隨著科技的發(fā)展，特別是傳感器和網(wǎng)絡(luò)的快速進(jìn)步，大壩的安全監(jiān)控正從人工巡查轉(zhuǎn)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和效益化，其中磁致伸縮位移傳感器因其高精度、高穩(wěn)定性和可靠性，在大壩的整體位移、裂縫和滲流監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

隨著科技的發(fā)展，特別是傳感器和網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，大壩的安全監(jiān)也慢慢從人工巡查向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、效益化方向發(fā)展。這就必須采用高精度、高穩(wěn)定性的傳感器來作為智能化監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛和觸角，對(duì)大壩進(jìn)行大范圍、連續(xù)不間斷、實(shí)時(shí)性高的監(jiān)控。大壩安全監(jiān)控主要有校核設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工和評(píng)價(jià)大壩安全狀況的作用，監(jiān)控大壩的安全才是重中之重。近些年，一些水利單位較多采用了位移傳感器產(chǎn)品去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量、提供數(shù)據(jù)給上層系統(tǒng)進(jìn)行分析，更加及時(shí)了解大壩的情況。由于磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)品與其他位移產(chǎn)品有著明顯精度上、穩(wěn)定性上、可靠性上的優(yōu)越，已經(jīng)逐漸在位移、液位監(jiān)控方面顯露它的實(shí)力。

正因?yàn)榇胖律炜s原理的優(yōu)勢(shì)，磁致伸縮位移傳感器在大壩監(jiān)測(cè)領(lǐng)域慢慢得到了廣泛的應(yīng)用，包括整體位移監(jiān)測(cè)、大壩裂縫監(jiān)測(cè)以及大壩滲流檢測(cè)，下面將詳細(xì)介紹這三方面的具體應(yīng)用。

大壩整體位移的監(jiān)測(cè)

在大壩的兩端各取一個(gè)相對(duì)大地靜止的參考點(diǎn)，將兩點(diǎn)用一根參考線連接起來并與大壩基本保持平行狀態(tài)，這就構(gòu)成整個(gè)大壩整體位移的參照物。然后通過安裝在大壩的位移傳感器檢測(cè)兩者之間的相對(duì)位移?，F(xiàn)場(chǎng)具體的實(shí)施辦法如下圖所示：

磁致伸縮位移傳感器固定在箱子內(nèi)一起嵌在大壩上，連接大壩兩端的參考線通過一個(gè)管子保護(hù)，保證參考線不易受其他的干擾。參考線上安裝了特制的磁環(huán)，磁環(huán)套在傳感器的測(cè)桿上但與測(cè)桿互不接觸。參考線再通過惰性水等其它措施保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)大壩發(fā)生移動(dòng)時(shí)，磁環(huán)相對(duì)測(cè)桿發(fā)生移動(dòng)，傳感器能立刻將測(cè)得的信號(hào)送到控制室，檢測(cè)人員就能立刻知道大壩的移位狀況。

大壩裂縫 （接縫） 的監(jiān)測(cè)

根據(jù)建筑學(xué)的相關(guān)原理，大壩的結(jié)構(gòu)主要由壩柱結(jié)合水泥墻的方式構(gòu)成，其中壩柱的樁打得很深，水泥墻相對(duì)很淺。隨著時(shí)間的推移在壩柱與水泥墻之間會(huì)有裂縫產(chǎn)生，這就需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在裂縫監(jiān)測(cè)的應(yīng)用中，磁致伸縮位移傳感器被安裝在大壩內(nèi)的通道里面 （隨著大壩的高度不同，通道層數(shù)也不同）。一個(gè)通道可以根據(jù)內(nèi)部實(shí)際情況考慮，需在多個(gè)點(diǎn)安裝并監(jiān)測(cè)。實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)磁環(huán)固定在水泥墻上，傳感器則固定在壩柱上，當(dāng)裂縫變化時(shí)，磁環(huán)跟隨水泥墻發(fā)生位置變化，傳感器將磁環(huán)移動(dòng)產(chǎn)生的新位置信號(hào)傳送到控制室。

由于在大壩監(jiān)測(cè)上的位移量都是很小，而且這種變化是一個(gè)長(zhǎng)期的緩慢的變化過程，磁致伸縮位移傳感器由于其特有的原理在精確度和穩(wěn)定性方面都能很好的滿足了這種測(cè)量的要求，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

大壩滲流的監(jiān)測(cè)

在大壩工程中，因?yàn)闈B流所產(chǎn)生的工程事故高達(dá) 20%~30%，為了保障大壩的運(yùn)行安全和安全管理的需要，對(duì)已經(jīng)建成的大壩進(jìn)行滲流檢測(cè)以及安全評(píng)價(jià)非常重要。當(dāng)水庫(kù)建成后，會(huì)對(duì)壩體、壩肩、基巖等周邊的地基產(chǎn)生很大影響，特別是大壩蓄水后，產(chǎn)生了水壓荷載，并在上下游水位差的作用下，對(duì)壩體、壩基和繞壩產(chǎn)生滲流。而滲流量是反映滲流狀態(tài)的基本要素，是反映滲流安全問題最直觀、靈敏和綜合的因素，對(duì)防滲體工作狀態(tài)反映最全面及時(shí)，很多工程變化在滲流壓力觀測(cè)判斷還不夠明確時(shí)，滲流量反映已經(jīng)相當(dāng)明顯。因此，按照有關(guān)規(guī)范的要求，需對(duì)通過壩體、壩基和兩岸繞壩滲流的滲漏水流量進(jìn)行觀測(cè)計(jì)量。

繞壩滲流一般通過布置在繞流線或沿著滲流較集中的透水層中的測(cè)壓孔來觀測(cè)其水位變化。滲流量的觀測(cè)方法有以下三種：

1） 當(dāng)流量小于 1L/s 時(shí)，宜采用容積法；

2） 當(dāng)流量在 1～300L/s 時(shí)，宜采用量水堰法；

3） 當(dāng)流量大于 300L/s 或者無(wú)法設(shè)置量水堰時(shí)，可以采用流速儀法或斷面水位法；

其中量水堰法應(yīng)用較為廣泛，一般由集水溝、量水堰計(jì)、堰板等組成整個(gè)量水堰系統(tǒng)。

在量水堰計(jì)中使用的傳感器中，有多種工作原理的，如電容式、電感式、光電式等，但都存在共同的弱點(diǎn)，就是需要定期重新標(biāo)定，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，容易損壞，安裝后期的維護(hù)費(fèi)較高。而采用磁致伸縮液位傳感器的量水堰計(jì)卻能克服以上液位傳感器的共同弱點(diǎn)，它特有的工作原理決定了它的高精度、長(zhǎng)期可靠性、穩(wěn)定性和安裝便利等優(yōu)點(diǎn)。量水堰計(jì)一般由傳感器、防污管、安裝法蘭、水平泡等組成。

上圖是量水堰計(jì)在實(shí)際安裝使用的模擬圖，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)安裝中，需要采用防污管對(duì)傳感器進(jìn)行保護(hù)，一是防止污泥進(jìn)入，以免對(duì)浮球的上下浮動(dòng)造成影響，二是防止水位的大幅度波動(dòng)對(duì)浮球造成晃動(dòng)而引起輸出信號(hào)的波動(dòng)。量水堰計(jì)一般安裝在堰板上游 1 米左右的堰槽側(cè)壁，而防污管與集水溝是連通器原理，因此兩者的水位高低保持一致。當(dāng)浮球跟隨防污管內(nèi)的水位變化而同步變化時(shí)，傳感器輸出信號(hào)給控制室或者二次儀表，就可以直接顯示水位的變化量。

結(jié)語(yǔ)

在大壩的安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，高精度、高穩(wěn)定、高可靠的磁致伸縮位移 / 液位傳感器以其特有的工作原理得到了多方面的應(yīng)用。通過傳感器的測(cè)量對(duì)大壩的移位、裂縫、滲流進(jìn)行精確的監(jiān)控，更好地對(duì)大壩的安全狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估，避免重大事故的發(fā)生。

審核編輯 黃宇