一種閘站水工建筑物變形監(jiān)測及狀態(tài)預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑物變形監(jiān)測方法，尤其是一種應(yīng)用于水閘、栗站或者閘站結(jié)合布置的水利工程建筑物變形監(jiān)測、變化趨勢預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水利工程是我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在防洪、排澇、防災(zāi)、減災(zāi)等方面對國民經(jīng)濟的發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。由于地質(zhì)、上下游河道水位變化、氣溫等外部因素對水利工程建筑物變形產(chǎn)生一定影響，從而對工程和設(shè)備的安全運行帶來影響，甚至造成損壞。根據(jù)水利工程相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，在通常情況下，對栗站和水閘工程使用測量儀器開展人工的垂直位移、滲壓、伸縮縫等觀測，周期較長且由于儀器和人工操作的原因容易帶來偶然誤差，不能及時可靠掌握水工建筑物的變形情況，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害以及上下游特殊水位組合或極端天氣極有可能對設(shè)備和工程的安全運行帶來隱患。實施閘站水工建筑物變形自動監(jiān)測可動態(tài)掌握水工建筑物變形情況，符合閘站工程安全運行的實際需要和實現(xiàn)水利現(xiàn)代化、信息化的需求。
[0003]目前的水工建筑物變形監(jiān)測方法主要存在以下幾個方面問題:
[0004]—、水工建筑物變形監(jiān)測自動化程度不高。一般的人工觀測測次過少，存在偶然誤差的概率較大，不能及時準確掌握建筑物變形量。
[0005]二、在水利工程管理中未能及時將建筑物變形監(jiān)測成果用于判斷工程狀態(tài)，對工程管理、工程檢查和工程維修養(yǎng)護提出建議。
[0006]三、通常的水工建筑物自動監(jiān)測方法不能對建筑物變形趨勢進行智能預(yù)警，從而可能導致事故或故障擴大。如栗站建筑物的底板不均勻沉降可能會引發(fā)栗站機組故障；水閘建筑物的底板不均勻沉降會導致閘室傾斜；變形嚴重時可能會導致建筑物的底板斷裂從而發(fā)生事故；閘基及兩岸土體的滲透變形會對水閘、栗站的穩(wěn)定性和強度帶來不利影響，且兩種破壞都不易直觀發(fā)現(xiàn)。
[0007]四、通常的水工建筑物自動監(jiān)測不能根據(jù)實際需要自動提高測量頻次。
[0008]通過對現(xiàn)有專利技術(shù)文獻的檢索，公布號為“CN104501773A”、名稱為“一種水工建筑物豎向變形監(jiān)測裝置及方法”的發(fā)明專利申請為最相關(guān)的專利文獻，其提供了一種水工建筑物的變形監(jiān)測裝置和方法，變形監(jiān)測裝置所有組件便于拆卸，利用傳感鉆頭的靈活升降及通過控制器控制鉆頭的收縮，增加了裝置可重復性使用的功效。該專利文獻依然采用人工測量的方式對水工建筑物進行檢測，沒有涉及到水工建筑物的智能監(jiān)測及狀態(tài)趨勢預(yù)警問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明目的是基于閘站水工建筑物變形自動監(jiān)測成果，提供一種閘站水工建筑物變形監(jiān)測及狀態(tài)預(yù)警方法，以判斷水工建筑物的運行狀態(tài)，并對不安全狀態(tài)進行實時預(yù)警，確保工程安全運行。
[0010]本發(fā)明方法具體包括如下步驟。
[0011 ] 選定工程監(jiān)測點的步驟。
[0012]采集監(jiān)測信息的步驟；在選定的工程監(jiān)測點布置監(jiān)測儀器，將監(jiān)測儀器采集到的建筑物變形信息及對建筑物變形信息有影響的相關(guān)信息傳送到監(jiān)測服務(wù)器；監(jiān)測儀器包括靜力水準儀、滲壓計、測縫計、水位計等感應(yīng)設(shè)備；建筑物變形信息包括垂直位移、測壓管中水位及水溫(滲壓測量)、伸縮縫寬度、裂縫寬度等；對建筑物變形信息有影響的相關(guān)信息包括上下游河道水位、天氣氣溫、栗站開機臺數(shù)、栗站流量、水閘開閘孔數(shù)、閘門開啟度、過閘流量等。
[0013]分析比對監(jiān)測信息的步驟；監(jiān)測服務(wù)器將采集到的水工建筑物變形信息進行存儲和智能分析處理，將變形數(shù)據(jù)與同期歷史數(shù)據(jù)進行比較，并結(jié)合外部因素采用趨勢分析法分析得到建筑物變形趨勢值，將該建筑物變形趨勢值與預(yù)設(shè)的警戒值進行對比，判斷工程狀態(tài)并發(fā)送信息至工程運行監(jiān)控和管理平臺。
[0014]處理分析結(jié)果的步驟；若工程狀態(tài)被判斷為不安全或居于臨界值，將結(jié)合工程運用情況如水栗開啟臺數(shù)、電動機振動情況、水閘過水流量及閘門開啟度等分析建筑物變形超限的原因，同時自動增加監(jiān)測信息采集的頻次，并按照預(yù)設(shè)的時間間隔向指定人員發(fā)布工程狀態(tài)信息和警示信息。
[0015]狀態(tài)預(yù)警的步驟:工程運行監(jiān)控和管理平臺通過短信系統(tǒng)或無線網(wǎng)絡(luò)對工程狀態(tài)信息進行自動發(fā)布預(yù)警、報警信息至終端設(shè)備，直至管理人員解除報警；工程運行監(jiān)控和管理平臺能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測、報警、報表制作、數(shù)據(jù)管理、遠程服務(wù)，通過終端設(shè)備實現(xiàn)查詢和智能預(yù)警功能。
[0016]進一步，在狀態(tài)預(yù)警的步驟中，在發(fā)布預(yù)警、報警信息時，在終端設(shè)備上顯示建筑物及監(jiān)測系統(tǒng)的總貌和/或各監(jiān)測斷面結(jié)構(gòu)輪廓和/或儀器分布，和/或進行圖示化選測和過程曲線顯示，和/或報警位置和工程狀態(tài)信息顯示。
[0017]進一步，在分析比對監(jiān)測信息的步驟中，警戒值預(yù)設(shè)為:
[0018]垂直位移變化限值:間隔位移量限值為±5mm，累計位移量限值為±150mm，同一塊底板不均勻沉降量限值為50mm ；
[0019]測壓管管中水位變化限值:非潮水河段的水閘和栗站，上下游水位變化較小，測壓管管中水位變化限值設(shè)定為全年水位變化量的10% ;感潮河段的水閘和栗站，測壓管管中水位變化限值需根據(jù)以往同期值及全年水位高程變化量綜合而定；
[0020]建筑物伸縮縫寬度或裂縫寬度限值以砼符合氣溫熱脹冷縮變化為正常，反之為異常。
[0021]進一步，采集監(jiān)測信息的步驟中，對監(jiān)測信息的采集采用中央控制方式進行，即由監(jiān)控主機命令所有測量控制單元同時巡測或指定單臺單點進行選測，測量完畢將數(shù)據(jù)存入監(jiān)測數(shù)據(jù)采集服務(wù)器；或者采用自動控制方式進行，即由各臺測量控制單元自動按設(shè)定時間進行巡測、存儲，并將所測數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控主機保存、備份。
[0022]進一步，在分析比對監(jiān)測信息的步驟中，建筑物變形信息的比對是在溫度、上下游河道水位組合相同或相近的情況下與其歷史情況進行對比，如果有突變應(yīng)進行復測；此外，對于測壓管，若同一組塊底板上的測壓管管內(nèi)水位相同或相近時，也應(yīng)進行復測。
[0023]進一步，在分析比對監(jiān)測信息的步驟中，建筑物變形趨勢的預(yù)測方式為:對于垂直位移，計算間隔位移量、累計位移量，繪制位移量過程線，結(jié)合上下游河道水位變化趨勢預(yù)估位移量變化趨勢；對于滲壓，根據(jù)測壓管水位、水溫和上、下游河道水位，對比歷史數(shù)據(jù)，判斷地基滲透壓力變化趨勢；對于伸縮縫或裂縫，根據(jù)氣溫和上下游河道水位變化趨勢預(yù)估伸縮縫/裂縫寬度變化趨勢。
[0024]通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明能夠取得如下的技術(shù)效果:能夠?qū)崿F(xiàn)水工建筑物監(jiān)測信息及數(shù)據(jù)分析結(jié)果的發(fā)布、工程狀態(tài)預(yù)警等功能，對水閘、栗站建筑物的安全性進行實時分析，使得工作人員及時掌握水工建筑物變形量并分析其變化趨勢，并對工程管理、工程檢查和工程維修養(yǎng)護提出建議，從而保證工程設(shè)備安全運行；具有利用短信系統(tǒng)或無線網(wǎng)絡(luò)自動發(fā)送預(yù)警、報警信息的功能，在管理人員收到報警信息得到確認后系統(tǒng)停發(fā)信息，否則將間隔一定時間繼續(xù)重發(fā)，從而保證了預(yù)警的效果；能夠在手機、便攜筆記本等移動終端實現(xiàn)對閘站水工建筑物變形的監(jiān)測查詢，從而方便了工作人員對閘站的監(jiān)測工作；當測值超限或測值變化速率超限時實現(xiàn)自動加密監(jiān)測，保證監(jiān)測密度，使得閘站工程的安全監(jiān)測工作更有安全保障。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明方法所采用的監(jiān)測和管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0027]本發(fā)明應(yīng)用的安全監(jiān)測和管理系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括測量儀器、現(xiàn)場采集箱、安全監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、分析處理器、工程運行監(jiān)控和管理平臺；首先選定工程監(jiān)測占.V.
[0028]垂直位移監(jiān)測標點設(shè)置:根據(jù)國家有關(guān)水利工程測量規(guī)范的要求，水閘、栗站工程按建筑物的底部結(jié)構(gòu)(底板等)的分縫布設(shè)標點。一般水閘的垂直位移監(jiān)測標點埋設(shè)在每塊閘底板四角的閘墩頭部、空箱岸(翼)墻四角、重力式或扶壁式岸(翼)墻、擋土墻的兩端，反拱底板埋設(shè)在每個閘墩的上、下游端；栗站的垂直位移標點應(yīng)根據(jù)底板的大小，分別在上、下游側(cè)埋設(shè)兩個以上的標點，底板較大的栗站應(yīng)在底板中部適當增設(shè)標點。栗站翼墻、擋土墻的標點布設(shè)與水閘相同。選擇在水閘、栗站建筑物單塊底板四角布設(shè)四個垂直位移監(jiān)測標點，底板較大時應(yīng)在底板中部適當增設(shè)測點，并在合理位置設(shè)置工作基點。
[0029]滲壓監(jiān)測的測壓管布置:水閘、栗站滲流觀測測點的數(shù)量及位置，應(yīng)根據(jù)水閘、栗站的結(jié)構(gòu)形式、地下輪廓線形狀和基礎(chǔ)地質(zhì)情況等因素確定，并以能測出基礎(chǔ)揚壓力的分布和變化為原則，一般布置在地下輪廓線有代表性的轉(zhuǎn)折處，建筑物底板中間應(yīng)設(shè)置一個測點。沿建筑物的岸墻和工程上、下游翼墻應(yīng)埋設(shè)適當數(shù)量的測點，對于土質(zhì)較差的工程墻后測壓