时间：2023-07-07 17:25:07
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇水利水电工程电缆设计规范，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：浍庙节制闸设计方案设备电气
中图分类号：F470.6 文献标识码：A 文章编号：
1 、工程概况
浍庙节制闸闸位于新杨河上，为原浍庙闸的拆除重建工程，该闸控制规模为中型，工程等别属Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，抗震设防烈度为7度。
本工程闸组成枢纽工程的主要建筑物有浍庙闸、浍庙闸水下部分、公路桥、桥头堡、启闭机房等建筑物及取水建筑物等。
——水下部分：
垫层：闸室、上下游翼墙底板采用100mm厚C10素砼垫层。块石护坡、护底
采 100mm 厚碎石垫层。
闸室底板：现浇钢筋砼结构，砼强度等级C25，抗渗等级为W4，抗冻等级为
F50。
闸墩：现浇钢筋砼结构，砼强度等级C25，抗渗等级W4，抗冻等级为F50。
上下游翼墙：现浇钢筋砼底板，砼强度等级C25。
护底、护坡：M7.5水泥砂浆砌块石为300厚，干砌块石为300厚，回填土
采用壤土回填，应分层填筑、夯实，压实度不小于0.9。
——公路桥、检修桥：
公路桥：现浇钢筋砼闸室顶板砼强度等级C30，设计标准公路-Ⅱ级。公路桥
两侧设钢筋砼护栏。
公路桥铺装层：公路桥铺装层为C30防水砼，两侧排水。
检修桥：现浇钢筋砼闸室顶板靠上游侧设金属栏杆为´48钢管焊制。刷防锈漆一度，银粉漆二度。
——桥头堡、启闭机房：
桥头堡一侧为楼梯间，另一侧为设备间，上下设备间之间设室内楼梯；现浇
框架结构，梁柱板砼强度等级为C25。
墙身：为填充墙，采用M5.0混合砂浆砌承重粘土空心砖。
楼面：水泥砂浆楼面、楼梯。
屋面：现浇C25防水砼屋面，结构找坡2.5％，坡向上游侧，采用有组织排
水，落水管管径DN100设在上游侧。
内墙及顶棚：混合砂浆粉刷，满批石灰膏，白色乳胶漆二度。
外墙粉刷：混合砂浆底晴雨漆二度，各部位颜色，根据供货品种与设计人员
协商定。
按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000),有关拦河水闸的等别,应根据其过闸流量确定。下面就来谈谈各部分建筑物设计要求。根据设计规范来完成。
2、 浍庙闸的设计
2.1闸门形式比较由于地震设防烈度为7度,而且有较深厚的软弱地基,因此建筑物的选型必须考虑结构简单,对抗震有利,对减小地基应力有利，洪及控制闸门均为钢筋砼结构，重约24KN，配QL-50-SD手电两用螺杆启闭机。防洪闸门启闭行程2.1m，控制闸门启闭行程3.6m。启闭机应按《水利水电工程启闭机设计规范》（SL41-93）及《水利水电工程启闭机制造安装及验收规（DL/T5019-94）执行。
2.2上部结构布置
浍庙闸布置了公路桥、桥头堡、启闭机房等，交通桥除为枢纽运行管理之用外,还考虑与公共交通道路结合，上游护砌段：因考虑交通要求，布置1×6m农用交通桥一座。公路桥两侧设钢筋砼护栏。
2.3闸顶高程
闸顶高程(交通桥面高程)应按照《水闸设计规范》(SL265-2001)4·2·4,设计洪水位时安全超高的下限值为1.0m,校核洪水位时安全超高下限值为0.7m。按上述要求,考虑到交通桥的梁底应高出校核洪水位0.5m以上及梁高。
3、建筑物设计
涵洞：洞身浇筑前预铺C10砼垫层100厚，涵洞为C25钢筋砼结构。泵室
段底板及涵洞底板顶部高程为19.70m。
翼墙：采用M10浆砌块石重力式挡土墙。
上游护砌段：因考虑交通要求，布置1×6m农用交通桥一座。
进水池：M10浆砌块石底板300厚，下铺碎石垫层100厚。
出水池：长5m，M10浆砌块石底板300厚，下铺碎石垫层100厚。
下游护砌段：长5m，M7.5浆砌块石300厚碎石垫层100厚。
启闭台：C25钢筋砼结构。
检修便桥：面板为C25现浇钢筋砼150厚，栏杆为钢管栏杆。
大堤护砌：浆砌块石300厚，碎石垫层100厚。
厂房及启闭机房：
（1）建筑部分
设计标高：厂房室内地面标高23.60m；启闭机房室内地面标高24.88m。
屋面：厂房为结构板上做水泥膨胀珍珠岩1:10最薄处30厚，找2%坡，振捣密实，表面抹光；1:2水泥砂浆找平层20厚；上做二毡三油防水层，撒绿豆砂。
楼面：主厂房及启闭机房为100厚结构板，20厚水泥砂浆整体面层。
外粉：1:3水泥砂浆打底，白水泥白石屑粉面,檐口贴紫红色小波瓦。
内粉：墙面及天棚为混合砂浆粉面，乳胶漆二遍。
（2） 结构部分
钢筋：I级钢筋用φ表示，II级钢筋用φ表示。
砼等级：除标明外均为C25砼。
墙身：M5混合砂浆砌Mu10机砖。为保证工程质量和抗震要求：严禁干砖
墙和直搓；砖墙转角和柱与砖墙接触处每八皮砖设置2φ6拉结钢筋。
门窗过梁：洞口采用钢筋砼过梁。 圈梁在转角、丁字、十字交叉处应设
2φ12拉结筋。
4、设备配套
4.1机组选用2台350ZLB-1125型轴流泵，叶片安装角度+2o，n=1470r/min，
配套Y200L-4,30kW,380V,1500r/min立式电机2台。
4.2主厂房内起吊设备选用1t单轨手动葫芦1台。
4.3拦污栅
（1）拦污栅操作运用
拦污栅为排涝进水拦污栅，排涝进水拦污栅设在泵站进水池处；当涵洞处于自流排涝时，拦污栅提起，当泵站抽排时，拦污栅放下拦污。
（2）拦污栅设计
拦污栅所用材料及予埋滑道均为Q235。焊缝二级。工字横梁与槽钢立柱连接焊缝高度h×b=6×6㎜，其他为4㎜。
（3）栅体及予埋件外露部分表面均喷锌防锈，喷锌厚不小于0.12㎜，外涂厚0.05㎜环氧云铁防锈漆作封闭涂料，再涂0.08㎜厚氯化橡胶铝粉漆作面漆。
4.4 排涝拦污栅为二扇。起吊拦污栅选用1T环链手拉葫芦。
5、电气部分
供电方式：采用10kV架空线路供电，导线规格为LGJ-35。
电气主接线：电机Y200L-4, 30kW电机两台。选用S11-125/10型变压器作
为主变。高压侧设户外跌落式熔断器。电动机电压母线为单母线接线方式。
防雷接地：在厂房顶装有避雷带并利用钢筋混凝土柱内钢筋与厂房接地网可
靠连接。本站接地网由厂房钢筋混凝土底板构成自然接地网，接地电阻值不应
大于4Ω，若满足不了要求，应另人工敷设接地网。电气设备的外壳和底座均应
与接地网可靠连接。
照明：厂房采用长寿荧光灯为主光源，四周辅以壁灯照明。
防火:站区地面建筑物、厂房均应设置消火栓；低压配电室配置手提式卤代
烷灭火器及其它灭火材料；所有穿越电缆孔洞的电缆，应在孔洞两侧各2m的区
段上，涂刷防火涂料以防止窜燃。防火涂料应按厂家说明书规定使用；所有的
电缆孔洞，包括盘柜下的孔洞，在电缆敷设完毕后，应进行封堵。堵料施工中，
先要用有机堵料DFD裹住电缆，以利电缆的更换和散热，然后在其周围塞满无
机堵料SFD，堵料的厚度不小于10cm。对于较大的电缆孔洞，在满足以上施工
要求下，空洞的中间部位可配合岩棉使用。
6、控制运用
（1)当外河水位高于内河水位21.80m，防洪闸门关闭，处于防洪状态。
（2）当外河水位低于21.70m,内河水位高于外河水位，控制段闸门提至上层，
防洪闸门开启，处于自由排涝状态。
（3）当外河水位高于21.80m，内河积水不能自流排水时,控制段闸门封闭下
层，防洪闸门开启，开动机组，处于抽排状态。
7、工程定位
泵站定位放样时应由设计单位设计人员参加，以便现场作适当调整。
8、其它
1．因无地质勘探资料，地基承载力标准值暂按150kPa设计，地基开挖后
应及时组织相关单位进行验槽，若与实际不符，应重新设计基础。
关键词:水电站;火灾自动报警系统;探测器;气体灭火系统
中图分类号:TP277文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)06-0098-02
随着我国经济和社会的快速发展,水电站设计水平和智能水平的不断提高,对火灾自动报警系统提出了更高、更严格的要求。水电站的安全运行非常重要,配备一套完整可靠的火灾自动报警系统是水电站安全运行的有力保障,故在水电站的火灾自动报警系统设计中,必须按照“预防为主,防治结合”的消防工作方针,按照中华人民共和国标准《火灾自动报警系统设计规范》(GBJ116-88),中华人民共和国水利水电行业标准《水利水电工程设计防火规范》(GBJ16-87)等有关规定,充分考虑水电站的具体情况,因地制宜,合理设计水电站火灾自动报警系统,以保障水电站工作人员的安全和工作设备的正常运行。
一、系统设计前的准备工作
随着水电产业的不断发展,水电厂房布置和机电设备技术日新月异,自动化水平不断提高,且火灾自动报警系统涉及到电子技术、计算机技术、机电设备控制技术、通风、给排水、建筑防火、气体灭火等各方面的知识,从而要求相关设计人员的专业面广,全面掌握相关的专业知识,在设计时应考虑以下四个方面:
1.详细了解通风、水机、建筑图纸,弄清防火阀、风机、雨淋阀、房间尺寸等知识。
2.布置消防埋管及接线盒时应结合消防施工及验收要求。
3.确定总体规划,如探测器点数以及控制器之间的组网关系,源配置,联动关系。
4.对特殊场合选用不同的火灾自动设备,如探测器等。
二、火灾自动报警系统的任务
水电站火灾自动报警系统的主要任务是对水电站的厂房内的重要机电设备、防火排烟设备、水喷雾灭火设备和气体灭火设备等进行二十四小时不间断地监视,及时发现失火设备和失火点,以保障运行人员人身安全和设备的正常运行。
三、火灾自动报警系统的结构和功能
(一)火灾自动报警系统的结构
水电站火灾自动报警系统主要有以下四个部分:(1)主、副厂房火灾自动报警系统;(2)送风、排风系统和水喷雾灭火系统;(3)值守室气体灭火系统;(4)发电机火警及水喷雾灭火系统。其原理图如图1所示。
(二)火灾自动报警系统的功能
设置在水电站各个部位的火灾探测器,当检测到水电站的火情时,会自动向水电站值守室控制器报警,控制器在接到报警信号后,会通过微型计算机软件,启动编程所设定好的各种联动逻辑关系,从而进行信息处理,把处理的结果以液晶显示方式在控制器的面板上显示,显示出火情发生的部位与此同时提示相应的火灾处理措施,当火情情况经确认无误后,通过设置在面板上的按键和机内预置的程序,可自动或由水电站值守人员手动对火灾发生部位的相关防烟防火设备、灭火设备等进行点对点的控制操作,从而达到灭火的目的。
液晶显示装置主要功能是直观地用画面显示报警部位。当火灾发生时,分散在各地各类的感烟、感温探头,通过报警总线将信号传送进计算机;计算机收到报警信号后,自动在显示器上显示出报警平面及报警部位,同时发出声光报警信号;从而快速动作。
火灾自动报警系统应具备数据采集处理、报警、联动控制、数据通信、系统诊断、维护和培训等各项功能,以满足水电站工程运行的需要,并应与电站计算机监控系统、图像监视系统通信,实现水电站的全方位监控。
从我国已运行的许多水电站的调查结果来看,如长江三峡水电站,四川葛洲坝水电站等,按照上述要求进行设计的火灾自动报警系统在系统安全可靠性、先进性、火灾报警灵敏性和准确性、故障误报率等方面都具有良好的表现,能满足水电站的实际要求,对水电站的消防具有较好的作用和效果。
四、火灾自动报警设备的配置
(一)火灾探测器的选择
水电站火灾报警探测器的设计和选取,应充分考虑到被保护物的火灾危险性和火灾特性,合理选择,合理布置,充分发挥火灾报警控制器的功能。火灾报警系统设计要力求做到有效监控和减少误报,保证当有火灾发生时,火灾能及时得到控制和扑灭。
对于火灾报警探测器的选择,在《火灾自动报警系统设计规范》中有详细的说明。把探测器放在正常运行时不容易产生黑烟的部位,如交通走道,各类值班室、单元控制室、中控室及辅助盘室、保护盘室、通信机房、变电所等场所。《火灾自动报警系统设计规范》中对探测器配置的具体要求如下:
在中控室、水轮机层主厂房及防火卷帘门附近,应布置感温探测器和感烟探测器,使之起到准确报警失火部位及控制防火卷帘门的作用。
在电抗器室及中性点接地油坑室、透平油库等部位,应选择适应于火灾发展迅速,有强烈火焰和少量的热、烟场合的火焰探测器。
在高大厂房内,应选用红外光束感烟探测器,它具有监护面积大、灵敏度高、探头数量少、经济合理等特点。
在水电站内,值守室、继电保护室、蓄电池室、油罐室、油处理室、高压实验室、电缆道、电缆竖井等重要机电设备场所应设有感烟探测器、感温探测器、手动火灾报警按钮等,便于值守人员及时通报火情或手动启动灭火设备。
(二)气体灭火系统的布置
水电站气体灭火系统应安装在值守室顶棚内,当继电保护室或值守室内的任一个感烟探头与任一个感温探头同时报警时,可自动或手动打开气体灭火电磁阀灭火。在进行气体灭火前应先关闭门窗和空调,在全封闭状态下进行喷放灭火,值守室人员应在30秒内迅速撤离,当气体灭火系统(下转第97页)(上接第96页)启动后,门口红灯闪亮 ,待气体喷放,当火警信号消失后30秒后,值守人员可在值守室门口手动关闭气体灭火装置开关,来停止气体的喷放。
(三)水喷雾灭火系统的配置
水电站主变压器及油罐室水喷雾灭火系统,是在主变压器及油罐室附近设有水喷雾灭火控制箱,水喷雾灭火喷头,及供、排水电动蝶阀,当相应部位的火警探测器报出火警后,会联动输出模块,先手动或自动关闭排水电磁阀,打开供水电磁阀,再开启消防水泵,通过油罐或主变压器上方的供水环网形成水喷雾,达到灭火的目的。
五、非消防电源的切断
《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98)中要求“消防控制室在确认火灾后,应能切断有关部位的非消防电源”,水电站有自己的特点,发生火灾后,如果自动切断有关部位的非消防电源产生的损失可能比火灾产生的损失还要大,所以建议确认火灾后不要自动切除非消防电源,通过运行人员的判断,可以在消防控制室手动切除非消防电源。
六、结语
随着我国经济的快速发展,电气设备性能的日趋完善和人工智能水平的不断提高,使消防设备的智能化程度越来越高。在这个飞速发展的社会,产品更新速度很快,为适应水电站发展的需求,水电站火灾自动报警系统的设计也需要不断地更新和完善。
参考文献
[1]王春雷.火灾自动报警系统设计中应注意的问题[J].中国电气,2004,(11).
[2]火灾自动报警系统设计规范(GBJ116-88)[S].
[3]水利水电工程设计防火规范(GBJ16-87)[S].
（新疆吉音水利枢纽工程建设管理局新疆乌鲁木齐830000）
【摘要】以新疆齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞高地温开挖为例，介绍了高地温对施工的影响及在施工过程中所采取的措施，对同类型工程隧洞开挖提供参考。
关键词 高地温、隧洞开挖、处理措施
1. 工程概况
齐热哈塔尔水电站工程位于新疆维吾尔自治区喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县境内的塔什库尔干河上，为塔什库尔干河中下游河段水电梯级开发的第二级水电站，引水发电隧洞全长15.639米，最大埋深1720米。引水发电隧洞3#施工支洞全长510米，主洞下游作业面（桩号Y6+661.916～Y8+700）全长2038.02米。根据地质勘测该洞段埋深962～1205m，围岩为γ32-3组片麻状花岗岩，岩壁坚硬。岩体主要呈镶嵌结构、层状结构，较完整，围岩类别主要为III类，局部II、IV类，洞段为地温异常地段，可能存在60℃度甚至更高的地温。随着洞室开挖伸进自桩号7+010开始作业面空气温度达到31℃，岩壁温度51℃。在桩号7+260段出现超高温度，作业面空气温40℃，岩壁温度66℃。在桩号8+060出现极端高地温，作业面温度70℃，岩壁温度96℃并伴随着高压气体喷出，气体温度150℃，高地温对洞室开挖产生了严重影响（洞室温度实测图见图1）。
2. 国家有关部门对隧洞施工作业环境的有关规定
（1）水利部在水工建筑物地下开挖工程施工规范中明确规定：隧洞内平均温度不应高于20℃。在SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》附录C2.3中洞室内平均温度不应（不允许）超过28℃。
（2）在TBJ3-85《铁路隧洞设计规范》中规定：隧洞施工过程中，隧洞内气温不得超过28℃。
（3）在《煤矿安全规程》第102条规定：生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃。采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。
（4）从上述规定可以看出，如果隧洞内气温低于26℃，高地温引起的热害风险是可以忽略或者说是可以接受的。但气温超过28℃时，高地温引起的热害问题开始严重，当温度超过30℃时，热害问题已经相当严重，必须采取降温措施。
3. 高地温对施工的影响
（1）对施工人员的影响。
由于作业面温度较高，施工人员在高温高热环境下工作导致体内水份及盐份损失过多出现热痉挛症，其症状是施工人员在作业时或作业后产生阵发性肌肉痉挛和疼痛。同时随着体内水份及盐份损失但又不能及时补充，使施工人员出现热虚脱症，其症状是眩晕、头疼、恶心呕吐等症状，从而导致施工人员工作效率降低。
（2）对施工机械的影响。
高地温造成施工机械设备工作效率降低，使用寿命减短。如：装载机、自卸车出现水箱开锅、经常性熄火等故障，洞内电缆老化加快，红外线测量仪器无法正常穿透地热产生的水雾等问题。
（3）对爆破材料的影响。
通过实践发现，岩壁温度大于50摄氏度时，普通硝铵炸药将膨胀或者融化，导爆管软化产生不可恢复的变形，不能起到传爆作用，爆破作业出现哑炮或炸药失效等问题，造成极大的安全隐患。
4. 高地温降温措施
（1）加强通风、降低空气温度。
按照正常的隧洞通风布置，在3#支洞口架设2×75KW通风机一台，支洞与主洞三岔口架设2×55KW的通风机一台，在主洞桩号Y6+900的增设2×75KW的通风机，三处风机进行接力通风可满足现场正常生产的条件。随着隧洞进入高地温洞段，加之通风距离增长，原有的配置已不能满足。经了解资讯后，为了做到高压高效远距离供风，同时保证供风效果，采用瑞典GIA公司生产的2*110通风机代替原有的通风设备，，洞内无需接力风机站一站式通风，无需射流风机，可有效提高供风效率（隧洞高地温洞段不同条件实测温度统计见表1）。
（2）隔热降温系统。
高地温热能一般分为三种类型：传导热+对流热+辐射热。经实测3#施工支洞与主洞交接处空气温度18℃，作业面通风口通风温度45℃，随着作业面不断伸进洞室温度也不断增高，统计分析平均每50米温度上升1℃。为保证通风降温效果，对起始发热段岩壁进行隔热处理，在岩壁表面包裹一层纳基隔热软毡，通过降低发热段岩壁热量释放来达到降低温度的效果（纳基软毡隔热图见图2）。
（3）炮孔冷却系统。
齐热哈塔尔水电站地处我国西部帕米尔高原，多年平均气温3.4℃，极端最高气温32.5℃，最低气温-39.1℃。3#施工支洞口紧邻河道。炮孔冷却循环系统主要由抽水输送系统、分散制冷系统、抽水输出系统组成。抽水输送系统由抽装置和输送管道组成，在河道旁建造一个泵房，通过?150mm的钢管输送冷水至掌子面30m，然后在输水管道上解出4个分水闸阀，通过橡胶软管分别连接到钻爆台车上，分散制冷系统主要是通过分流将冷水分成多股，直接插入到炮孔中，直至冷却至合理的爆破温度，抽水输出系统是为了避免冷却水到处乱流影响洞内的施工环境，在距离掌子面40m处设置集水坑，通过污水泵将集水坑中的循环水经排水管排出洞外。
（4）人工制冰降温措施。
高地温对施工人员、机械及材料产生了严重的影响，在施工过程中，采取用大容量冰柜制冰并储存，作业时在台车上及施工机械发动机顶盖、驾驶室放置冰块可以有效降低工作环境局部温度，达到降温增效的目的。
5. 结束语
齐热哈塔尔水电站引水发电隧洞在施工中遇到了国内隧洞施工中罕见的高地温情况，导致人工、机械功效严重降低，大大增大了施工难度。本文是对施工现场实际采取的各类施工措施的一个总结，采取多角度、多方法的降温措施，有效解决了高地温对施工的影响，总结上述措施关键点仍是加强通风，通过大流量的冷热风交换，可以有效降低洞室温度，敬以此文希望对类似高地温地质条件下隧洞开挖施工提供参考。
［关键词］ 防洪堤；信息采集；通信系统
［作者简介］ 林慧，梧州市防洪排涝工程管理处助理工程师，广西 梧州，543002
［中图分类号］ TP29 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-7723（2012）03-0019-0004
一、工程概况
梧州市河东防洪堤起点于梧州龙母庙下游125m处至梧州口岸联检大楼。防洪堤设计防洪标准为10年一遇，设计水位为24.50m，防洪堤全长3.364公里，总投资为3.2亿元。防洪堤的建成，有效地保护了梧州市河东2.25平方公里面积、主要商业区和10多万城市居民。梧州市河东防洪堤非工程措施调度系统工程的建设总目标：应用信息技术，建成可靠、快速、实用、先进的防汛调度决策支持系统。做到信息采集准确及时、传递迅速、处理高效，为梧州市的经济持续发展提供良好的发展环境，决策人员可据此进行防洪物料调度、防汛工作部署指挥。通过这个系统，实现面向防洪堤管理处、河东区领导、区办、镇（街道）指挥所、水利局及其他主管科室、洪水预报人员、系统管理员等多种用户。对河东防洪堤围、险段、水闸、电排站等工程的基本信息、工程图纸、照片和多媒体信息实现统一的入库、管理和查询；集成多种洪水水情预报方法的预报成果，提供水情会商发播功能。梧州市河东堤防汛决策支持信息系统的建成，为防汛会商提供实时动态的水情、雨情、工情、气象信息，提高防汛抢险指挥的时效性、准确性，以非工程措施提高水利工程在防洪抢险中的效益，为防汛指挥行政领导提供先进的、可靠的防汛决策支持，达到防洪减灾防灾的目的。
在梧州市河东防洪堤非工程措施调度系统工程中，信息采集系统的作用是负责完成现场数据、信息的采集和实时传输，其中实时水雨情采集、泵站工况、闸门状态、堤防工况等是信息管理自动化的中枢神经。
实时水雨情采集是通过水情信息通信处理软件，将梧州水文局的相关实时水雨情信息采集到本系统中。
二、通信系统
通信系统是梧州市河东防洪堤非工程措施调度系统工程的中枢神经，为完成现场数据、信息的实时传输，实施防汛指挥调度、水利工程远程监控等业务实时传输的需要而建设的。通信系统按功能划分为：语音传输、数据处理传输、图像处理传输和跨部门信息交换等。畅通可靠的通信网是实现水利信息化、现代化的基本要求。因此，充分利用现代通信手段，建立高效的水利信息传输网络是超标准洪水防汛调度信息系统工程建设的重要内容。 所以，通信系统部分的主要需求为：语音的传输；数字信号的传输；图像资料的传输；监控闭路电视的传输；自动化监控的传输；计算机网络。
在本系统中，负责完成现场数据、信息的实时传输,通过通信系统所得到的数据信息实时汇总，为防汛指挥调度提供科学、及时、可靠、完整的决策依据。
（二）数据采集的主要内容及系统结构
1.河东防洪堤两座排涝泵站的主机机组、辅助设备、配套水工建筑物的各种电量、非电量运行数据、水情数据、图像信息以及各种计算、综合和统计信息。
2.信息采集系统有线网络结构设计采用的分布式网络系统分为三个层次：水利局中心级、本地级（地区医院泵站、鸳江码头泵站）和现场级（各泵站PLC群、现场传感器及仪表）。整个信息采集系统设计本着可靠、先进、实用、智能、标准化、灵活可扩性、安全性和可维护性及高性价比的原则进行。
信息采集处理中心计算机、信息采集处理分中心计算机、PLC主站、各视频网络服务器之间通过光纤组成TCP/IP协议的专用局域网。各泵站PLC主站、从站与远程从站之间通过专用PROFIBUS工业总线网连接。
系统结构总图如下：
（二）汛情监视
汛情监视是为各级防汛部门的值班人员提供实时汛情自动监视和汛情发展趋势预测服务的应用系统。它主要是把数据库中的汛情信息直观、醒目地提供给用户，并满足值班人员对汛情深层次的专题查询和分析比较等要求。它是一个信息输出的系统，通过综合数据库与其他子系统联系。
（三）堤防辅助管理
堤防辅助管理模块主要服务于梧州河东防洪堤管理部门的日常管理，并为非工程措施决策的实施提供支持，包括如下部分：防汛部门和防汛责任管理、文档管理、汛前管理、汛期管理、汛后管理、物资管理、日常办公管理、活动日常安排、文件收发管理、工程项目管理、会议管理、防汛经费、电子邮件和网络传真等。
三、通信系统技术方案
（一）通信单元
通信单元是梧州市出现超标准洪水时的防汛调度信息系统工程的中枢神经，为完成数据信息、实施防汛指挥调度、水利工程远程监控等业务实时传输的需要而建设的。通信系统中各类数据信息时间性强，种类繁多，并且其输入输出量巨大，数据信息的加工、处理、管理工作十分复杂。所以，充分利用现代通信手段，建立高效的水利信息传输网络是超标准洪水防汛调度信息系统工程建设的重要内容。
1.主要功能
通信单元负责完成现场数据、信息的实时传输，是信息管理自动化的中枢神经。通过这个单元可以将底层的各类数据信息实时汇总到水利局的监控中心，为防汛指挥调度提供科学、及时、可靠、完整的决策依据。
2.单元组成
通信单元主要包括：超短波移动通信网（已有）、TCP/IP协议的专用监控局域网、现场专用PROFIBUS工业总线网。要充分利用已经建有的400MHz超短波移动通信网，完成语音话务、通信联络、指挥调度和无线数据采集等工作任务。
（二）防雷单元
防雷单元需要多方面同时顾及，互相配合。在内部采用屏蔽技术、光电隔离、浮空等措施，使系统本身具有一定的防雷性能，减少雷击损失；在系统外部，根据监控系统的技术特点，加设避雷装置和地网，构造完整的避雷系统。
防雷单元应包括：现场采集元器件的防雷避雷措施，泵站数据处理分中心的防雷避雷措施。主要防雷措施包括：供电电源的保护、网络通讯和数据信号线的保护、直击雷的防护、接地网和设备绝缘。
1. 主要功能
主要是防止雷电通过供电电源、网络通讯线路等途径对设备安全造成危害。
在设备电源配线端接入电源避雷器，保护设备安全；
在渗压模拟信号PLC端安装信号隔离器，滤除干扰，保护设备安全；
建筑物内部设备接入建筑物内部地网，保护人身及设备安全；
在两个泵站分中心分别安装1台在线UPS进一步滤除电源的不稳定干扰。
四、主要设备配置
（一）防雷系统设备其主要性能指标
指标要求
1. 室内电源避雷器指标参数
（1）通流容量：Imax=40KA(8/20μS)
（2）保护功能强：热感断路器，过流熔断器
（3）模块式设计，安装、更换方便
（4）响应时间≤20ns
2. 室外220伏交流电源防雷器指标参数
（1）工作电压（V）：AC220V±10%
（2）通流容量8/20us（KA）：40
（3）响应时间（ns）：≤25
（4）标称导通电压（V）：560
（5）限制电压8/20us 3KA（KV）：≤1
3. RS-485接口指标参数
（1）传输速率：1Mbit/s
（2）插入损耗：≤0.5dB
（3）通流容量8/20us（KA）：1.5
（4）限制电压10/700us：≤25V
4. 视频信号防雷器指标参数
（1）接口：BNC
（2）同轴电缆标称阻抗：75Ω
（3）工作电压：24V
（4）传输速率：10 Mbit/s
（5）插入损耗：≤0.5dB
（6）通流容量8/20us（KA）：3
（7）限制电压10/700us：1KV/us：50V
（二）光端机设备其主要性能指标
指标要求
连接光纤可采用：8.3/125, 8.7/125, 9/125, 10/125μm 等单模光纤。
一根光纤上传输视频信号与控制信号具有较强的抗干扰能力，可以在恶劣的环境下工作，保证极高的可靠性和稳定性，高视频质量，各路信号之间无相互干扰。
五、系统整体性能
（一）实时性
集控层及现地控制单元的响应能力应满足数据采集、人机通信、控制功能和系统通信的时间要求。
1. 数字量采集周期＜1S；
2. 实时数据库更新周期＜1-2S；
3. 控制命令响应时间：（1）控制命令回答响应时间＜1S；（2）接受执行命令到执行控制的响应时间＜1S。
4. 模拟量采集周期：（1）电量≤1S；（2）非电量≤10S。
5. 集控层对现地系统数据采集和控制的响应时间≤2S。
（二）安全可靠性
为保障网络的安全可靠运行，网络系统设有完整的数据库及数据库管理系统。网络设备选用性能优良、可靠性高的技术产品，整体设计采用高容错、高冗余、多链路组成的网络系统，并采用完善的网络管理平台。
（三）先进实用性
采用的网络技术和选用的网络设备（包括路由器、网络交换机、集线器等）均为国际上先进实用的技术和产品。建成的网络不仅可以满足近期内计算机数据通信的需要，而且具有多媒体通信功能。在保证准确、快速的同时充分利用原有的资源和设备。
（四）标准化和开放性
网络设计采用国际上流行、成熟、完善并被广泛认可的工业标准（如TCP／IP通讯协议等），以实现与Internet的平滑联接。
（五）可用率
1. 对于主机硬件设备、应用程序错误、数据库系统故障、网络端口故障、网线接触故障、主机响应故障等，应用系统应配备Cluster高可用备份软件，做到不停机应用切换，确保系统平稳运行。
2. 系统可用率是在整个系统交接前的试运行期间30天内不应低于99.9%，在设备验收后的两年保证期内应达到98.8%。
3. 可用率定义为：A＝可使用时间/（可使用时间+故障时间）。其中故障时间包括故障控制和预防性检修时间。故障检修时间只计及关键功能损坏时，把事故设备恢复到正常运行的时间（有备件和检验设备）。
4. 其他性能如系统安全性、可扩性、可变性均应满足《水电厂自动化控制系统设备基本技术规范》的要求。
（六）扩充性和灵活性
1. 网络系统具有良好的扩充性能，能够适应局部、分阶段的更新要求；同时随着网络规模逐步发展，在增加新节点时易操作，且不影响网络的正常运行。该网络同时具有支持多种通信媒体、多种物理接口、多种网络协议的灵活性。
2. 应提供下列方面的可变性的限制：（1）变化的点参数在只读存贮器之类的永久性存贮设备中的限制；（2）由数据库结构所产生的限制；（3）对硬件或软件兼容性的限制；（4）硬件限制；（5）软件操作系统的限制。
河东防洪堤第一期工程按十年一遇标准设防，这需要准确预报出超标准洪水的时间，作出开闸放水、确保堤防及人员财产安全的决策，要在短时间内完成人员撤离、物资转移工作；同时控制开闸放水的准确时间和闸门放、充水流量，避免出洪水漫过堤顶、危及堤身的现象。另一面，在汛期的前前后后需把大量的工作转移到防汛抢险上来，需投入大量的人力、物力、财力，耗费很大。因此，梧州的经济社会发展很大程度上受洪水的制约。以上这个系统已于2005年开始逐步投入使用，并在不断更新完善当中，现在已经成为河东防洪堤堤防防汛指挥调度系统的主要技术信息来源之一，为梧州市的防洪防汛工作提供了强有力的信息支持，发挥出良好的社会效益。
［参考文献］
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［3］基于IP网络的事务处理业务技术规范 YD/T1099-2001［S］.
［4］泵站设计规范 GB/T50265-97［S］.
［5］河道堤坊工程管理通则 SLJ703-81［S］.
［6］民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198-94［S］.
关键词：波速测试技术 瑞雷面波 剪切波 压缩波 岩土工程勘察 地球物理勘探
0 前言
波速测试技术是地震勘探方法之一，也是地球物理勘探技术的一个重要分支，目前已广泛应用于水利水电工程、石油工程、铁路工程、冶金工程、工业与民用建筑等众多岩土工程地质勘察领域，取得了良好的应用效果。
一般来说，波速测试可原位测定压缩波(P波)、剪切波(S波)和瑞雷面波(R波)在岩(土)体中的传播速度，从而避免了室内测试所带来的误差，它能有效地解决许多地质问题，诸如确定场地土类型、建筑场地类别；提供断层破碎带、地层厚度、固结特性和软硬程度、评价岩(土)体质量等；并可计算工程动力学参数，如动剪切模量、动弹性模量等。本文介绍了波速测试技术的工作原理和野外测试方法，并结合工程实例，说明其应用效果。不妥之处，敬请批评指正。
1 工程概况
北大港水库位于天津市东南部大港区境内，东临渤海湾，地貌上属于海积平原的滨海洼地，隶属华北平原一部分。该库地处海河流域的大清河、南运河、子牙河水系，独流减河下游右岸。水库自1954年开始建设，1974年对围堤进行培厚加高加固处理，1976年初步建成，并陆续修建蓄、引、输、排水配套工程，至1980年建成。水库蓄水面积150km2，占地面积164km2，设计堤顶高程9.5m（大沽高程，下同），设计最高蓄水位7.0m，相应总库容5.0×108m3（兴利库容4.41×108m3）。是一座以蓄供水为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的大（2）型平原水库，工程等级为Ⅱ类，围堤及主要穿堤建筑物级别为2级，其余次要建筑物级别为3级。
水库枢纽工程主要由围堤、穿堤建筑物（水闸、供水口门等）以及蓄水建筑物（扬水站、尾闸等）组成。其中水库围堤为均质土堤，总长54.511km，堤顶设计高程为9.5m，堤顶宽度10m，迎水坡1：3，背水坡上部1：3，马道以下1：4。主堤前紧接防浪林台，其边坡1：8，林台台顶宽度28～35m不等，台顶高程7.5m。在库内距围堤堤轴线200～1000m处，筑有防浪堤一道，总长36.048km。
勘探深度20.0m范围内堤基地层为第四系全新统第一陆相沉积物（alQ43）和第一海相沉积物（mQ42）。其中第一陆相层岩性主要为壤土、粘土、局部夹砂壤土透镜体，第一海相层岩性主要为粘土、壤土、砂壤土及少量淤泥质壤土。该区地层结构多呈层状发育，局部呈透镜体状分布。地下水位埋深一般为2.1～3.5m，水质多为半咸水～咸水。根据1/400万《中国地震动参数区划图》GB18306—2001，工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s，按照地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，本区地震基本烈度为Ⅶ度。
受水库管理单位委托，中水北方勘测设计研究有限责任公司勘察院承担了该工程除险加固地质勘察工作，物探总队进行了现场波速测试，其主要目的是对水库围堤及穿堤建筑场地类别及砂性土液化势做出判别。
使用仪器为：美国产R24数字化工程地震仪。面波法采用4Hz低频检波器接收，单孔法下孔探头采用三分量检波器接收。测试所用仪器设备均在计量认证有效期内，现场实施期间性能稳定、工作正常。
2 测试方法与技术
2.1 面波法（1）（2）（3）
面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。
人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。目前常使用瞬态面波法进行勘探。
2.1.1 工作原理
面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的P波和S波不同，它是一种地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波（水平方向S波）与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波（垂直方向S波）与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。
在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。
综合分析表明R波具有如下特点：
⑴ 在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；
⑵ 在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；
⑶ 由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：
式中：μ为泊松比；
由于第四系地层的泊松比一般为0.37～0.49，故VR=（0.938～0.954）VS，可以认为对土体而言，VR与VS基本相等，其误差只有5%左右。该关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；
⑷ R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；
⑸ 质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；
⑹ R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。
依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。
2.1.2 测试方法
应用瞬态面波法进行现场测试时一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的R波，这些不同频率的R波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。当多道低频检波器接收到脉冲形振动信号后，经数据采集，频谱分析后，把各个频率的R波分离出来，并求得相应的VR值，进而绘制面波频散曲线。
当选取两道检波数据进行反演处理时，应使两检波器接收到的信号具有足够的相位差，其间距x应满足（λR/3）～λR，即在一个波长内采样点数要小于在间距x内的采样点数的3倍，而大于在间距x内的采样点数的1倍，该采集滤波原则对于不同的勘探深度及仪器分辨率和场地地层特性可作适当调整。
当采用多道检波数据进行反演处理时，虽然不受道间距公式的约束，但野外数据采集时也应考虑勘探深度和场地条件的影响。一般来说，当探测较浅部的地层介质特性时，易采用小的x值并用小锤作震源以产生较强的高频信号，即可获得较好的结果；当探测较深部的地层介质特性时，易采用较大的x值，并用重锤冲击地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息，达到岩土工程勘察之目的。
震源点的偏移距从理论上讲越大越好，且易采用两端对称激发，有利于R波的对比、分辨和识别，但偏移距增大就要求震源能量加大和仪器性能的改善。一般来说，偏移距应根据试验结果选取。就目前的仪器设备条件和反演技术水平，选用偏移距20～40m即可获得较好的测试结果。
由多道检波数据反演处理后可得一条频散曲线，一般把它作为接收段中点的解释结果。实际上该曲线所反映的地层特性为接收段内地层性质的平均结果，故当探测场地地下介质水平方向变化较大时，只要能满足勘探深度的要求，尽量使反演所用的接收段减小，以使解释结果更具客观实际。
本次工作共布置5条测试断面，分别位于水库围堤桩号2+500、14+000、21+250、28+200及45+970处，同时在相应部位布置了单孔剪切波测试（相应孔号为G01～G05）。因进入第一海相层后缩孔严重，除G03、G04孔做了部分钻孔剪切波测试外（孔深小于12m、11m测段），在全部测试断面均布置了瑞雷面波测试剖面以代替钻孔剪切波测试。瑞雷面波测试剖面单一排列长度62m。
面波法采用瞬态瑞雷波探测技术，两端激发多道接收的完整对比观测系统，12道接收、道间距2m，经展开排列试验选择偏移距20m。锤击震源。
2.2 单孔法（4）（5）（6）
单孔检层法，也称弹性波速度测井，是在一个垂直钻孔中进行波速测试的一种方法。按照震源和检波器在钻孔中所处的位置，可分为①地表激发孔中接收法、②孔中激发地表接收法、③孔中激发孔中接收法、④孔底法等四种测试方法，常用地表激发孔中接收法。
2.2.1 工作原理
以岩(土)体的弹性特征为基础，通过测定不同岩(土)层的S波、P波的传播速度，计算岩(土)体的动弹性参数，据此判定岩(土)体的工程性质，为工程设计提供可靠的科学依据。
实测一般采用单孔检层的地表激发孔中接收法，即地面激发以产生弹性波，孔内由检波器接收弹性波。当地面震源采用叩板时可正反向激发，并产生S波，利用剪切波震相差1800的特性来识别S波的初至时间。
2.2.2 测试方法
实测通常由震源和记录仪器组成，叩板震源设置一般距孔口2～7m，平放一块压重物的木板，测试孔应位于木板长轴的中垂线上，使木板与地面紧密接触。木板长2.5～3.0m，宽0.3～0.4m，厚0.06～0.10m，上压约500～1000kg的重物。当分别水平敲击木板两端时，产生弹性波(此时以S波为主)。记录仪器由井中三分量检波器和工程地震仪构成，三分量检波器放置井中某一深度，接收由震源产生的弹性波信号，并通过连接电缆输送给地震仪，再由地震仪记录并存储以备后期数据处理之用，图1为单孔检层法测试示意图。
单孔检层法测试弹性波时，由于震源板离孔口尚有一定距离，所以计算测段内地层波速时需将弹性波的非纵测线旅行时校正为纵测线旅行时，计算公式如下：
式中：t’—纵测线旅行时(s);
t—非纵测线旅行时(s);
h—测点孔深(m)；
x—震源板距孔口的距离(m)。
由校正后的纵测线旅行时即可求得各测试地层的弹性波速度。
现场测试过程中应注意以下特征：
(1) P波传播速度较S波速度快，P波为初至波；
(2) 震源板两端分别作水平激发时，S波相位反向，而P波相位不变；
(3) 检波器下孔一定深度后，P波波幅变小，频率变高，而S波幅度相对较大，频率相对较低。
(4) 最小测试深度应大于震源板至孔口之间的距离，以避免浅部高速地层界面可能造成的折射波影响。
本次钻孔剪切波测试采用单孔检层地表激发孔中接收法，使用叩板震源，震源距孔口分别为2.8m、6.5m，孔内测点间距为1.0m，自下而上逐点施测。各点采用正、反向两次激发。由于第一海相层缩孔严重，仅在G03(21+250)、G04(28+200)两孔实施了部分孔段的剪切波测试(孔深分别为0～12m、0～11m测段)。
转贴于 3 资料整理与解释
3.1 面波法
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系（一般为相应频率R波的半个波长），由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。
由野外获得的面波时程曲线原始记录，使用SFKSWS软件进行分析解释，划分地层层位求解厚度并计算各层R波速度（如图2、图3为实测面波反演解释结果，图中标出分层厚度及对应地层面波速度），然后由求得R波速度（VR）后，按公式(1)计算相应地层的S波速度。具体流程为：输入面波记录文件显示和检查实测曲线数据圈定面波数据窗口在F—K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围生成面波频散曲线地质分层（人工或自动）绘制反演拟合曲线打印输出面波解释结果利用式(1)计算对应地层S波速度绘制S波测试成果图。
3.2 单孔法
在野外实测单孔剪切波测试波形记录上可直接读取各测点正、反向激发所获得的剪切波初至旅行时，由此取得非纵测线各测点的旅行时，按式(2)校正后得到纵测线对应深度旅行时，绘制时距曲线并求取各测试地层的弹性波速度，最后绘制弹性波测试成果图（见图4、图5中的实线为单孔法测试S波速）。
图4
图5
3.3 两种方法测试结果对比
分别在G03、G04钻孔孔深0～12m、0～11m做了单孔剪切波与地面面波测试的对比试验(见图4、图5，图中虚线是由R波速换算而得的S波速)，测试结果表明：使用两种不同方法所测剪切波速度值及其变化规律基本一致。在以下的计算、分析中，所使用的剪切波速度值均由瑞雷面波测试结果换算而得。
3.4 利用波速计算动力学参数
根据实测获得的弹性波速（剪切波速Vs和压缩波速Vp）即可计算岩(土)体的动弹性力学参数。计算公式如下：
式中：ρ—介质密度(g/cm3)；
Vp—压缩波速度(m/s)；
Vs—剪切波速度(m/s)；
μ—泊松比
Ed—动弹性模量(GPa)；
Gd—动剪切模量(GPa)；
转贴于 4 成果分析
4.1 剪切波速度统计
统计内容包括各测试断面剪切波速度范围值和等效剪切波速度，其中等效剪切波速度按式（7）计算，结果见表1。
表1
钻孔剪切波速度统计成果表
测试孔号
（桩号）
测试深度
(m)
剪切波速度Vs（m/s）
范围值
等效值
G01( 2+500)
20.0
139～197
169
G02(14+000)
20.0
100～189
151
G03(21+250)
20.0
114～200
154
G04(28+200)
20.0
129～199
168
G05(45+970)
20.0
91～193
142
式中：Vse—土层等效剪切波速度(m/s)；
H0—计算深度（m）
t—剪切波在地面至计算深度之间的传播时间（s）。
由表1可知：各测试部位埋深20m范围内剪切波速度范围值为91～200m/s，等效值为142～169m/s。
4.2 场地类别判定
按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）(7)，建筑场地类别应根据土层等效剪切波速度和场地覆盖层厚度按表2标准判定。等效剪切波速场地类别表中黑体部分为覆盖层厚度（m）
（m/s）
表2
