项目概况

大别山革命老区引淮供水灌溉工程涉及信阳市息县、淮滨及潢川三县，主要功能为供水和农业灌溉，兼顾改善生态环境。工程由息县枢纽工程、供水工程及灌区工程三部分组成。

1、息县枢纽工程

息县枢纽工程位于淮河息县水文站下游约6.7公里处，距规划的息县南环路约1.9公里。设计洪水标准50年一遇，流量立方米每秒，校核洪水标准年一遇，流量立方米每秒。枢纽正常蓄水位39.2米，蓄水库容1.2亿立方米。

枢纽节制闸由闸室、岸翼墙、护底、铺盖、消力池、海漫、抛石防冲槽、导流堤及两侧连接堤等组成，顺水流方向总长为米。

节制闸共26孔，单孔净宽15米，总净宽米，闸槛高程29米，闸墩顶高程47.3米。节制闸采用筏式底板开敞式结构，两孔一联，顺水流向长31米，底板厚3.0米，中墩厚1.8米，边墩及缝墩厚2.5米，高18.3米。

两侧岸、翼墙对称布置。岸墙采用钢筋混凝土空箱结构，上游翼墙采用直线接圆弧型式，下游翼墙采用折线形布置。两侧翼墙内部各预埋1根DN0的钢管，满足生态基流下泄。

节制闸进、出口与上、下游河道平顺连接，上游河道底宽.5米，下游河道底宽米，两侧边坡均为1:3，采用混凝土砌块护砌。上、下游边坡在高程34.00米和40.0米处设2.0米宽平台。

节制闸两侧在上、下游均设导流堤，顶高程46.0米，上游导流堤长米，顶宽11.0米。下游导流堤长米，顶宽6.0米。左岸采用土堤连接至规划的息县南环路，右岸连接至淮河南岸高岗地。

水工建筑基础位于中粗砂层上，表层混杂淤泥质土部分挖除后换填水泥土，下部采用振冲挤密砂桩进行地基处理。

节制闸防渗采用水平铺盖和垂直截渗墙相结合的布置型式，上游钢筋混凝土铺盖顺水流向长15.0m。垂直截渗墙布置在闸底板上游齿墙底部，墙底深入粉质粘土层2米以上。以防止侧向绕渗，闸室两侧截渗墙沿上、下游翼墙底延伸，并与下游防冲墙连接，形成完整封闭的防渗体系。

消能工采用钢筋混凝土挖深式消力池，池长30.0m，池深2.0m。下游海漫长45.00m，末端设置钢筋混凝土地下防冲墙，岸坡坡脚设三轴水泥土搅拌桩防冲墙。

节制闸工作闸门采用露顶式斜支臂球铰弧形钢闸门，每扇门重.0吨，配QH-2×kN-19.0m弧门启闭机。

检修闸门采用叠梁式平面滑动钢闸门，共设3套检修闸门，每套闸门分七节，每节门高1.5m，配一台MQ-2×kN双向门机及自动抓托梁起吊。

鱼道布置在枢纽右岸，全长.5m，鱼道槽身分为四段，鱼道进口段采用“U”型墙结构，穿右岸连接堤段采用涵洞型式，其余采用仿自然通道结构，鱼道净宽1.6m，进口段底板高程为30.0m，出口段底板高程为37.0m。

2、供水工程

息县供水工程由取水口、引水管道、泵站及输水管道等组成。设计取水流量2.5立方米每秒，泵站安装4台GS-19/6B－HN01型双吸离心泵机组，总装机kW。

3、灌区工程

工程设计灌溉面积35.7万亩，其中淮北息淮灌区面积30.3万亩，从枢纽上游左岸约0.7km处取水，经新铺站提水至息淮干渠，干渠全长44.53公里，沿线共设17条支渠，支渠总长71.48公里。干支渠沿线穿过中小河流和大广高速、国省道、县道和乡村道路等。沿线布置泵站、倒虹吸、节制闸、分节制闸、退节制闸、渠下涵、桥梁等各类水工建筑共座，其中干渠水工建筑座，支渠水工建筑座。

淮南西石龙灌区为既有灌区恢复重建，设计灌溉面积5.4万亩，从枢纽上游右岸约2.8公里处取水，经西石龙一级站提水至西石龙干渠，干渠全长22.89公里，沿线共设支渠14条，整修、重建各类渠系水工建筑共74座。

需求分析

水利设施概念:对自然界的水进行控制、调节、开发、利用和保护,以减轻和免除水旱灾害,并利用水资源,适应人类社会和自然环境需要的设施。常见的水利设施有:水井、水文站、明渠、隧道、水闻、河坝、泵站、水库防洪堤、灌溉设施等。

随着水利工程的不断发展建设,国家和人民对各种水利设施的自动化运行和设备设施的安全提出了新的要求,采用现代化手段建设实时监控系统,掌握水资源变化及利用情况,实现资源优化配置,最大限度的提高调控使用效率,持续安全的运行和维护水利设施监测防护系统利用相关功能传感器对各水利设施监测点的数据进行采集,如对流量、流速、水位、水压及对设施的电流、电压等参数的采集,并按照要求对水泵的启停、阀门的开闭等功能进行监视和控制。

水闸全生命周期监测

水闸安全监测现状

（1）大多数中小型水闸基本没有安全监测设施，部分水闸仅有水位观测，这是由于无行业规范可依，但主要原因是设计及管理人员认识不到位，错误地认为水闸规模小，即使失事其危害也不大，因此造成水闸设计或加固改造时安全监测项目存在缺失。如某大型水闸初步设计仅布置水位、沉降等人工观测项目，通过调研发现该工程地质条件复杂，砂质粉土覆盖层厚，尽管设计提出了较为完善的基础加固措施，但仍会存在不均匀沉降、液化及渗透变形等安全问题，施工期闸底板裂缝也证实了上述隐患，由于缺乏完善的安全监测设施，无法及时掌握水闸安全性态，造成工程盲目运行。

（2）一些大中型水闸初步设计或除险加固时设置了相对完善的安全监测设施，由于管理体制、人员素质及业主认知不到位等因素，在实施过程中将监测系统划入土建标段、或交由没有相关经验的单位承担，造成监测仪器没按规程规范进行标定就直接安装埋设，再加上监理单位未配备监测工程师，使得仪器成活率不高，系统功能差，起不到安全监测作用，甚至有个别工程竣工验收时监测系统已报废。

（3）有个别水闸尽管安装有安全监测设施，甚至实现了自动化监测，但由于缺乏必要维护，监测设施损坏严重，大多不能正常工作。再者，水闸管理单位因技术力量薄弱，监测数据束之高阁，缺乏整编，更谈不上系统分析，给水闸工程安全运行和科学调度留下隐患。

综合上述典型工程调研，大多数水闸工程没有布置完备的安全监测系统，监测资料没有及时整编和系统分析。为掌握水闸运行性态、评价施工质量、反馈设计指标、降低失事风险，建立水闸安全监测，为水闸安全监测工作有序、健康发展奠定坚实的基础。

水闸特性及常见病害分析

水闸特性

根据水闸分布及作用来看，影响水闸安全的主要特性如下。

(1)水闸大多建在平原或丘陵地区的软土地基上，多为淤泥、粉砂、流沙及软土等土质，其均匀性差、压缩性大、承载力低，在水闸结构荷载作用下，极易引起不均匀沉降，造成闸室开裂，影响正常运行。再者，基础若防渗处理不好，易造成浮托力较大，影响水闸稳定。

(2)水闸一般座落在河床中部，两岸与堤岸相接，闸室段直接挡水，在上下游水头作用下，容易出现侧向绕渗现象。

(3)水闸建成后，河道缩窄，其出口水流条件较为复杂，下游常出现的波状水跃和折冲水流，可能对河床和两岸造成淘刷。

(4)建在河口处的挡潮闸不仅双向挡水，而且水位变化频繁，其受力与大坝有明显差异，尤其是闸基扬压力会随着上下游水位的频繁变化而形不成稳定渗流，渗流安全尤为重要。

水闸常见病害分析

（1）闸室和翼墙整体稳定不足。闸室和翼墙存在整体稳定问题主要反映在闸室及翼墙的抗滑、抗倾、抗浮安全系数及基底应力不均匀系数不满足规范要求，造成此类病险的主要原因为工程建设先天不足、结构破损严重、不均匀沉降超标、荷载变化导致承载力不足、基础破坏、地震等自然因素引起的工程破坏等。

（2）消能防冲设施损坏。闸下消能防冲设施损坏主要表现为，闸下消能防冲设施损毁严重，不适应设计过闸流量的要求，或闸下未设消能防冲设施，危及主体工程安全。产生的原因主要有工程建设先天不足、结构破损严重、运行管理不善、基础软弱、处理不当以及人为破坏等。

（3）闸基和两岸渗流破坏。由渗流引起的渗透变形是涵闸破坏的主要形式之一，其渗流破坏形式主要为产生于这些区域的管涌、流土、基础淘空等渗透破坏现象。由于建闸时期，闸基础处理不彻底，或闸上游河道淤积，下游河道冲刷下切，改变了原设计条件，致使边墩和岸墙后侧填土渗流不稳定;或因闸基不均匀沉陷造成结构贯穿性裂缝、止水破坏等，抑或后期运行过程中止水老化、反滤失效、地基土本身的特性与缺陷等，均可引起渗流破坏，影响涵闸安全。而且渗流破坏和闸室的不均匀沉陷、止水失效之间会相互影响，形成恶性循环。

监测项目及测点布置

主要监测项目

根据水闸特性和主要病害特征，水闸监测项目宜包括闸墩及翼墙变形、闸基扬压力及侧向绕渗、基础沉降及闸墩倾斜、上下游水位及冲刷等监测项目。

测点布置合理性分析

为全面掌握水闸运行安全性态，监测测点宜尽量多，但测点过多会带来诸多问题，不仅加大工程投资、影响施工进度、增加监测和分析强度等，而且协调不同监测数据的难度加大。因此，安全监测相关规范都提出:监测仪器、设施的布置，应密切结合工程具体条件，既能较全面地反映工程的运行状态，又宜突出重点和少而精。水闸工程安全监测也需要遵循上述原则，但水闸有其自身特性，测点布置也有所不同，与混凝土坝、土石坝安全监测差异性有以下几个方面

(1)大多数水闸座落在土基上，其不均匀沉降测点需要布置在闸室结构块体顶部的四角(闸墩顶部)、上下游翼墙顶部各结构分缝两侧、水闸两岸的结合部位或墙后回填土上。

(2)建在河口处的挡潮闸需要双向挡水，其垂直水流向、顺水流向监测断面应合理选择双向布置形式。

(3)对于地基条件差需要进行基础处理的水闸，应布置地基反力监测，测点宜沿闸室整体结构顺水流方向和垂直水流方向各至少设置一个监测断面。同时，地基反力监测宜与扬压力监测结合布置。

(4)对于翼墙背后有较高填土的水闸，宜在翼墙和背后填土的结合面上布置土压力计，测点宜布置在翼墙和墙后填土结合面的中下部，沿高度方向选取有代表性的部位。

输水管线全生命周期监测

输水管道病害分析

输水管线工程沿线的水文、地质条件复杂，交叉建筑物较多，且管道生产、运输、安装工艺复杂，管道工作压力变化也较大。对于输水管线来说，管道健康状态，它直接关系着供水的安全性和经济性。因此有必要建立管道全生命周期监测。

输水管道产生泄漏的主要原因包括:

管材质量问题,抗压能力不满足设计要求或管身存在裂缝等导致泄漏的缺陷;管道基础处理质量存在缺陷,基础沉降不均匀导致管道泄漏；管道安装质量存在缺陷,接口部位应力集中导致管山开裂或密封失效上述产生泄露的主要原因显示,泄漏在整个输水管线上均有发生的概率。①以安全监测为主，首先考虑满足工程安全监测及安全预报所需的物理参量；

②监测重点突出、兼顾全面。为了全面反映管道的工作性态，主要针对对管道径向位移、管道接头纵向位移、管道接口三向位移和管道接头的渗漏监测，同时还兼顾管道覆土压力和基础设施变形监测。对主要建筑物的重点监测项目实现实时自动监控。

③监测设备的选择突出长期性、稳定性、可靠性，同时要求经济合理；且便于实现数据的自动采集和自动化监测

①管道径向、纵向位移监测

在覆土压力等竖向荷载作用下，管道容易在地基条件发生变化或基础设施与管道相接部位产生不均匀径向位移。管道主要推力由管道内水压力产生的静水推力和由水的动量改变而产生的动水离心推力组成，在管道推力的作用下管道会在接头处产生平行于管轴线的纵向位移。管道的径向位移和纵向位移是反映管道运行情况的重要指标，因此对其进行监测显得尤为重要。

为掌握管道运行期间的变形情况，重点

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