大坝安全监测自动化系统及水情自动测报系统设计专题报告

水库工程招标阶段大坝安全监测自动化系统及水情自动测报系统设计专题报告重庆市水利电力建筑勘测设计研究院有限公司二〇二一年十二月1工程概况1.1概述重庆市万州区青龙水库工程坝址位于重庆市万州区后山镇三岔河汇合口上游，本工程由枢纽工程、邓家坝取水枢纽和灌区工程三部分组成。万州区地处三峡库区腹心，长江中上游结合部，东临云阳，南接湖北省利川市和石柱县，西依梁平、万州，北连开县、开江。区内东西长97.25km，南北宽67.25km，幅员面积3387.07km2。万州地处水陆交通要冲，素有“川东门户”之称，历来是川东、黔北、湘鄂西和陕南的物资集散地，地理位置十分优越。万州区为三峡库区经济，教育，文化，交通枢纽中心。青龙水库枢纽工程坝址位于关龙河三岔河上游约1.50km的二道河处，距离万州区城区约80.0km，坝址距重庆约239.0km。主要进场路线：重庆市--孙家镇互通（216km，沪渝高速、沪蓉高速）--关龙乡(县道552、沿江路，17km)--三河村（乡道552，6km）。青龙水库工程是一座以城乡供水和农业灌溉为主，兼有向甘宁水库调水等综合利用的综合性水利工程。工程主要由水库枢纽工程、邓家坝取水枢纽工程和灌区工程三部分组成。其中：水库枢纽工程包括挡水建筑物、泄水建筑物和取放水建筑物；邓家坝取水枢纽工程包括拦河坝、取水闸等建筑物；灌区工程包括灌溉干、支渠线路及其附属建筑物。水库正常蓄水位548.00m，校核洪水位549.48m，总库容1654.00万m3，灌区设计灌面2.515万亩，设计引水流量5.651m3/s。依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）的规定，确定万州区青龙水库工程规模为中型，工程等别确定为Ⅲ等。水库永久性主要建筑物挡水建筑物、泄水建筑物、取放水建筑物按3级设计；消能防冲设施等次要建筑物按4级设计；临时建筑物均按5级设计。邓家坝取水枢纽主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级；灌区干支渠及灌排建筑物级别均为3级。青龙水库灌区主要分布在水库下游，关龙河两岸以及普里河左岸范围内的弹子镇、余家镇的16个村。灌区规划耕地面积25150亩，农村人饮32280人，场镇人饮46000人，畜饮46000头。其中：田11066亩，土14084亩，田土比44：56。灌区设计灌面全为自流灌溉，根据灌区地形和灌溉面积分布特点，灌区内布置干支渠总长28.174km，其中：总干渠1条，长3.254km，干渠3条（弹子台干渠、余家干渠、分水干渠），长18.27km，支渠2条（李家咀支渠、大坪支渠），长6.65km。总干渠长3.254km，控灌耕地面积25150亩，渠首设计流量5.651m3/s；余家干渠长3.848km，控灌耕地面积10140亩，渠首设计流量0.54m3/s；弹子台干渠长5.202km，控灌耕地面积13910亩，渠首设计流量0.747m3/s；大坪支渠长3.049km，控灌耕地面积7380亩，渠首设计流量0.403m3/s；李家咀支渠长3.601km，控灌耕地面积5010亩，渠首设计流量0.274m3/s；分水干渠长9.22km，主要向甘宁水库补水，渠首设计流量4.3m3/s。1.2水文、气象条件1.2.1流域概况关龙河为普里河上游右岸一级支流，发源于万州区桥亭乡境内，河流大致由东向西流，经曾家岩、灯盏窝、康家坝，至三岔河口纳入由北向南流的石板河后转向南流，过新院子，在郭家坝处纳入袁家河沟后转向西流，后经关龙桥、桃花井，至余家场处汇入普里河。关龙河流域形状呈葫芦形，全流域面积为135km2，河长32.3km，河道平均比降17.2‰。青龙水库坝址位于关龙河的上游二道河处，控制流域面积50.14km2，坝址以上河道长度15.33km，河道平均比降26.88‰。并在青龙水库坝址下游约5.5km余家镇三河村邓家坝处建闸坝拦截区间径流，取水闸坝控制流域面积86.90km2，坝址以上河道长21.36km，河道平均比降15.73‰（水库坝址—闸坝区间集雨面积36.76km2，区间主河道长6.03km）。在青龙水库上游及区间有规划的石笋沟水库及其借水坝。石笋沟水库是一座具有农业灌溉、场镇供水及农村人畜饮水等综合利用功能的水利工程，坝址位于青龙水库—闸坝区间右岸支流石板河的支流石笋沟上，坝址以上控制集雨面积为2.81km2，水库正常蓄水位680.00m，总库容300万m3；借水坝位于关龙河青龙水库上游节林坝处，控制集雨面积为5.7km2。1.2.2气象设计流域属亚热带湿润季风气候区，受东南和西南季风的交替影响，具有四季分明、雨量较丰、冬暖春早、夏热多雨，伏旱频繁，秋季多绵雨的气候特征。设计流域无气象站。据邻近的龙宝气象站1955～2015年资料统计：雨季从4月延续至10月，降水量约占全年降水量的87.2％，其中以6、7两月降水量最多，约占年降水量的30.5％，12月～2月是流域枯季，其降水量约占年降水量的4.41％。降水量年际变化较大，多年平均降水量为1203.1mm，最大年降水量1635.2mm(1982年)，最小年降水量842.1mm(2001年)，相差达793.1mm。多年平均气温17.9℃,极端最高气温42.1℃(1972年8月26日),极端最低气温－3.7℃(1975年12月15日)；多年平均年蒸发量为994.5mm(20cm蒸发皿观测值)；多年平均风速0.5m/s,多年平均最大风速10.6m/s，瞬时最大风速达33.3m/s(1973年8月27日)；多年平均相对湿度82％；多年平均日照时数1293.5h。1.2.3水文基本资料普里河流域有余家水文站，梁平气象站，合兴、桥亭等雨量站。邻近流域有龙宝气象站，此外，还有东里河温泉水文站、磨刀溪龙角、大滩口水文站、渠溪河两河水文站。由于余家水文站属本流域测站，位于工程所在河流关龙河与干流普里河的交汇处，且资料系列较长，代表性较好，因此，本次设计与可研一致仍选取该站为本工程水文计算的依据站，其余为参证站。在可行性研究阶段，收集了余家站1970～2010年逐月平均流量及逐月最大流量资料，龙宝、梁平、合兴、桥亭及余家站1955～2010年的降水资料，本阶段设计根据需要，将所有资料系列补充收集至2015年。1.3工程地质条件1.3.1区域地质1.3.1.1地形地貌工程区处于渝东缘的平行岭谷区，地形地貌受构造和岩性控制，背斜呈山，向斜呈坝，山系、平坝长轴方向与构造轴线方向一致，区内山梁纵横，支流支沟发育。区内地貌类型为构造剥蚀浅中切割台状低山和侵蚀堆积河谷地貌，山顶夷平面发育。山岭海拔高程在800～900m，相对高差80～200m，河谷多为“V”型横向峡谷，河床多被砂、卵石覆盖，阶地零星发育，山坡基岩裸露。1.3.1.2地层岩性本区出露地层为中生界三叠系、侏罗系地层及第四系松散堆积层。早三叠世为浅海—咸化浅海碳酸盐相沉积环境，中三叠世为泄湖相—滨海、浅海相沉积，晚三叠世上升为陆地，普遍为一套湖泊沼泽相沉积。侏罗系为内陆河湖相沉积为主的红色碎屑岩系，第四系主要分布在沟谷等相对低洼部位，厚度一般不大。1.3.1.3地质构造本区大地构造区划属扬子准地台(Ⅰ级)重庆台坳(Ⅱ级)重庆陷褶束(Ⅲ级)之万州凹褶束(Ⅳ级)，新华夏系四川沉降褶带之川东褶带的东北缘，万县弧形构造的铁峰山背斜与渠马河向斜之间，构造较简单，无区域性断层发育。1.3.1.4区域稳定性区内未见有新构造运动以来断层复活迹象，近场区内历史上没有5级以上地震发生，总体来说，地震活动较弱，区域稳定性相对较好。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）复核，工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。1.3.2库区工程地质条件1.3.2.1库区地质概况库区属侵蚀中低山地貌的浅切条状宽谷地带，地势总体南东高北西低，库区地貌受岩性构造控制。库区沟谷发育，呈爪状，河谷剖面形态多为不对称“V”型谷。主沟流向大致由南东向北西，坝址河床高程在513m左右，正常蓄水位为548m时，坝前水位抬升约35m，主沟洄水约4.0km，河谷宽60～280m。库区处于铁峰山背斜南西段的北西翼，岩层为单斜构造，产状N35～48°E/NW∠20～35°，无次级褶皱及断层发育，地质构造简单。在砂岩中主要发育三组裂隙。库区出露侏罗系中统新田沟组（J2x）、下沙溪庙组（J2xs）、上沙溪庙组（J2s），为一套碎屑岩沉积建造。第四系为冲洪积层、残坡积层、崩坡积层及少量人工堆积层等。库区水文地质条件简单，地下水主要为第四松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水，水量不丰。1.3.2.2主要工程地质问题（1）水库渗漏库盆及库底均为侏罗系中统红色地层，其岩性为砂质泥岩、页岩、泥质粉砂岩和岩屑长石砂岩等，砂质泥岩、页岩为弱透水层，具有良好的隔水性能，且库区构造简单，无断层等渗漏通道发育，砂岩中发育的裂隙延伸不远，并有多层泥岩阻隔，不具连续的透水性。故水库封闭条件良好，不存在通向库外邻谷的渗漏通道，不存在水库邻谷永久渗漏问题，但坝肩左岸山体较单薄，存在绕坝渗漏可能，建议对该段进行帷幕灌浆处理。（2）库岸稳定青龙水库库区沿线大多基岩裸露，主要为侏罗系中统砂质泥岩、岩屑长石砂岩及页岩等，零星分布有薄层覆盖层，根据岸坡岩性及地质结构，岸坡大致可分为岩质岸坡、土质岸坡、岩土混合岸坡。岩质岸坡及岩土混合岸坡稳定性较好，土质岸坡在库水浸泡及水位消涨影响下，可能造成小规模的库岸坍塌。水库蓄水后，可能产生小范围库岸坍塌，但不会危及水库的安全运行，岸坡总体稳定性较好。（3）水库淹没与浸没水库蓄水后，分布在沟底的康家小学、农田、房屋及库岸的斜坡地将被淹没，且当地居民对外交通的公路局部段亦在正常蓄水位以下。据调查，库内不存在文物、重要矿产及企业淹没问题。库区河谷两岸多为岩质岸坡或岩土混合岸坡，基本不存在浸没问题。在库尾有小部分水田，水田及田坎主要由粉质粘土组成。根据经验类比，确定库区的地下水浸润高度为1.0～1.5m。按水库正常蓄水位548m计，地面高程在548.0m～549.5m之间区域地面将可能产生浸没,而。在主河道河坝院子河道左右两岸有约1500m2水田高程在548.0～549.5m之间，存在浸没问题，建议对该区域土进行回填加高；在天缘桥支沟的库尾有约2300m2的水田高程在548～549.5m之间，存在浸没问题，但由于库尾部位征地高程较高，该部分农田均处于征地范围内。天缘桥支沟末端老院子公路内侧房屋高出正常蓄水位，公路内侧陡坎见基岩出露，为砂岩及页岩等，房屋基础多置于基岩上，水库蓄水对房屋基础无影响。（4）水库淤积水库淤积物主要为汛期上游及库区洪水夹带的砂、泥岩风化剥蚀的粘土、粉质粘土及砂泥岩碎屑和少量的崩塌块碎石。不存在较大的不稳定岩体，无大规模的固体径流物质源。因此水库淤积问题不突出。（5）水库诱发地震水库库盆属碎屑岩分布区，无岩溶发育，库盆及周边无活动断裂构造发育，水库蓄水后仅抬高水头约35m，且库容较小，因此诱发较大水库地震的概率较低。1.3.3坝址区工程地质条件坝址区为构造剥蚀低山区，河流蜿蜒弯曲呈“S”型，在坝址处流向NW在坝址下游90m转向NE。河床较弯曲，高程512.10～513.11m，宽15～50m，上覆冲洪积砂卵石层，局部砂岩裸露，正常蓄水位548.00m时，谷宽190m。整个河谷形态为较对称的“V”型谷，岩层产状N43～50°E/NW∠29～33°，岩层倾向下游略偏左岸，为横向谷。坝址区地层较单一，主要出露侏罗系中统上沙溪庙组地层，本工程根据岩性将坝区地层由下到上共划分了7小层（J2s1-1～J2s1-7）。此外，坝区在河床，及两岸斜坡地带分布有第四系冲洪积(Q4alp)、残坡积(Q4eld)和崩坡积(Q4col+dl)堆积物。青龙水库坝址位于铁峰山背斜南西段的北西翼，岩层产状N42～50°E/NW∠29～33°，岩层倾向下游略偏左岸。坝区无断层分布，构造简单，坝址岩体中主要发育三组裂隙。坝址区水文地质条件简单，按埋藏条件分为第四系松散堆积层中的孔隙潜水和基岩裂隙水两类。坝址区环境水类型为HCO3.SO4～Ca型水。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录L评价，坝址区环境水对砼及砼内钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀。1.3.4坝基工程地质评价（1）坝线、坝型比较与选择本阶段在可研阶段推荐坝址选择了2条坝线进行比较，从上游至下游分别是上坝轴线（1-1’剖面）及下坝轴线（2-2’剖面），两坝轴线相距约40m。上、下坝轴线距离较近，位于相同工程地质单元，地形地质条件相近，主要工程地质问题相同。二方案均有建坝条件，下坝轴线地质条件较优。经设计多专业综合比选，最终选定下坝轴线为推荐坝轴线。可研阶段，根据选定的推荐坝址，结合现场地形地质条件，选定了混凝土面板堆石坝、碾压式沥青混凝土心墙坝和埋石混凝土重力坝进行比选，初定坝型为埋石混凝土重力坝。本阶段在可研初定坝型的基础上，经进一步地质勘察，拟定了埋石混凝土重力坝、堆石混凝土重力坝和C15混凝土砌块石重力坝三种坝型进行进一步比较，经多专业综合比选后选定坝型为埋石混凝土重力坝。（2）坝基持力层选择与基础处理由于重力坝对地基承载力等要求较高，而强风化岩体裂隙较发育，层间结合较差，岩体强度较低，抗滑、抗变形性能极差，不适合作为重力坝地基持力层；弱风化中上部岩体裂隙中等发育，层间结合较好，质量满足坝基持力层的要求，因此建议清除表层覆盖层及强风化岩体，河床及两岸坝坡中部以下坝段以弱风化中上部岩屑长石砂岩作为坝基持力层，左、右岸坡坝坡中部至坝肩段以弱风化中上部砂质泥岩作为坝基持力层。通过对坝址区钻孔岩芯、声波测试成果、孔内电视成果综合分析，坝基浅部局部裂隙发育，建议大坝地基岩体作固结灌浆处理。对地基内局部裂隙密集破碎带及软弱夹层需进行深挖或槽挖、加强等专门性处理，提高坝基岩体的强度。由于砂质泥岩易风化崩解，开挖后应对地基岩性为砂质泥岩段及时封闭处理。（3）坝基及绕坝渗漏根据初设钻孔压水资料：坝区浅部岩体以强透水为主，深部以弱、微透水为主，因此存在坝基及绕坝渗漏问题，建议采用帷幕灌浆进行处理。根据相关规程规范，结合本工程地质特点，本工程防渗标准为：坝基为q＜5Lu，岩体进入相对不透水层。结合地下水位，两岸延伸端以相对不透水底界线与正常蓄水位的交线为终点，防渗帷幕宜进入该相对不透水层5m为限。经设计布置，本工程帷幕线长度310m。（4）两岸边坡稳定性问题左坝肩以上发育有一砂岩陡崖，高约5～7m。陡崖外部临空，表层岩体较破碎。施工爆破可能引起陡崖边坡发生崩塌，因此在施工前应清除陡崖不稳定岩体并采用喷锚支护等方式进行处理，施工过程中需加强观测及防护措施，保障施工期及运营期安全。右坝肩以上发育有一砂岩陡崖陡崖，高约9～15m。陡崖外部临空，表层岩体较破碎，陡崖至右坝肩之间边坡上堆积有较多崩坡积块石、碎石土等。由于施工爆破可能引起陡崖边坡发生崩塌，因此坝基开挖前需对陡崖下部的松散岩土体进行处理，加强对下部坝体部位的防护；因此在施工前应清除陡崖不稳定岩体并采用喷锚支护等方式进行处理，施工过程中需加强观测及防护措施，保障施工期及运营期安全。坝基开挖也将形成上下左右四个方向边坡，建议按照设计开挖坡比进行开挖，并根据开挖后的地质条件对边坡进行相应的支护处理。1.3.5坝区建筑物工程地质条件评价（1）导流建筑物本工程推荐采用围堰+导流涵管导流的方式。根据水工建筑物布置，导流涵管布置在右岸坡脚，表层覆盖有第四系冲洪积砂卵砾石层及崩坡积粉质粘土等，下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）岩屑长石砂岩及砂质泥岩等。建议将导流涵管镇墩置于弱风化基岩上，管道置于强风化基岩或经换填、压实处理过的覆盖层上。坝体上、下游围堰，位于河床中间，表层为薄层砂卵砾石，下伏侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）岩屑长石砂岩及砂质泥岩等，砂卵砾石属强透水层，建议清除，围堰基础置于强风化基岩层上，并在迎水面做好防渗及防冲措施。（2）取水建筑物本工程取水口位于青龙水库坝体上游侧，靠左岸坡脚处。取水塔采用矩形单向进水型式，以便分层取水钢管的布置。取水塔部位地表覆盖有薄层覆盖层，下伏侏罗系中统上沙溪庙组砂质泥岩及岩屑长石砂岩，建议取水塔基础置于弱风化基岩上。（3）泄水建筑物消力池布置于大坝中部溢流坝段下游，为避免溢流坝段水流对河道左岸的直接冲刷，本阶段将消力池延长至河道转弯段下游约30m。为防止水流对消力池末端基础及下游岸坡的冲刷，设计在消力池末端河床设置防冲措施，并对消力池以下河道两岸进行护岸。建议以弱风化基岩作为消力池边墙及底板、下游护岸挡墙的地基持力层。由于基坑岩性大多为砂质泥岩，抗风化能力较差、风化速度快、失水易开裂，因此开挖到位后基坑应尽快封闭。（4）管理房青龙水库管理房布置于大坝左岸下游20m处，整体沿山脊线布置。管理房占地面积5385m2，建筑面积共计1760m2。管理房部位地面高程为550.0～579.0m，地表基岩裸露，为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）岩屑长石砂岩，岩层产状N50°E/NW∠31°，强风化厚度约2.0～3.0m。右侧边坡靠近坝体一侧，坡向100°，为逆向坡，地形坡度28～43°；左侧边坡坡向305°，为顺向坡，地形坡度20～35°。根据设计布置，管理房区域建筑物建基面高程为550.50m，建筑物结构形式为框架结构。开挖后的基础大部分为长石砂岩、岩屑长石砂岩等，靠近坝肩部位为砂质泥岩，建基面岩体呈弱风化，地基承载力满足要求。由于管理房位于斜坡上，平场需对山体进行开挖，最大开挖边坡约29.0m,开挖后管理房后侧、左侧将分别形成高陡切向坡及逆向坡。管理房开挖边坡整体稳定性较好，但局部裂隙发育，稳定性稍差，由于局部边坡较高，建议分级开挖，并根据现场地质条件对永久边坡加强支护。（5）上坝公路青龙水库上坝公路沿现有公路在大坝下游砖厂旁接入，并沿后部边坡延伸至坝顶（桩号X0+000～X0+429.65）。沿线大多基岩出露，局部有薄层崩坡积层、残破积层，沿线地质条件较简单，存在的主要问题有顺向边坡开挖稳定问题、陡峻岩质边坡开挖稳定问题及覆盖层边坡的开挖稳定问题。上坝公路应按设计开挖坡比进行放坡开挖，对不稳定岩土体进行清理，并根据开挖后的地质条件布置相应的支护措施。（6）弃渣场为满足本工程堆渣需要，枢纽区设置1个弃渣场。1#弃渣场布置在库区康家坝支沟内，地形较平缓，地面高程在522～530m之间，地表覆盖第四系冲洪积粉质粘土夹少量块碎石，下伏基岩为侏罗系中统下沙溪庙组砂质泥岩夹岩屑长石砂岩，渣场整体稳定性好。设计堆渣高程522～529m之间，堆渣坡比1:2.5，弃渣场应下部护脚+放坡堆放，护脚地基应根据基础高度及承载力的要求，置于覆盖层或基岩上，需考虑冲沟及关龙河洪水冲刷对护脚挡墙基础的影响。同时应做好渣场周边排水措施。1.3.6邓家坝取水坝工程地质条件邓家坝库区属侵蚀中低山地貌的浅切条状宽谷地带，出露侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)砂质泥岩、长石砂岩等，水库封闭条件良好，且栏栅坝蓄水后，抬高水位仅5米，不存在水库永久渗漏问题。库区岸坡总体稳定性较好，由于土质边坡抗冲刷能力差，蓄水后，在水流和波浪作用，岸坡会产生局部小规模的滑塌，影响坡后耕地的稳定性，建议对土质岸坡采取护坡措施。库区少量水田存在浸没问题，建议对该区域划为征地范围或回填加高。坝址位于邓家坝人行桥处，坝址区河段较顺直，河流流向S32°W，河床宽约10～15m，河床高程490.76～492.01m，水面宽8.7～12.6m，水深0.1～0.3m。河床覆盖层薄，局部基岩裸露。岩层走向N30°E，与河流流向夹角3°，为纵向谷,岩层倾向右岸。坝址区左岸发育有阶地，阶地后缘为一山体斜坡，坡度30°，山体雄厚；右岸坡中部有公路经过，岸坡下部覆盖孤、块石及粘性土，坡度15～30°，中上部为砂岩陡崖，为逆向岩质边坡。坝址区地层较单一，主要出露侏罗系中统上沙溪庙组地层，坝区河床，及两岸斜坡地带分布有第四系冲洪积(Q4alp)、残坡积(Q4eld)和崩坡积(Q4col+dl)堆积物。青龙水库坝址位于铁峰山背斜南西段的北西翼，岩层产状N30°E/NW∠30°，岩层倾向下游略偏左岸。坝区无断层分布，地质构造简单。坝址区水文地质条件简单，按埋藏条件分为第四系松散堆积层中的孔隙潜水和基岩裂隙水两类。环境水类型为HCO3.SO4～Ca型水。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录L评价，坝址区环境水对砼及砼内钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀。建议取水闸坝坝基置于弱风化基岩上，土坝坝基置于强风化下部～弱风化上部基岩上，坝体应进行防渗及放冲设计。在坝基开挖中，各岩土层开挖应按照规范要求分级放坡，在对两坝肩开挖中尽量控制切坡高度，并对永久性切坡进行支挡处理。闸坝下游两岸各设一进水闸，建议进水闸基础置于弱风化基岩上。1.4工程等别和设计标准1.4.１工程等别及建筑物级别青龙水库工程是一座以城乡供水和农业灌溉为主，兼有向甘宁水库调水等综合利用的综合性水利工程。工程主要由水库枢纽工程、邓家坝取水枢纽工程和灌区工程三部分组成。其中：水库枢纽工程包括挡水建筑物、泄水建筑物和取放水建筑物；邓家坝取水枢纽工程包括拦河坝、取水闸等建筑物；灌区工程包括灌溉干、支渠线路及其附属建筑物。水库正常蓄水位548.00m，校核洪水位549.48m，总库容1654.00万m3，灌区设计灌面2.515万亩，设计引水流量5.651m3/s。根据可研审查及评估意见，经本阶段复核，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）的规定，确定万州区青龙水库工程规模为中型，工程等别确定为Ⅲ等。水库永久性主要建筑物挡水建筑物、泄水建筑物、取放水建筑物按3级设计；消能防冲设施等次要建筑物按4级设计；临时建筑物均按5级设计。可行性研究阶段，根据可研审查及评估意见，确定邓家坝取水枢纽主要建筑物级别为4级，次要建筑物及临时性建筑物均为5级，灌区渠系建筑物级别为4级。经本阶段复核，由于《水利水电工程等级划分及洪水标准》由2000版更新为2017版，根据本规范第4.7.1条规定，供水工程设计流量≥3m3/s，＜10m3/s时，工程主要建筑物级别应为3级，次要建筑物级别应为4级。由于本工程干支渠及灌排建筑物均具有供水功能，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）和《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）的规定，本阶段确定邓家坝取水枢纽主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级，临时性建筑物为5级；分水干渠建筑物级别为3级，其余灌区干支渠及灌排建筑物级别均为4级。1.4.2洪水标准根据《防洪标准》（GB50201-2014）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）的规定，经复核，本工程水库挡水坝设计洪水频率为100～50年一遇，定为50年一遇（P=2%），校核洪水标准重力坝为1000～500年一遇，定为500年一遇（P=0.2%）；消能防冲建筑物洪水频率为30年一遇（P=3.33%）。邓家坝取水枢纽为拦河闸，其挡水建筑物及其消能防冲建筑物设计洪水标准根据《防洪标准》（GB50201-2014）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017）第5.3.1条的规定确定，经复核，邓家坝取水枢纽建筑物设计洪水频率为20年一遇（P=5.0%），校核洪水频率为50年一遇（P=2.0%）。邓家坝护岸工程为邓家坝取水枢纽附属建筑物，建筑物级别为4级，其主要工程任务为保护库内两岸耕地，根据《防洪标准》（GB50201-2014）4.3.1条的规定，本工程耕地防护面积＜30万亩，主要建筑物设计洪水标准确定为10年一遇（P=10.0%）。根据《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288-2018）和《防洪标准》（GB50201-2014）的规定，经复核，青龙水库干支渠及灌排建筑物工程具有供水功能，因此分水干渠建筑物级别为3级，其设计洪水标准为20年一遇（P=5.0%），校核洪水标准为50年一遇（P=2.0%）。其余灌区干支渠及灌排建筑物级别均为4级，其设计洪水标准为10年一遇（P=10%），校核洪水标准为30年一遇（P=3.33%）。1.4.3地震烈度工程区在区域构造上位于新华夏系四川沉降褶带之川东褶带的东北缘，处于万县弧形构造的铁峰山背斜与渠马河向斜之间，区内构造简单，无断层发育。第四系以来，地壳处于相对稳定状态，具有较好的区域构造稳定性。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。根据《水工建筑物抗震设计规范》（SL203-97）的规定，本工程可不进行抗震计算，建筑物设防烈度为6度。1.5主要建筑物设计成果青龙水库推荐方案坝址位于关龙河上游后山镇三岔河汇合口上游约1.5km处的二道河，坝址以上集水面积50.14km2。坝址以上来水经水库调蓄后由坝式取水口下泄至下游河道，在青龙水库坝址下游约5.5km（公路里程约4km）处的余家镇三河村邓家坝处建平板钢闸门闸坝取水，以充分利用邓家坝至陈家坝之间河段区间径流及右支沟来水。平板钢闸门闸坝左、右岸取水口分别接左岸分水干渠、右岸总干渠向灌区及供区供水。青龙水库工程由青龙水库枢纽、邓家坝取水枢纽及灌区工程三部分组成。其中水库枢纽主要包括挡水建筑物（大坝）、泄水建筑物（溢流表孔）、取放水建筑物等。1.5.1水库枢纽（1）大坝布置根据坝线比较及坝型选定，本阶段青龙水库枢纽选定工程坝线为下坝线，选定坝型为埋石混凝土重力坝。重力坝坝基座落在侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)长石砂岩上。坝顶高程550.50m，最低建基面高程508.50m，最大坝高42.0m，最大坝底宽38.50m，坝轴线长226.0m，坝顶宽6.0m。大坝主要由岸坡非溢流坝段、河床溢流坝段以及左岸取水（兼生态放水）建筑物组成，坝顶公路由左、右岸上坝公路接库区还建公路与外界连通。非溢流坝段布置于左右岸岸坡，总长196.0m。左岸非溢流坝段共7个坝段，总长102.50m，最低建基面高程为508.50m，最大坝高42.0m，最大坝底宽34.40m，坝顶宽6.0m，坝体基本剖面为三角形，上游坝面为折面，525.00m高程以上为铅直，525.00m高程以下坝坡为1:0.2；下游坝坡在高程545.50m以下为1:0.70，高程545.50m以上为铅直。右岸非溢流坝共6个坝段，长93.50m，最低建基面高程为508.50m，最大坝高42.0m，坝顶宽6.0m，坝体基本剖面与左岸非溢流坝段基本一致。大坝坝体上游迎水面采用常态C25W6F100防渗混凝土等厚面板，厚度0.8m，面板均配置温度钢筋，同时设插筋与埋石混凝土坝体连接，坝体迎水面喷涂厚度3mm聚脲防渗材料；下游迎水面采用常态C25W6F100混凝土。坝体基础采用0.5m厚C20W4常态混凝土垫层；坝顶为0.5m厚C25常态混凝土；坝内廊道衬砌为0.4m厚C25钢筋混凝土；坝体内部为C9015埋石混凝土。溢流坝段位于河床中部，共设2个坝段，总长30.0m，中部设一道横缝，最低建基面高程508.50m，最大坝高33.50m（不含闸墩高度），最大坝底宽38.50m。溢流堰采用表孔溢流，有闸控制，孔口尺寸为3-7.0m×6.0m（n-b×h），闸门为弧形钢闸门，采用堰顶设置油泵房控制液压传动系统开启的方式。溢流堰溢流净宽为21m，两侧设2.0m宽C25钢筋混凝土边墩，闸门间设2.5m宽的C25钢筋混凝土中墩，为消除和减小水翅，在中墩后加设尾墩。溢流堰型采用WES实用堰，堰顶高程542.00m，堰顶部闸墩下游侧设交通桥，桥面高程与坝顶高程齐平，为550.50m，桥面宽5.0m。溢流坝上游坝坡高程525.00m以上为铅直，高程525.00m以下坝坡为1:0.2；溢流堰顶上游采用三段圆弧连接，下游采用WES曲线，曲线末端接1:0.8下游坝坡，两侧设2.0m宽的C25混凝土导流墙，导流墙延伸至下游消力池处。大坝溢流面采用平均厚度0.5m的C30抗冲钢筋混凝土作防冲刷溢流面，与坝体C15埋石混凝土之间设不小于1.0m厚的C20混凝土过渡层。大坝坝体上游迎水面采用常态C25W6F100防渗混凝土等厚面板，厚度0.8m，面板均配置温度钢筋，同时设插筋与埋石混凝土坝体连接，坝体迎水面喷涂厚度3mm聚脲防渗材料。坝底为0.5m厚的C20常态混凝土垫层，坝体为C9015埋石混凝土。消能建筑物采用底流消能，消力池紧接溢流坝1:0.8下游坝坡末端布置，根据模型试验成果，确定消力池池长为86.70m（轴线长度），池净宽26.0m，为下挖式消力池，末端设消能坎。消力池底板高程508.0m，底板厚2.0m，采用C30钢筋混凝土浇筑。溢流坝坡末端采用反弧段曲线，同时布置跌坎接消力池进口，反弧段曲率半径9.0m，转弯角51.34°，跌坎坎高2.0m。消力池在轴线桩号X0+036.00m～X0+058.76m处布置转弯段，轴线转弯半径20.0m，转弯角65.19°。消力池池中大坝桩号Z0+077.0m处设4处导流墩，墩顶宽2.0m，高4.0m，长4.0m，左侧面铅直，右侧面布置为扭面，归顺水流至下游转弯；消力池池末端设6.0m高消力坎，并与底板连成整体，顶宽2.0m，上游侧坡比1:0.3，下游侧布置为阶梯式，单级高1.3m，宽1.0m。消力池两侧边墙为衡重式挡墙，墙高15.5m，墙顶宽1.8m，内坡铅直，上墙背坡1:0.2，下墙背坡1:0.30，墙底宽2.95m，采用C25埋石混凝土浇筑。为减少底板扬压力，消力池底板下设φ75mm排水孔，间排距2.5m，入岩4m，呈梅花型布置。为增强底板的抗浮稳定，底板与基岩间则采用Φ25锚杆连接，锚杆间排距2.5m布置，入岩4.0m。考虑到消力池中段布置有转弯段，为防止水流经消力池消能后余能对岸坡的冲刷，消力池以下30m河段两岸采用C25混凝土贴坡护岸。护岸高7.0～8.0m，厚度0.8m，按1:1坡比浇筑，墙身设排水孔，孔后设土工布反滤。大坝横缝上游侧设2道止水，第1道为垂直铜片止水，第2道为橡胶止水带，铜片止水厚度1.2mm，距上游坝面0.5m，止水片在坝基接头处埋入基岩面以下0.5m。坝体排水管布置在距离上游面3.0m，自左岸到右岸形成一坝体排水幕。排水管竖直布置，排水管间距3m，管径15cm，采用预制无砂混凝土管，在浇筑过程中预埋在坝内，以形成排水通道将坝身渗水排入廊道，并引入排水沟，排水沟尺寸为25cm×25cm，渗水通过直径200mm圆管自流排入下游河床。（2）取放水（兼放空）建筑物布置本工程取水流量较小，为便分层取水管的布置，及金属结构的布置，取水塔采用矩形单向进水型式。取水塔底板高程根据水库死水位、水库50年淤沙高程和取水口的最低淹没深度确定为523.10m，塔顶高程为550.60m，高27.50m。取水塔布置在左岸非溢流坝段。取水塔采用矩形结构，长12.7m，宽8.8m，壁厚1.2m。根据对水库垂直水温分布状况及灌溉的最低水温要求分析论证，确定塔内设置四层取水口，各层取水管中心高程自下而上分别为527.60m、532.70m、537.80m和542.90m。各层布置单根D1400取水管。为保证运行的安全性和灵活性，各层取水管均设置半球阀。为防止污物进入，进口设置拦污栅，为减小过栅流速，钢管进口设置喇叭管，长1.4m，管径由1.8m渐变至1.4m。在各层取水管进口设置检修闸门一道，以满足各层取水管检修需要，门槽与拦污栅槽共用。各层取水管与布置在圆筒后侧的汇流竖管相接，管径1.4m，管周包裹C25钢筋砼。为便于各层取水管、半球阀的布置，共布置4层楼盖，各层分别在取水管之间布置吊物孔，为坚持“以人为本“的原则，取水塔内设置无机房房型式电梯，载重量630Kg，且在各层布置简易检修进人孔以便在电梯维修期间应急使用。为防止阀门开启时下泻水流对底板的冲击，在汇流竖管底部设置深1.9m的消能井，消能井直径为1.4m。两根汇流竖管在消能井后交汇与D1400供水钢管相接。供水钢管末端设置DN1400锥形阀控制流量。供水钢管长45m，坝内供水钢管外包40cm厚C25钢筋砼。为使通过供水钢管的高速水流平顺进入大坝消力池，供水钢管后设置消力井。消力井顶部高程522.00m，井长9m，宽5m，深8m，采用C25钢筋砼浇筑成形，井壁和底板厚度0.8m。取水塔塔顶布置启闭机房，采用矩形，高8m，启闭机平台高程551m，为C25钢筋砼现浇框架结构,启闭机房内布设电动单梁起重机，检修闸门、拦污栅启闭及半球阀的吊装均通过轨道上的起重机操作。根据取水要求，分层控制阀采用远程控制。本工程取水为坝式取水，放空及生态放水结合取水设施布置。在供水钢管末端旁通一根DN300钢管将水分流到溢流坝段消力井内，为方便控制流量，在生态放水管中部设DN300闸阀控制流量。生态放水管出口中心高程520.0m，长度7.0m，钢管壁厚8mm。水库初期蓄水阶段及运行阶段下游河道生态水量排放均通过生态放水管下泄，设计下泄生态水流量0.09m3/s。当水库放空时，大坝堰顶以上水流通过溢流坝泄流，堰顶以下采用取水管泄流，放空水流经锥形阀消能后进入消力井，后通过设在在消力井右侧的溢流缺口下泄到溢流坝段消力池内，溢流缺口堰顶高程520.5m，溢流净宽8m，最大放空流量18.6m3/s。（3）上坝公路布置根据地形地质情况，结合现有的交通情况，拟沿山修建上坝公路，连接坝顶和规划的库区复建公路。公路级别为4级，由右坝肩沿下游向下与已成道路“T”接通往坝顶。新建上坝公路全长429.65m，路面宽5.5m，路基宽度为6.5m（0.5m左路缘石+5.5m行车道+0.5m右路缘石，总宽6.5m），最大纵坡为i=9%；道路横坡坡度为2%，路肩横坡坡度2%。上坝公路起点高程515.50m，终点高程为坝顶高程550.50m。根据现行《公路工程技术标准》JTGB01-2003的要求，青龙水库上坝公路按山岭重丘四级公路设计，设计车速为20km/h。根据地形条件分别为全挖方路基、半挖半填方路基及填方路基，公路路面宽5.5m，路基宽6.5m，设计比降4.29～9.0%。公路路面结构至上而下为：20cm厚C25混凝土路面面层+15cm厚5%水泥稳定碎石基层，底部设40cm厚手摆片石层，道路在基岩段可取消手摆片石层。（3）管理房布置青龙水库管理区域布置于大坝左岸下游20m处，为青龙水库工程管理中枢。生产、生活区占地面积5385m2，建筑面积共计1760m2（其中包括办公及生产用房1310m2，职工宿舍450m2。）青龙水库坝区总体规划包括拦河大坝、启闭机房、管理办公、住宅楼等附属建筑以及交通绿化等，适应新形势下水利水电工程的运营管理模式，同时也为水库职工提供了更为便利、健全的生活条件。结合地形条件，青龙管理站布置在大坝左坝肩山体上，结合地形条件生活区分2级布置，标高分别为550.50m及558.00m，其中生活区主要布置在558.00m高程，内设6车位停车场，一个篮球场。共布置有一栋办公楼，建筑面积1310m2；布置有一栋职工宿舍楼，建筑面积450m2。1.5.2邓家坝取水枢纽（1）取水枢纽邓家坝取水枢纽由拦河坝、右岸总干渠取水闸、左岸分水干渠取水闸三部分组成。拦河坝由闸坝与副坝两部分组成。拦河闸坝由上游护底、闸室段、下游消能防冲段三部分组成。全闸顺水流向总长60m，其中上游护底段长8m，闸室段长13m，下游消能防冲段长39m。上游护底段顶高程491.00m，宽34.5m，护底采用厚0.4m厚C20砼衬砌，两岸设置C20砼衡重式翼墙，墙顶高程499.0m，墙高8.4m，顶宽1m，迎水面铅直，上墙背坡坡比1：0.25，下墙背坡坡比1:0.3。闸室段纵向轴线长度36.4m，基础座落在基岩上，闸坝为C20埋石砼重力坝，溢流坝最大坝高5m，堰型为宽顶堰，开敞式溢流，坝（堰）顶高程491.00m，堰长11m，大坝下游设1：4直线段与下游护坦相接；坝顶以上布置4孔7.5m×5m（b×h）平板闸门蓄水、泄洪及冲沙，每扇泄洪冲沙闸上游相应设置同等尺寸的检修闸门，闸顶高程496m；各孔闸门间设置1.5m厚C25钢筋砼闸墩，闸墩顶高程499.0m。闸墩顶部设置启闭机房。在闸墩顶部下游侧设置4跨4.5m宽C25钢筋砼交通桥，单跨8.5m，桥面高程499.0m。下游护坦长39m，与溢流坝同宽，护坦表面采用40cm厚C20砼浇筑成形，其下自上而下依次铺设厚20cm碎石反滤层及厚20cm粗沙反滤层。副坝为土石坝结构，坝轴线长122.0m，坝轴线与闸坝交通桥中心线共线，坝顶高程499.0m，最大坝高3.5m，坝顶宽4.6m，上游坝坡坡比1：1.75，下游坝坡坡比1：1.75，上游坝坡采用复合土工膜防渗，坝面采用厚20cm砼预制块护坡；坝脚设置0.5m×1.0mC20砼镇脚（兼做土工膜锚固槽）。镇脚下结合坝基砂卵石开挖设置防渗体，防渗体下部设置厚10cm粗砂垫层，其上铺设复合土工膜，防渗体表层采用厚30cm粘土防渗。坝面及防渗体复合土工膜埋入镇脚（或锚固槽）及左岸进水闸引水渠边墙，共同构成副坝防渗体系。为了便于左岸向甘宁水库补水，在左坝肩设置一进水闸，为浅孔式，取水口由进水渠、闸室段及沉沙池三部分组成，设计引水流量为4.3m3/s。进水渠轴线长11.72m，底板顶高程494.00m，进水渠首部设置活动式拦污栅，其后采用转弯半径为10m的弯道与闸室段相接。闸室段长2.5m，取水闸孔口尺寸2m×1.5m。闸室段后接沉沙池，沉沙池由连接段及工作段两部分组成，总长45m，连接段长15m，底板坡降1:10，工作段长30m，底板宽度8m，底板坡降1:50，沉沙池尾段临河侧设溢流堰，沉沙池尾段设置冲沙闸，闸门孔口尺寸1m×1.5m。沉沙池尾段内侧旁接分水干渠，渠首由进水渠及闸室段两部分组成，进水渠长5.15m，底板宽度由3m渐变至1.8m；闸室段长4.15m，闸室段布置1.8m×1.5m节制闸控制流量。为了便于右岸灌区取水，在右坝肩布置一进水闸，为浅孔式，取水口由进水渠、闸室段及沉沙池三部分组成，设计引水流量为1.351m3/s。进水渠轴线长5.64m，底板顶高程494.00m，采用转弯半径为5m的弯道与闸室段相接。闸室段长9.66m，取水闸孔口尺寸1.5m×1.5m，闸前设置C25钢筋砼胸墙,墙前设置活动式拦污栅，拦污栅尺寸1.5m×1.8m。闸室段后接沉沙池，沉沙池由连接段及工作段两部分组成，总长38m，连接段长8m，底板坡降1:4.44，工作段长30m，底板宽度3m，底板坡降1:50，沉沙池尾段临河侧设溢流堰；沉沙池尾段设置冲沙闸，闸门孔口尺寸0.8m×1m；闸室段尾部顶部设置C25钢筋砼交通桥。沉沙池尾段内侧旁接总干渠，渠首端设置1.2×1.2m节制闸控制流量，渠首底板高程494.00m。为保证水流能平顺进入闸坝，闸坝上游左岸基础统一开挖至491.0m高程，左岸边坡开挖坡比1:1.5，边坡护岸长度108m，边坡采用厚30cmM10浆砌块石护坡。晏家沟与关龙河汇合河口位置两岸设置护岸，护岸采用C20砼仰斜式挡墙，最大墙4.5m，顶宽0.6m，面坡及背坡坡比均为1:0.15。为确保洪水能顺畅下泄至下游河道，闸坝下游左岸基础统一开挖至490.5m高程，左岸护岸长度45m，护岸采用C20埋石砼衡重式挡墙，墙顶与其后地面齐平，墙顶宽度0.5m～1.0m，挡墙迎水面铅直，上墙背坡坡比1:0.25，下墙背坡坡比1:0.3。为了便于取水枢纽的运行管理及周边居民出行，在闸坝下游右侧河岸坡设置一条交通公路与现有主干道相接，右岸交通公路末端止于闸坝右坝肩，局部段结合沉沙池边墙设置，交通公路轴线长度125m；左岸交通公路与左岸进水闸顶部交通桥相接，结合副坝坝顶设置；公路路幅宽4m。副坝下游与分水干渠明渠段间结合沉沙池及分水干渠顶高程进行场坪，场坪高程497.60m，场坪后空地设置112m2配电房及50m2管理房。由于闸坝所在河段多年平均流量较小，考虑采用泄洪冲沙闸下泄生态流量，设计下泄生态流量0.163m3/s。（2）护岸工程对邓家坝取水枢纽关龙河库区河道两岸容易失稳的土质边坡，本次采用堤脚布置C20埋石砼挡墙镇脚，墙顶以上堤身采用土堤型式，坡面采取1：2斜坡钢筋砼格构护坡形式（格构内植草护坡）进行护岸保护。堤线总长2661.75m，其中左岸1375.07m，右岸1286.68m。护岸治理长度2162.39m，其中：左岸1103.43m，右岸1058.96m。左右岸护岸工程均与岩质边坡（平缓土质边坡）平顺连接。1.5.3灌区工程青龙水库灌区主要分布在水库下游，关龙河两岸以及普里河左岸范围内的弹子镇、余家镇的16个村。灌区规划耕地面积25150亩，农村人饮32280人，场镇人饮46000人，畜饮46000头。其中：田11066亩，土14084亩，田土比44：56。灌区设计灌面全为自流灌溉，根据灌区地形和灌溉面积分布特点，灌区内布置干支渠总长28.174km，其中：总干渠1条，长3.254km，干渠3条（弹子台干渠、余家干渠、分水干渠），长18.27km，支渠2条（李家咀支渠、大坪支渠），长6.65km。总干渠长3.254km，控灌耕地面积25150亩，渠首设计流量5.651m3/s；余家干渠长3.848km，控灌耕地面积10140亩，渠首设计流量0.54m3/s；弹子台干渠长5.202km，控灌耕地面积13910亩，渠首设计流量0.747m3/s；大坪支渠长3.049km，控灌耕地面积7380亩，渠首设计流量0.403m3/s；李家咀支渠长3.601km，控灌耕地面积5010亩，渠首设计流量0.274m3/s；分水干渠长9.22km，主要向甘宁水库补水，渠首设计流量4.3m3/s。分水干渠出口至主河道段间有约1.4Km长的小河沟，本次设计拟对该河沟段进行清淤修建护岸。护岸治理长度1400m，堤线总长2218.71m，新建2218.71m，其中左岸1106.7m，右岸1112.01m；已成228.98m。其中左堤118.72m，右堤110.26m。为充分利用青龙水库分水干渠隧洞出口与甘宁水库之间高差形成的水能，项目业主可考虑在甘宁水库库尾建设生态电站，以补偿青龙水库的运行管理费用。

2监测目的、原则、依据和范围2.1监测目的青龙水库大坝安全监测自动化系统建设的主要目的是监控大坝的安全，掌握大坝的运行性态和规律，指导施工和运行，反馈设计。通过对工程过程持续的监测，采集相关的环境量、荷载量及其作用下水工建筑物及基础的变形、渗流、温度等效应量，经计算分析，及时对水工建筑物和基础的稳定性和安全性作出评价，及时捕捉各效应量异常现象和可能危及水工建筑物安全的因素，提出决策建议，保证大坝施工安全和运行安全。2.2设计原则2.2.1监测项目选取及布置原则根据建筑物的地质条件、结构型式、运行工况、荷载条件等基本资料，了解其隐含的风险，找出其薄弱环节和制约建筑物安全状态的控制因素和部位，综合考虑，统筹安排。以工程安全为主，同时兼顾设计、施工和运行的需要。监测项目布置目的明确、突出重点；控制关键，兼顾全局；用最少的测点，最合适的仪器，获得最关键的建筑物和基础的性状信息。（1）监测项目布置原则1）针对性。除了设置必要的水位、温度、降水等环境(原因)外，还应根据不同工程特点和监测日的，有针对性地布置变形、渗流和测点，设置相应的监测仪器。监测断面、监测项目和监测点的选择，耍以监测目的为先导，做到"少而精"。2）全局性。从全局出发，既要控制关键，又要兼顾全局。根据安全控制的重要性，对水工建筑物分为关键监测部位、重要监测部位和一般监测部位三个层次。对关键部位和重要部位应适当地重复和平行布置测点，留有冗余；对一般部位应顾及工程枢纽建筑物的整体，并设置反应最敏感的监测项目。此外，有相关因素的监测仪器布置要相互配合，以便综合分析。3）统一性。对各部位不同时期的监测项目的选定应从施工、首次蓄水和运行全过程考虑，监测项目相互兼顾，永久与临时相结合，做到一个项目多种用途，统一规划，分步实施。4）并重性。安全监测设施的施工与主体工程施工应同步实施。现场巡视检查与仪器监测相互补充，是监视建筑物特别是大坝安全的重要方法，应遵循巡视检查和仪器监测并重的原则。（2）监测仪器设备选型原则监测仪器必须具备耐久、可靠、适用，满足量程和精度要求，监测仪器设备的种类尽可能少，并尽量选用能与常用的数据采集装置兼容的监测仪器，具体如下：1）可靠性。在选择仪器时，应该选择可靠性好的仪器，其测值准确、可靠，其自身和界影响引起的误差，均在检测或标定控制的容许误差之内。2）耐久性。应该选择技术成熟，经长期工程运行考验，不易受施工设备和人为的破坏，不易受水、灰尘、温度或化学侵蚀损坏的监测仪器。3）适应性。选择仪器时，应选择实用、有效，适应环境、材料、量程和测量精度，且使于实现自动化的监测仪器设备。4）经济性。选择性价比(性能/价格)优越，技术先进，经济合理的仪器设备。2.2.2数据采集方式和网络设计原则数据采集方式和网络设计应遵循以下原则:（1）实用性。以满足工程安全监测数据采集、处理、报表制作、信息报送、建筑物工作状态评判的需要来进行数据采集方式和网络设计。施工期采用人工数据采集方式，运行期采用自动采集方式，自动采集装置还应具备人工监测的接口，以保证当自动数据采集系统发生故障时，能测得人工数据，保证监测资料的连续性，对未接入监测数据自动采集系统仪器，其人工监测的数据应能方便地输入或导人计算机数据库。（2）先进性。采用国内外先进的监测数据采集设备、高性能的计算机网络环境，保证准确、稳定、可靠地获得数据，并能通过网络实现远程安全管理。（3）经济性。高的性价比是确定选用自动化系统的重要因素，在技术先进、稳定可靠的前提下，选用经济合理的产品。（4）稳定性。监测数据采集设备能在水库恶劣的环境下长期稳定地运行，并具有可靠的防雷保护措施。（5）可靠性。为保证自动化系统长期稳定、可靠运行，需采用先进、成熟的自动化监测系统。对关键部位的监测必须留有人工监测的接口，以确保在任何情况下不会发生长时间的数据中断。（6）可扩展性。自动数据采集应具有较强的可扩展性，能方便灵活地对接入的监测仪器进行增加或撤除，但不影响整个系统的工作。（7）安全性。自动数据来集系统应具有完善的安全保密、安全控制和安全理功能，防止非法用户对数据进行操作，并具有完善的数据备份功能，能够方便地对重要据进行备份和恢复。2.2.3数据管理分析系统设计原则数据采集及信息管理系统设计应遵循以下原则:(1)完整性。数据采集及信息管理系统应包括所有自动采集和人工采集的监测数据，仪器安装埋设信息，巡视检查记录以及相关的水文、地质、水工结构等工程信息资料。(2)实用性。界面友好，方便操作，满足用户的各类需要。(3)及时性。监测仪器设备的安装、埋设及监测数据应及时采集，并录入数据管理分析系统，系统应对关键或重要测点的监测数据进行在线监控，监控得到的异常信息可以列表查询，也可以直接在过程线图上突出显示。2.3设计依据本项目监测设计依据的国家有关法令、法规及主要规程规范、技术标准及文件，主要包括（但不限于）：2.3.1法文件与法规（1）《水库大坝安全管理条例》2.3.2主要规程规范（1）《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）（2）《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）（3）《混凝土坝安全监测技术规范》（SL601-2013）（4）《土石坝安全监测技术规范》(SL551-012)（5）《大坝安全监测仪器安装标准》（SL531-2012）（6）《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）（7）《水情自动测报系统技术规范》（SL61-2015）2.4监测范围和主要内容2.4.1监测范围青龙水库工程的监测范围包括枢纽大坝及邓家坝取水工程。2.4.2主要内容青龙水库大坝安全监测自动化系统主要包括枢纽大坝及邓家坝取水工程，重点监测对象为大坝，重点监测项目为变形监测和渗流监测。

3环境量监测为了综合分析大坝的工作性态，需要对环境量进行观测，主要项目包括水位监测、气温监测、降雨量监测、水温监测等。其中，上游水位、降雨量结合水雨情自动测报系统进行监测。3.1水位监测在水库流速较小、水流平静、水位变动相对稳定的地方设置水尺，观测水库水位，共布置4副水尺。枢纽大坝布置2副水尺，其中取水塔布置1副水尺，高程范围530.00m～550.00m，消力池末端边墙布置一副水尺，高程范围为508.00m～521.00m；邓家坝取水工程大坝上游坝面布置1副水尺，高程范围为508.00m～521.00m，溢洪道边墙布置1副水尺，高程范围为508.00m～521.00m。水尺宽度均为60cm，材质为不锈钢。大坝上游水位的自动化观测，结合水情自动测报系统进行观测，可共享其数据，为避免重复建设，不另设遥测水位计；大坝下游水位的自动化观测，采用在消力池末端布置1支水位计的方式，通过MCU进行数据采集。3.2气温监测在枢纽大坝近坝区视现场实际情况选择合适位置布置1个气温监测点，采用气温计进行观测。气温计水平放置，稳固安装在百叶箱内架子上，感应部分距地面1.50m。3.3降雨量监测在近坝区视现场实际情况选择合适位置布置1个降雨量监测点，采用自记雨量计进行人工观测。降雨量观测误差受风的影响较大，因此，观测场地应避开强分区，其周围应空旷、平坦、不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘影响。观测场不能完全避开建筑物，树木等障碍物的影响时，要求雨量计离开障碍物边缘的距离，至少为障碍物顶部与仪器口高差的2倍。坝区降雨量的自动化观测，结合水情自动测报系统进行观测，可共享其数据，为避免重复建设，不另设遥测雨量计。3.4库水温监测在枢纽大坝坝横0+140.00m断面靠近上游坝面布置1条测温垂线，在510.00m、520.00m、530.00m、535.00m、540.00m、545.00m高程分别布置1个水温测点，采用电阻温度计观测，共计6支温度计，以监测水库水温和不同水深温度的变化梯度。温度计埋设在坝体混凝土中，距表面10cm。邓家坝取水工程大坝不设库水温监测点。3.5环境量监测工程量汇总环境量监测项目项目及工程量见表3.5-1。表3.5-1环境量监测设备及安装工程量清单序号项目名称单位数量备注1水位标尺米502气温计支13百叶箱个14自记雨量计个15水温计支6

4枢纽大坝安全监测布设4.1主要监测项目青龙水库枢纽大坝为3级建筑物，根据《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）,其主要监测项目有：（1）变形监测：水平位移、垂直位移、基岩变形、接缝和裂缝开合度等。（2）渗流监测：扬压力、渗透压力、渗流量、绕坝渗流等。4.2变形监测4.2.1水平位移监测坝顶水平位移采用全站仪以视准线法进行观测。在坝顶上游侧平行坝轴线方向布置1条视准线，①、④、⑥、⑧、⑨、⑩、⑫、⑭每个坝段各设1个测点，共设置8个水平位移测点。在大坝两岸，工程影响范围之外的基岩上各设置1组工作基点和校核基点，共设2个工作基点和2个校核基点，要求测点与基点通视性良好。在⑧坝段中部基础廊道设1条倒垂线，用以监测坝体水平位移，采用垂线坐标仪进行自动化观测，倒垂线钻孔深入基岩深度为1/2坝高。4.2.2垂直位移监测在坝顶和基础廊道各设一排垂直位移测点，采用数字水准仪以精密水准法进行观测，按国家一等水准测量的要求进行作业。坝顶垂直位移观测点与上述视准线水平位移观测点布设在一起，标点共用，共计8个坝顶垂直位移测点。在左右两岸坝肩稳定基岩上各设1个工作基点，共2个水准工作基点。在下游1km左右合适位置设置1组水准基点共3个水准基点，水准基点至工作基点的水准线路上每隔300m左右布置1个水准点，共计3个水准点。基础廊道垂直位移测点布置在每个坝段中间位置，共计12个测点，在⑨坝段设置1个双金属标，作为廊道垂直位移监测基准点。4.2.3基岩变形监测在坝横0+080.00m、坝横0+122.25.00m、坝横0+170.00m三个监测断面的坝踵和坝址处分别布置1套振弦式基岩变位计，共计6套基岩变计，用以监测坝基岩体的压缩变形。4.2.4接缝和裂缝开合度监测在坝横0+080.00m、坝横0+122.25m、坝横0+170.00m三个监测断面的坝踵处基岩与混凝土结合处，垂直向布置振弦式单向测缝计，共3支单向测缝计，监测接缝开合度。在基础廊道内④⑤坝段、⑥⑦坝段、⑧⑨坝段、⑩⑪坝段、⑫⑬坝段之间的横缝上布置振弦式三向测缝，共计5组三向测缝计，监测张开、沉降、剪切三个方向的位移。在施工和运行中如出现危害性裂缝，应视裂缝具体情况布置裂缝计。4.3渗流监测4.3.1扬压力监测在基础廊道排水幕线上布置1个扬压力监测纵断面，监测纵断面上每个坝段布置1个测点，共计12个测点，采用测压管内安装渗压计方式进行监测，共计12支渗压计。选择坝横0+080.00m、坝横0+122.25.00m、坝横0+170.00m三个断面做为扬压力横向监测断面，每个断面沿顺水流方向布置3个测点，共9个测点，采用钻孔埋设渗压计进行监测，共计9支渗压计。测压管和渗压计应在帷幕灌浆和固结灌浆结束后安装，以防被浆液堵塞。扬压力监测孔在建基面以下的深度不能大于1m。4.3.2渗透压力监测为监测坝体内部的渗透压力，在坝横0+080.00m、坝横0+122.25.00m、坝横0+170.00m三个断面上游坝面至排水管之间各布置1个监测点，采用钻孔埋设渗压计进行监测，共计3支渗压计。渗压计安装高程大致与各监测断面廊道底板齐平，埋设在水平施工缝上。4.3.3渗流量监测为了监测坝基和坝体渗流情况，在基础廊道布置4个量水堰，采用磁致伸缩式量水堰计进行观测。4.3.4绕坝渗流监测为了监测两岸绕坝渗流情况，在大坝左岸岸坡上布置6个渗流孔，1个布置在防渗帷幕上游，5个布置在坝后岸坡上；大坝右岸岸坡上布置6个渗流孔，1个布置在防渗帷幕上游，5个布置在坝后岸坡上。绕坝渗流采用测压管内安装振弦式渗压计方式进行观测。4.4枢纽大坝安全监测工程量汇总枢纽大坝安全监测工程量汇总见表4.4-1、4.4-2。表4.4-1枢纽大坝安全监测建筑工程工程量汇总表序号监测项目单位数量备注1综合测点观测墩个8含水平、垂直位移2水平位移工作基点观测墩个23水平位移校核基点观测墩个24垂直位移工作基点观测墩个25水准点观测墩个36水准基点观测墩组11组3个7倒垂孔钻孔及灌浆米208双金属标钻孔及灌浆米209渗压计钻孔及灌浆米35010绕坝渗流孔口保护墩个1211基岩位移计钻孔米60表4.4-2枢纽大坝安全监测设备及安装工程工程量汇总表序号监测项目仪器名称单位数量备注1变形监测全站仪台12水准仪台13棱镜组套24精密水准尺套15固定觇标台16活动觇标台17强制对中基座个128水准标志个289倒垂装置系统套110垂线坐标仪台111双金属标系统台112双金属标仪套113基岩变位计套614单向测缝计支315三向测缝计组516渗流监测测压管m35017测压管管口装置套1218渗压计支3619量水堰堰板块420量水堰计台421其他水工观测电缆m1000022电缆保护管m500023读数仪台1

5邓家坝取水工程安全监测布设5.1主要监测项目青龙水库邓家坝取水工程大坝为3级建筑物，根据《水利水电工程安全监测设计规范》（SL725-2016）,其主要监测项目有：（1）变形监测：水平位移、垂直位移。（2）渗流监测：坝体渗透压力、溢洪道基地渗透压力。5.2变形监测5.2.1水平位移监测大坝水平位移采用全站仪以交会法进行观测。在坝顶上游侧平行坝轴线方向布置1个监测断面，每间隔30m布置1个测点，共设置6个水平位移测点。在大坝两岸，工程影响范围之外的基岩上各设置工作基点和校核基点，共设2个工作基点和2个校核基点，要求测点与基点通视性良好。5.2.2垂直位移监测大坝垂直位移观测点与上述视准线水平位移观测点布设在一起，标点共用，共计6个大坝垂直位移测点。在左右岸坝肩稳定基岩上各设1个工作基点，共2个水准工作基点。在下游1km左右合适位置设置1组水准基点共3个水准基点，水准基点至工作基点的水准线路上每隔300m左右布置1个水准点，共计3个水准点。垂直位移采用数字水准仪以精密水准法进行观测，按国家一等水准测量的要求进行作业。5.3渗流监测5.3.1坝体渗透监测选择最大坝高断面沿顺水流方向布置3个渗透压力监测点，采用在建基面上埋设渗压计的方式进行监测，共计3支渗压计。5.3.2溢洪道基底渗透压力监测在溢洪道选择2个基底渗透压力监测断面，每个监测断面沿顺水流方向布置3个测点，采用在建基面上钻孔埋设渗压计的方式进行监测，钻孔深入建基面以下0.5米，共计3支渗压计。5.3.3侧向绕渗监测在土石坝和水闸接触部位设1个监测断面，布置3个测点，采用埋设渗压计进行观测，共计3支渗压计。5.4邓家坝取水工程安全监测工程量汇总邓家坝取水工程监测工程量汇总见表4.4-1、4.4-2。表5.4-1邓家坝取水工程安全监测建筑工程工程量汇总表序号监测项目单位数量备注1综合测点观测墩个6含水平、垂直位移2水平位移工作基点观测墩个23水平位移校核基点观测墩个24垂直位移工作基点观测墩个25水准点观测墩个36水准基点组观测墩组11组3个7渗压计钻孔米3表5.4-2邓家坝取水工程安全监测设备及安装工程工程量汇总表序号监测项目仪器名称单位数量备注1变形监测强制对中基座个102水准标志个143渗流监测渗压计支124其他水工观测电缆m10005电缆保护管m5006读数仪台1

6安全监测自动化系统6.1概述安全监测自动化可以尽量避免数据的人为干预、大量减轻人工工作量、实施高效地采集数据、及时生成管理和工作报表。实现大坝安全监测自动化不仅可以快速及时采集到各种必要的监测数据，而且能大大提高监测数据的准确性，为大坝安全和水库科学调度、有效运行提供科学依据。监测自动化采集系统测读快，能够做到相关量的同步测度、胜任多测点、密测次和减少人工干预数据的要求，提供建筑物在时间和空间上更为连续的信息。监测信息管理系统能对安全监测采集到的局部，零散和繁多的原始资料进行系统整理、整编和综合分析、快速有效的反馈，揭示建筑物的运行规律，得出实际的科学结论。青龙水库工程大坝安全监测项目多、测点分散，传统的人工监测已很难应付日常的安全监测工作，无法提供大量有效的数据供分析和决策，从而难以满足对工程实时监测和快速反馈的要求。因此，有必要建立高效的自动化监测系统，实现对数据的实时采集、传输、分析和反馈。大坝安全监测自动化系统的建立，对推动青龙水库工程科学化、现代化管理具有非常重要的意义。6.2自动化系统设计原则结合青龙水库工程的规模、特点，在满足运行需要的情况下，监测自动化系统设计遵循下列原则：（1）全面性。在进行自动化设计是按现行规范要求，做到各部位监测设施全面规划，满足大坝安全监测要求。（2）针对性。纳入自动化监测系统项目和测点要有针对性，应以满足监测工程安全运行需要为主，对未接入自动化系统的监测项目，其监测数据应能方便输入或导入到监测信息管理系统。（3）技术先进、稳定可靠。数据自动采集系统的选择首先立足国内，采用国内外成熟的先进技术成果，通过高性能计算机网络环境，采用先进的数据库管理软件、开发软件、图形处理软件及数据处理方法来实现系统功能。信息管理系统界面友好、实用，能为日常报表提供简易操作环境，又能为进一步离线和在线分析提供足够的技术数据支持。自动化监测系统必须可靠性高、长期稳定性好、抗干扰能力强，技术成熟，准确可靠；能适应水工建筑物的恶劣工作环境，具有可靠的供电、防雷、接地、防潮等保护措施；系统必须具有完善的数据备份功能，能够方便地对数据进行备份和恢复；整个监测系统应为分布式，容错性较好，局部故障不会影响全局运行；实现监测自动化时，还应设置人工手段，便于定期比测，并保证自动化系统发生故障时，能人工测读监测数据，以保证资料的连续性。（4）安全性。系统具有完善的保密、安全控制和安全管理功能，防止非法用户对数据进行操控。（6）实时性。测量时间应短，不应因仪器数量庞大而延长测量时间和数据传输、处理时间，将自动化（或半自动化）监测的数据和人工监测数据及时导入到系统，对各种数据进行实时分析处理，以监控各建筑物的工作性态。（7）兼容性。系统能与本工程的各类监测仪器设备可靠连接，数据传输方式多样。（8）可扩展性和开放性。系统应具有较强的可扩展性，提供良好的接口，能够方便地添加模块。系统应具备良好的开放性，便于系统功能的修改、增加、删除、扩充和完善。（9）信息管理系统的界面友好、实用能为日常报表分析提供简易操作平台，还需考虑进一步对在线、离线及预警分析系统的数据、技术与接口支持。（10）性能价价比高。高的性能价格比是确定选用自动化系统的重要因素，在技术先进、稳定可靠的前提下，选用经济合理的产品。6.3自动化系统的总体功能大坝安全监测自动化系统具有以下功能：（1）采集功能采集功能包括对各类传感器的数据采集功能和信号越限报警功能。采集系统的运行方式如下：1)中央控制方式(应答式)。由后方监控管理中心监控主机(工控机)或联网计算机命令所有数据采集装置同时巡测或指定单台单点测量(选测)，测量完毕将数据存于计算机中。2）自动控制方式(自报式)。由各台数据采集装置自动按设定时间进行巡测、存储，并将所测数据按监控主机的要求送到后方监控管理中心的监控主机。监测数据的采集方式分为:常规巡测、检查巡测、定时巡测、常规选测、检查选测、人工测量等。（2）显示功能显示建筑物及监测系统的总貌、各监测子系统概貌、监测布置图、数据过程曲线、监控图、报警状态显示窗口等。（3）操作功能在现场监控主机或管理计算机上可实现监视操作、输入/输出、显示打印、报告测值状态、调用历史数据、评估运行状态；根据程序执行状况或系统工作状况发出相应的声响；整个系统的运行管理(包括系统调度、过程信息文件的形成、进库、通信等一系列管理功能，调度各级显示画面及修改相应的参数等)；进行系统配置、测试、维护等。（4）数据检验功能监测站和数据来集单元应具有数据检验功能，具体如下:1)测值自校。在数据采集单元内具有自校设备，以保证测量精确度。2)超差自检。可以输入并储存检验标准，对每一监测仪器的每次测值自动进行检验，超过检验标准的数据能自动加以标记，显示报警信息以及通过网络进行信息发布。（5）数据通信功能此功能包括现场级和管理级的数据通信，现场级通信为测控单元之间或数据采集装置与监控管理中心监控主机之间的双向数据通信；管理级通信为监控管据通信。（6）数据管理功能经换算的数据自动存人数据库，可供浏览、插入、删除、查询及转存等，并具有绘制过程线、分布线、相关线和进行一定分析处理的能力。（7）综合信息管理功能可实现在线监视、大坝工作性态的离钱分析、预测预报、图表制作、数据库管理及安全评估等。（8）硬件自检功能系统具有硬件自检功能，能在管理主机上显示故障部位及类型，为及时维修提供方便。（9）人工接口功能自动化监测系统备有与便携式检测仪表的接口，能够使用便携式监测仪表采集监测数据，并录入监测信息管理系统，可防止资料中断。（10）根据重庆市水利投资（集团）有限公司要求，新建水库的水雨情、安全监测、视频监控等信息须无缝接入集团公司“水利工程安全运行监测与调度智能化系统”。6.4自动化系统设计6.4.1系统结构根据青龙水库工程实际情况，枢纽大坝、邓家坝监测全部采用自动化观测。（1）自动化数据采集系统枢纽大坝安全监测系统采用分布式结构，系统由监测仪器、数据自动采集单元和监测主机组成。其中数据自动采集单元布设在现场，拟在基础廊道左、右岸进出口各布置1个监测站，仪器采用就近原则接入监测站采集单元，由采集单元按照采集程序进行数据采集、A/D转换、存储并通过数据通信网络发送至监控中心主机做处理和分析。邓家坝取水工程，拟在管理房布置1个监测站，全部一起接入监测站采集单元，实现自动化观测。（2）安全监测信息管理及综合分析系统安全监测信息管理及综合分析系统主要功能是对所有观测数据以及与安全有关的文件、施工资料等进行科学有序的管理、整理整编与综合分析，并最终对分析成果、原始信息等进行输出，为实现掌握工程的运行状况提供有效的参考依据。6.4.2接入自动化系统的项目及仪器数量枢纽大坝、邓家坝取水工程监测除了表面变形监测设施不接入自动化监测系统外，其余监测项目均接入自动化监测系统。枢纽大坝监测接入自动化系统监测项目统计见表6.4.2-1。表6.4.2-1枢纽大坝接入自动化系统测点统计表监测项目仪器名称仪器类型单位设计测点数自动化测点数备注变形监测水平位移测点/个80垂直位移测点/个200垂线坐标仪标准量台11双金属标仪振弦式支221套，每套2支基岩变位计振弦式支66单向测缝计振弦式支33三向测缝计振弦式支15155组，每组3支渗流监测渗压计振弦式支3636量水堰计标准量台44环境量雨量计开关量个10气温计电阻式支11水温计电阻式支66汇总汇总设计总量自动化量振弦式6262电阻式77标准量55总计7474邓家坝取水工程监测接入自动化系统监测项目统计见表6.4.2-2。表6.4.2-2邓家坝接入自动化系统测点统计表监测项目仪器名称仪器类型单位设计测点数自动化测点数备注渗流监测渗