隨著科技的發(fā)展，特別是傳感器和網(wǎng)絡的快速進步，大壩的安全監(jiān)控正從人工巡查轉向智能化、網(wǎng)絡化和效益化，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)測中發(fā)揮著關鍵作用。

隨著科技的發(fā)展，特別是傳感器和網(wǎng)絡的快速發(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，對大壩進行大范圍、連續(xù)不間斷、實時性高的監(jiān)控。大壩安全監(jiān)控主要有校核設計、改進施工和評價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)品去實現(xiàn)自動測量、提供數(shù)據(jù)給上層系統(tǒng)進行分析，更加及時了解大壩的情況。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)控方面顯露它的實力。

正因為磁致伸縮原理的優(yōu)勢，磁致伸縮位移傳感器在大壩監(jiān)測領域慢慢得到了廣泛的應用，包括整體位移監(jiān)測、大壩裂縫監(jiān)測以及大壩滲流檢測，下面將詳細介紹這三方面的具體應用。

大壩整體位移的監(jiān)測

在大壩的兩端各取一個相對大地靜止的參考點，將兩點用一根參考線連接起來并與大壩基本保持平行狀態(tài)，這就構成整個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兩者之間的相對位移。現(xiàn)場具體的實施辦法如下圖所示：

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管子保護，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)套在傳感器的測桿上但與測桿互不接觸。參考線再通過惰性水等其它措施保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。當大壩發(fā)生移動時，磁環(huán)相對測桿發(fā)生移動，傳感器能立刻將測得的信號送到控制室，檢測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

根據(jù)建筑學的相關原理，大壩的結構主要由壩柱結合水泥墻的方式構成，其中壩柱的樁打得很深，水泥墻相對很淺。隨著時間的推移在壩柱與水泥墻之間會有裂縫產(chǎn)生，這就需要進行監(jiān)測。在裂縫監(jiān)測的應用中，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）。一個通道可以根據(jù)內(nèi)部實際情況考慮，需在多個點安裝并監(jiān)測。實際現(xiàn)場安裝時磁環(huán)固定在水泥墻上，傳感器則固定在壩柱上，當裂縫變化時，磁環(huán)跟隨水泥墻發(fā)生位置變化，傳感器將磁環(huán)移動產(chǎn)生的新位置信號傳送到控制室。

由于在大壩監(jiān)測上的位移量都是很小，而且這種變化是一個長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量的要求，因此得到了廣泛的應用。

大壩滲流的監(jiān)測

在大壩工程中，因為滲流所產(chǎn)生的工程事故高達 20%~30%，為了保障大壩的運行安全和安全管理的需要，對已經(jīng)建成的大壩進行滲流檢測以及安全評價非常重要。當水庫建成后，會對壩體、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，對防滲體工作狀態(tài)反映最全面及時，很多工程變化在滲流壓力觀測判斷還不夠明確時，滲流量反映已經(jīng)相當明顯。因此，按照有關規(guī)范的要求，需對通過壩體、壩基和兩岸繞壩滲流的滲漏水流量進行觀測計量。

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壓孔來觀測其水位變化。滲流量的觀測方法有以下三種：

1） 當流量小于 1L/s 時，宜采用容積法；

2） 當流量在 1～300L/s 時，宜采用量水堰法；

3） 當流量大于 300L/s 或者無法設置量水堰時，可以采用流速儀法或斷面水位法；

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

在量水堰計中使用的傳感器中，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，就是需要定期重新標定，長期穩(wěn)定性差，容易損壞，安裝后期的維護費較高。而采用磁致伸縮液位傳感器的量水堰計卻能克服以上液位傳感器的共同弱點，它特有的工作原理決定了它的高精度、長期可靠性、穩(wěn)定性和安裝便利等優(yōu)點。量水堰計一般由傳感器、防污管、安裝法蘭、水平泡等組成。

上圖是量水堰計在實際安裝使用的模擬圖，在實際現(xiàn)場安裝中，需要采用防污管對傳感器進行保護，一是防止污泥進入，以免對浮球的上下浮動造成影響，二是防止水位的大幅度波動對浮球造成晃動而引起輸出信號的波動。量水堰計一般安裝在堰板上游 1 米左右的堰槽側壁，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。當浮球跟隨防污管內(nèi)的水位變化而同步變化時，傳感器輸出信號給控制室或者二次儀表，就可以直接顯示水位的變化量。

結語

在大壩的安全監(jiān)測領域中，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用。通過傳感器的測量對大壩的移位、裂縫、滲流進行精確的監(jiān)控，更好地對大壩的安全狀況進行準確的評估，避免重大事故的發(fā)生。

審核編輯 黃宇