝后自然支撑断面上，全面进行坝体内部的位移监测。
4 坝体土压力
为观测面板底部的压力分布和堆石体是否存在脱空现象，在堆石体与面板接触部位共埋设5支土压力计，编号为E1～E5，其中E1～E3分别布置在坝横0+114断面1 820 m、1 860 m、1 890 m高程部位，E4布置在
1 907 m高程、坝横0+165断面，土压力计E5布置在1 907 m高程、坝横0+57断面。
5 混凝土面板变形和应力应变监测
为了监测混凝土面板接缝、应力应变、钢筋应力、面板温度、面板倾斜，在面板的不同高程、不同观测断面共布设了253支内观仪器。其中应变计88支、无应力计7支、温度计4支、测缝计87支、钢筋计36支、土压力计5支、测斜仪26台。
混凝土面板共埋设87支测缝计，其中在面板周边缝共埋设了16组三向测缝计；在坝横0+42、坝横0+60、坝横0+156处面板垂直缝共埋设12组两向测缝计；在坝横0+120面板垂直缝共布置7个单向测缝计；在面板顶部水平缝共布置2支单向测缝计，桩号为坝横0+63和坝横0+138；在坝横0+168处面板垂直缝共布置2支三向测缝计。
混凝土面板内共布置了22组四向应变计，7支无应力计，布置断面为坝横0+57、坝横0+90、坝横0+126、坝横0+153，并且在S410～S416应变计组周围分别布设1支无应力计监测混凝土自由体变化情况。
为了监测混凝土面板内钢筋应力共布置25个测点36支钢筋计，其中11个测点为双向布置，埋设断面为坝横0+39、坝横0+63、坝横0+102、坝横0+138、坝横0+159断面，其中坝横0+102、坝横0+138两断面钢筋计为单向钢筋计，其余三个断面各测点均为双向布置。
在混凝土面板安装了26台测斜仪来监测面板的倾斜变化情况，测斜仪分别布置在坝横0+114 m和坝横0+138 m断面上，其中CL1～CL14布置在坝横0+114 m条带上，CL15～CL26布置在0+138 m条带上。
6 渗透压力与渗流监测
坝体渗流量是反应大坝运行状态的重要指标，对于了解和分析大坝的安全性及可靠性具有重要意义。本工程坝体和坝基总渗漏量监测，通过在下游坝脚处设置集水沟，用以拦截坝体和坝基的渗流，采用矩形量水堰法進行测量。
根据堆石坝坝体强透水的特点，坝体内部渗透压力观测没有实际意义，但垫层料作为大坝第二道抗渗措施呈半透水结构，通过监测垫层内的渗透水压力，可以间接判断面板和止水结构的防渗情况。因此本工程混凝土堆石坝沿原河床、平趾板及面板不同部位，埋设了20支渗压计。
7 小结
安全监测系统是获取监测资料的基础，而安全监测系统设计则是基础中的基础。按照监测系统设计原则，龙首二级（西流水）电站按照设计要求埋设了大坝堆石体内部位移监测仪器、土压力计、坝基渗流监测仪器、趾墙渗流监测仪器、面板挠度及内部温度与应力应变监测仪器、面板周边缝和板间缝位移监测仪器。安全监测系统自施工以来，除了少部分仪器由于施工等的原因损坏外，现大部分仪器均功能完好、使用正常。
参考文献
[1]姜凤海.大坝安全监测的几点认识[J].消费导刊,2009,12:200.
[2]王德厚.大坝安全监测与监控[M].北京:中国水利水电出版社,2004
[3]汝乃华,牛运光.土石坝的事故统计和分析[J].大坝与安全,2001,1:31-37.
[4]陈振飞.丹江口水利枢纽大坝安全监测系统的研究与开发[D].南京:河海大学,2002.
[5]中国水力发电工程学会.改革开放30年我国水电科技进步成就综述[J].水力发电,2008,34(12):22-27.