灞河上游段综合治理工程河堤监测及预警预报系统设计

目录1、项目背景.....................................................11.1工程简介.................................................21.2区域概况.................................................41.3河堤监测及预警预报的必要性和意义.........................52、系统的主要内容和设计原则.....................................62.1河堤监测的主要内容.......................................62.2预警预报系统的主要内容...................................72.3设计原则.................................................83、监控系统与通讯系统..........................................113.1监控系统................................................113.2通讯系统................................................123.2.1信道分析..............................................123.2.2GPRS通信信道..........................................144堤身及坝工变形观测............................................164.1河堤和坝工变形观测方法..................................174.2河堤和坝工变形观测设计..................................174.3河堤沉降位移观测精度控制................................224.4河堤沉降位移观测实施....................................234.5河堤沉降、位移观测所用的设备............................244.6土建工程................................................244.7仪器设备与工程量........................................255河堤渗流监测..................................................265.1监测方法选择............................................265.2渗流监测系统设计........................................295.3设备配置及工程量........................................406水位观测......................................................436.1水位观测设备............................................436.2水位计选型..............................................466.3系统功能和构成..........................................476.4水位站布设..............................................496.5设备配置及工程量........................................507中心站........................................................527.1中心站的设置与结构......................................527.2中心站与外界通信........................................557.3软件系统................................................567.4中心站设备及工程量清单..................................588.工程预算.....................................................591、项目背景1.1工程简介灞河原名滋水，是渭河较大的一级支流，是西安市境内最大的河流，发源于蓝田县灞源乡箭峪岭南九道沟，流经蓝田、灞桥、未央等区县，于灞桥区三郎村汇入渭河。在满足防洪安全要求的前提下，采取堤路结合方式合理布设堤线，以提高灞河的防洪减灾能力和改善沿河生态环境为主要目标，达到人水和谐相处，通过河道治理实现区域防洪安全，建设拦河橡胶坝、溢流坝形成水面，为生态治理、景观建设创造条件。灞河上游段河道综合治理工程位于灞河中、上游，跨越蓝田、灞桥两个区县，灞河治理长度28.039km，辋峪河治理长度2.513km，治理段河道总长30.552km。灞河治理工程起点位于白马河入灞河口下游侧处，桩号0+000～6+098为蓝田县城段堤防长约6km，桩号6+098～6+592为沪陕高速段堤防长约0.5km，属2级堤防；桩号6+592～22+030为蓝田县农防段堤防长约15.4km，属4级堤防；桩号22+030～23+970为灞桥区农防段堤防长约1.94km，属4级堤防；桩号23+970～28+039堤防长约4.07km,，右岸为灞桥纺织工业园段，左岸为灞桥区城防段，属1级堤防。辋川河治理工程起点位于环山公路跨辋川河桥处，桩号W0+000～W1+816为蓝田县农防段堤防长约1.8km，属4级堤防；桩号W1+825～W2+513为蓝田县城段段堤防长约0.69km，属2级堤防。本次灞河农防段设计洪水标准为20年一遇，薛家河入汇口以上、以下流量分别为1510m3/s和1600m3/s；蓝田县城段设计洪水标准为50年一遇，辋灞交汇口以上、以下流量分别为1390m3/s和1848m3/s；灞桥区城防段设计洪水标准为100年一遇,流量为2500m3/s。灞河治理工程段内新建橡胶坝3座，新建浆砌石溢流坝9座，加上在建和已成的各类坝共有18座坝，详见表1-1。表1-1灞河治理工程段内坝工建筑物序号名称桩号区段备注1蓝水新城橡胶坝0+894蓝田段已成21号橡胶坝1+831蓝田段已成3辋灞渠首滚水坝2+023蓝田段已成42号橡胶坝4+071蓝田段在建53号橡胶坝5+414蓝田段在建64号橡胶坝7+263蓝田段新建75号橡胶坝9+573蓝田段新建86号溢流坝15+295蓝田段新建9灞桥引水渠首滚水坝19+225灞桥段已成107号橡胶坝20+481灞桥段新建118号溢流坝21+814灞桥段新建129号溢流坝23+441灞桥段新建1310号溢流坝25+176灞桥段新建1411号溢流坝26+004灞桥段新建1512号溢流坝26+279灞桥段新建1613号溢流坝26+709灞桥段新建1714号溢流坝27+150灞桥段新建1815号溢流坝27+859灞桥段新建治理工程段内灞河原河道内在桩号8+843、10+186、11+972、20+880各有一座跨灞河小桥，不作为本次监控设计所考虑的对象。治理工程段内跨灞河大桥8座，跨辋川河大桥2座，具体名称和位置详见表1-2。表1-2治理工程段内跨河大桥序号名称桩号备注1环山公路大桥W0+000跨辋川河2西河桥W1+816跨辋川河3南河桥0+971跨灞河4沪陕高速桥1+318跨灞河5周家河入灞河口上游桥5+489跨灞河6向阳公司路桥(小战备桥)14+437跨灞河7西蓝高速桥20+344跨灞河8西康铁路桥27+269跨灞河9西康复线桥27+722跨灞河10战备桥28+039跨灞河1.2区域概况灞桥区、蓝田县人杰地灵，有许多的名胜古迹。灞河上游公王岭有人类祖先蓝田猿人遗址，传说中的三皇庙位于蓝田县，唐代著名诗人王维的故乡在辋峪河上，吸引了大批的游人，灞桥区、蓝田县交通发达，地势平坦，地理位置优越，基础设施完备，是通往商洛的必经之处。随着关中天水经济区发展规划逐步实施，“开发西部再造山川秀美工程”号角的吹响，在灞河上实施综合治理工程，改变灞河目前脏、乱、差的局面，是推动灞桥区、蓝田县经济发展和古都西安经济发展的重要因素，同时，改善两岸生态环境也将带动该区域旅游度假项目及沿河房地产开发再上新台阶，吸引更多的投资商来灞桥、蓝田投资，为灞桥、蓝田的经济建设做出应有的贡献。实现灞河“洪畅、堤固、水清、岸绿、景美”的目标，把灞河打造成我市防洪安全的屏障、绿色环保的景色长廊、路堤结合的滨河大道、带动区域经济社会发展的产业带。按照新时期治水方针，河流沿岸应当人水和谐发展。通过修建必要的防洪设施防御洪水，对沿河区域进行生态化建设，达到人水和谐相处，通过生态建设促进当地经济社会发展、美化环境。1.3河堤监测及预警预报的必要性和意义灞河河堤（白马河入灞口至战备桥段）保护了蓝田县城、向阳公司、灞桥纺织工业园、灞桥城市规划区以及多个乡镇、村庄，是重要的防洪堤段，河堤以及河道设施的安全与否关系到沿途城市和乡镇、村庄的安全，因此对河堤的实时监测是保证河堤安全正常运行的必要手段。实现对河堤险段的实时在线监测，深入了解河堤险段的稳定、结构特性，特别是在极端气象条件下的内部规律，以及流域的雨水情信息的实时采集与传输，采用在线、实时、同步、远程设备，构建基于专网、公网和互联网平台的河堤监测及预警预报系统有着十分重要的现实意义和长远的历史意义。2、系统的主要内容和设计原则2.1河堤监测的主要内容河堤安全监控通常是采集布置在河堤及河道中的监测仪器所产生的时序数据，然后进行整理、计算分析来监控河堤及其附属建筑物的安全性态。为了全面反映河堤的安全运行状况，河堤安全监控项目众多（包括位移、渗流、应力应变等），监测部位也从地下到建筑物内部，形成复杂的空间监测网，因而监测数据量庞大。大量的原型监测数据要立即送往数据处理中心进行整理分析以便及时了解河堤运行的安全状态，作为河流运行调度的依据。对河道堤防工程要求通过观测手段，达到以下目的：（l）监测了解堤防工程及附属建筑物的运用和安全状况。（2）检验工程设计的正确性和合理性。（3）为堤防工程科学技术开发积累资料。堤防监测系统主要包括工程观测和通讯系统。现代堤防工程管理工作普遍借助于自动化仪器和设备，利用计算机技术、快捷可靠的通讯网络，以及成熟方便的操作和分析软件，构建堤防工程人工与自动化相结合的监测系统，实时掌握河堤的运用情况和安全状况。依据《堤防工程设计规范》（GB50286-98）和《堤防工程管理设计规范》（SL171-96），3级以上堤防工程，一般应设置以下基本观测项目：（l）堤身沉降、位移；（2）水位；（3）堤身浸润线；（4）表面观测（包括堤身堤基范围内的裂缝、洞穴、滑动、隆起及翻沙涌水等渗透变形现象）。依据《堤防工程管理设计规范》（SL171-96）的规定，结合本工程的实际情况，还应该设置以下专门观测项目：（1）近岸河床冲淤变化；（2）水流形态及河势变化；（3）附属建筑物（本工程主要指坝工建筑物）垂直、水平位移；（4）崩岸险工段土体崩塌情况。本设计范围内灞河农防段设计洪水标准为20年一遇，堤防工程级别为4级；蓝田县城段设计洪水标准为50年一遇，堤防工程级别为2级；西安市城区段设计洪水标准为100年一遇，堤防工程级别为1级。所以依据上述相关规范，本次重点监测河堤为灞河蓝田县城段河堤和西安市城区段河堤。2.2预警预报系统的主要内容洪水预警预报系统即水情自动测