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水庫大壩作為水利工程的關鍵樞紐,不僅承擔著防洪、灌溉、供水、發(fā)電等重要任務,更關乎下游人民生命財產(chǎn)安全與區(qū)域經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展。然而,大壩在長期運行過程中,受自身結構特性、水位變化、地質條件及外部環(huán)境等多種因素影響,不可避免地會產(chǎn)生位移。水庫大壩位移監(jiān)測,憑借精準的測量與預警機制,成為守護大壩長久穩(wěn)固的關鍵防線。
一、位移監(jiān)測的重要性
水庫大壩的位移情況是反映其健康狀況的關鍵指標。微小的位移變化若未及時察覺并處理,可能逐漸累積,引發(fā)大壩結構的變形、裂縫甚至垮塌等嚴重后果。例如,大壩壩體的不均勻沉降可能導致壩體內部應力分布異常,削弱大壩的承載能力;而壩肩的位移則可能影響大壩與兩岸山體的連接穩(wěn)定性,增加滲漏風險。通過對大壩位移進行實時、精準監(jiān)測,能夠及時捕捉這些潛在的安全隱患,為大壩的維護、加固提供科學依據(jù),確保大壩始終處于安全運行狀態(tài)。
二、監(jiān)測技術與手段
(一)傳統(tǒng)測量技術
傳統(tǒng)的水庫大壩位移監(jiān)測手段包括水準測量、全站儀測量等。水準測量通過精確測定不同點之間的高差變化,來計算大壩的垂直位移。這一方法測量精度較高,是監(jiān)測大壩沉降的常用手段。全站儀則可通過測量角度和距離,確定監(jiān)測點的三維坐標,從而獲取大壩的水平位移和垂直位移信息。雖然傳統(tǒng)測量技術成熟,但存在測量周期長、人力成本高、難以實時連續(xù)監(jiān)測等局限性。
(二)現(xiàn)代監(jiān)測技術
隨著科技的不斷進步,現(xiàn)代監(jiān)測技術在水庫大壩位移監(jiān)測中得到廣泛應用。GNSS(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))技術利用衛(wèi)星信號實現(xiàn)對監(jiān)測點的高精度定位,能夠實時、動態(tài)地獲取大壩的三維位移信息。其具有覆蓋范圍廣、不受通視條件限制、自動化程度高等優(yōu)點,可實現(xiàn)對大壩全f位、全天候的監(jiān)測。例如,在一些大型水庫大壩的偏遠壩段,GNSS 監(jiān)測系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地傳輸位移數(shù)據(jù),為大壩安全評估提供及時可靠的依據(jù)。

此外,還有基于遙感技術的干涉合成孔徑雷達(InSAR)監(jiān)測方法。InSAR 通過對不同時間獲取的雷達圖像進行干涉處理,能夠高精度地測量大壩表面的微小位移變化。該技術可大面積監(jiān)測大壩及周邊區(qū)域,對于發(fā)現(xiàn)潛在的位移風險區(qū)域具有重要意義。光纖傳感技術也是近年來興起的一種新型監(jiān)測手段,它利用光纖的光傳輸特性,對大壩位移引起的光纖應變進行監(jiān)測,具有精度高、抗電磁干擾、可分布式測量等優(yōu)點,能夠深入大壩內部,實現(xiàn)對大壩結構內部位移的精細化監(jiān)測。
三、精準預警機制
水庫大壩位移監(jiān)測系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)精準測量,更要建立有效的預警機制。通過設定合理的位移閾值,當監(jiān)測數(shù)據(jù)接近或超過這些閾值時,系統(tǒng)能夠迅速發(fā)出預警信號。例如,根據(jù)大壩的設計標準、歷史運行數(shù)據(jù)以及相關規(guī)范要求,為不同部位的位移設定警戒值和危險值。一旦位移監(jiān)測數(shù)據(jù)達到警戒值,即啟動初步預警,提醒相關管理人員密切關注大壩運行狀況,加強監(jiān)測頻率;若數(shù)據(jù)進一步突破危險值,則發(fā)出高級預警,相關部門需立即采取應急措施,如降低水庫水位、組織專家進行安全評估等,以防止大壩出現(xiàn)安全事故。
同時,借助大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術,對長期積累的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深度挖掘。通過建立位移預測模型,結合大壩的實時運行工況、氣象條件、水文數(shù)據(jù)等多源信息,預測大壩未來的位移趨勢。這種前瞻性的預警方式,能夠提前發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患,為大壩的維護管理爭取更多時間,采取更具針對性的防范措施。
四、守護大壩長久穩(wěn)固
水庫大壩位移監(jiān)測通過精準測量與及時預警,為大壩的長久穩(wěn)固提供了有力保障。在日常運行管理中,基于位移監(jiān)測數(shù)據(jù),大壩管理部門可以合理安排維護計劃,對出現(xiàn)位移異常的部位進行針對性加固處理,確保大壩結構的穩(wěn)定性。例如,對于壩體局部沉降過大的區(qū)域,可采用灌漿等方法進行地基加固;對于壩肩位移較大的情況,可通過增加支撐結構等方式提高壩肩的穩(wěn)定性。
在應對j端事件時,如洪水、地震等,位移監(jiān)測系統(tǒng)能夠實時反饋大壩的響應情況,為應急決策提供關鍵信息。在洪水期間,通過實時監(jiān)測大壩位移,可判斷大壩在高水位壓力下的結構安全性,及時調整水庫的泄洪方案,避免大壩因洪水沖擊而發(fā)生危險。在地震發(fā)生后,位移監(jiān)測數(shù)據(jù)有助于快速評估大壩的受損程度,為后續(xù)的搶險救災和修復工作提供重要依據(jù)。
水庫大壩位移監(jiān)測是保障大壩安全運行的核心環(huán)節(jié)。通過不斷創(chuàng)新和完善監(jiān)測技術,建立科學有效的精準預警機制,能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理大壩位移問題,守護大壩長久穩(wěn)固,為經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展筑牢堅實基礎。
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