任务5 土石坝渗流观测

水库建成蓄水后，在上下游水头差的作用下，坝体和坝基会出现渗流。渗流分异常渗流和正常渗流。对于能引起土体渗透破坏或渗流量影响到蓄水兴利的，称为异常渗流；反之，渗水从原有防渗排水设施渗出，其逸出坡降不大于允许值，不会引起土体发生渗透破坏的，则称为正常渗流。异常渗流往往会逐渐发展并对建筑物造成破坏。对于正常渗流，水利工程中是允许的。但是在一定外界条件下，正常渗流有可能转化为异常渗流。所以，对水库中的渗流现象，必须要有足够的重视，并进行认真的检查观测，从渗流的现象、部位、程度来分析并判断工程建筑物的运行状态，保证水库安全运用。

《土石坝安全监测技术规范》（SL 551—2012）和《混凝土坝安全监测技术规范》（SL 601—2013）对大坝渗流监测的一般要求如下。

（1）大坝渗流监测各项目应相应配合，并同时观测大坝上下游水位、降雨量和大气温度等环境因素。

（2）土石坝浸润线和渗压的观测可采用测压管或渗压计。使用测压管观测，成本低、操作简便，但存在时间滞后的问题，滞后时间主要与坝料的渗透系数K有关。若K不小于10^-3cm/s，测压管观测的时间滞后影响可以忽略不计；若K不小于10^-5cm/s且不大于10^-4cm/s，则需考虑测压管滞后时间的影响；若K不大于10^-6cm/s，由于滞后时间的影响比较显著，故不宜用测压管进行观测。

（3）使用渗压计监测渗流压力时，精度不得低于总量程的5/1000。

（4）采用压力表量测测压管水头时，应估计管口可能产生的最大压力值，选用量程合适的精密压力表，保证读数在1/3～2/3量程范围内，同时，精度不能低于0.4级。

（5）渗流量通常采用体积法或量水堰进行监测。当采用水尺法量测量水堰的堰顶水头时，精度不得低于1mm；采用量水堰水位计或水位测针量测堰顶水头时，精度不得低于0.1mm。

一、坝体渗水压力（浸润线）观测

土坝建成蓄水后，由于水头的作用，坝体内必然产生渗流现象。水在坝体内从上游渗向下游，形成一个逐渐降落的渗流水面，称为浸润面 （属无压渗流）。浸润面在土石坝横截面上只显示为一条曲线，通常称为浸润线。土坝浸润面的高低和变化，与土坝的安全稳定有密切关系。土坝设计中先需根据土石坝断面尺寸、上下游水位以及土料的物理力学指标，计算确定浸润线的位置，然后进行坝坡稳定分析计算。由于设计采用各项指标与实际情况不可能完全符合设计要求等，因此，土坝设计运用时的浸润线位置往往与设计计算的位置有所不同。如果实际形成的浸润线比设计计算的浸润线高，就降低了坝坡的稳定性，甚至可能造成滑坡失稳的事故。为此，观测掌握坝体浸润线的位置和变化，以判断土石坝在运行期间的渗流是否正常和坝坡是否安全稳定，是监视土石坝安全运用的重要手段，一般大中型土坝水库都必须予以重视，认真进行。

常用的坝体渗压监测仪器有测压管和渗压计，应根据监测目的、坝料透水性、渗流场特征以及埋设条件等选用。

（1）上下游水位差小于20m的坝、渗透系数K不小于10^-4cm/s的土中、渗流压力变幅小或防渗体需监视裂缝的部位，宜采用测压管。

（2）上下游水位差大于20m的坝、渗透系数K小于10^-4cm/s的土中、非稳定渗流的监测以及铺盖或斜墙底部接触面等不适宜埋设测压管的部位，宜采用渗压计观测，其量程应与测点实际可能出现的渗压相适应。

（一）测点布置

土坝浸润线观测的测点应根据水库的重要性和规模大小、土坝类型、断面型式、坝基地质情况以及防渗、排水结构等进行布置。一般选择有代表性、能反映主要渗流情况以及预计有可能出现异常渗流的横断面，作为浸润线观测断面。例如选择最大坝高、老河床、合龙段以及地质情况复杂的横断面。在设计时进行浸润线计算的断面，最好也作为观测断面，以便与设计进行比较。横断面间距一般为100～200m，如果坝体较长、断面情况大体相同，可以适当增大间距。对于一般大型和重要的中型水库，浸润线观测断面不少于3个，一般中型水库应不少于2个。

每个横断面内测点的数量和位置，以能使观测成果如实地反映出断面内浸润线的几何形状及其变化，并能描绘出坝体各组成部位如防渗排水体、反滤层等处的渗流状况。要求每个横断面内的测压管数量不少于3根。

（1）具有反滤坝址的均质土坝，在上游坝肩和反滤坝址上游各布置一根测压管，其间根据具体情况布置一根或数根测压管，见图1-6。

图1-6 均质土坝 （有反滤坝趾）测压管布置示意图

1—测压管；2—进水管段；3—浸润线；4—反滤坝趾

（2）具有水平反滤层的均质土坝，在上游坝肩以及水平反滤层的起点处各布置一根测压管，其间视情况而定。也可在水平反滤层上增设一根测压管，见图1-7。

图1-7 均质土坝 （有水平反滤层）测压管布置示意图

1—测压管；2—进水管段；3—浸润线；4—水平反滤层

（3）对于塑性心墙，如心墙较宽，可在心墙布置2～3根测压管，在下游透水料紧靠心墙外和反滤层坝址上游端各埋设一根测压管，见图1-8。

图1-8 宽心墙坝测压管布置示意图

1—测压管；2—进水管段；3—浸润线；4—反滤坝趾；5—宽心墙

如心墙较窄，可在心墙上下游和反滤坝址上游端各布置一根测压管，其间根据具体情况布置，见图1-9。

图1-9 窄心墙坝测压管布置示意图

1—测压管；2—进水管段；3—浸润线；4—反滤坝趾；5—心墙

（4）对于塑性斜墙坝.在紧靠斜墙下游埋设一根测压管，反滤坝址上游端埋设一根测压管，其间距视具体情况布置。紧靠斜墙的测压管，为了不破坏斜墙的防渗性能并便于观测，通常采用有水平管段的L形测压管。水平管段略倾斜，进水管端稍低，坡度在5%左右，以避免气塞现象。水平管段的坡度还应考虑坝基的沉陷，防止形成倒坡，见图1-10。

图1-10 斜墙坝测压管布置示意图

1—测压管；2—进水管段；3—浸润线；4—反滤坝趾；5—斜墙

（5）其他坝型的测压管布置，可考虑上述原则进行。不论何种坝型及布置方式，每一个横断面内的测压管数目，应不少于 3根。并应布置在横断面的中部的下游部分。必要时，还应在反滤设备的下游安设一根。需要在坝的上游坝坡部分埋设测压管时，尽可能布置在最高洪水位以上，如必须埋设在最高水位以下时，需注意当库水位上升即将淹没管口前，用水泥砂浆将管口封堵上。

（6）面板堆石坝近年来是我国推广应用的一种坝型。由于面板是采用混凝土或沥青混凝土等基本上不透水的材料构成；而且面板的厚度较薄 （1m左右），因此面板内不存在观测浸润线的任务。此种坝型堆石体内浸润线的位置很低，等势线近于垂线，因此也只需在每条垂线设一个测点。另外，这种坝型的主要问题是面板开裂，产生集中渗流而冲刷面板下的垫层。因此，还应在垫层内设置测点，以监测面板的开裂。

（二）观测方法

1.测压管法

测压管由透水管和导管组成，材料常用金属管或塑料管。测压管示意图见图1-11。测压管的种类较多，有单管式、双管式和U形管式等，其中单管式应用最广。

图1-11 测压管示意图

测压管根据设计要求钻孔埋设。钻孔孔径一般为100～150mm，测压管管径一般为50mm。单管式测压管的透水管段结构应能保证渗透水顺利进入管内，同时测点处又不致发生渗透变形，因此通常由反滤层和插入反滤层的透水管组成。透水管长约2m，在下部约0.5～1m长度的管壁上钻有直径为5～6mm的梅花状分布的小孔，因此，透水管俗称花管。为便于渗流进入测压管并防止透水管堵塞，在透水管外壁包裹过滤材料，并在透水管底部和四周填充经筛分并冲洗干净的粒径为6～8mm的砂卵石形成反滤层。反滤层以上用膨胀土泥球封孔，泥球应由直径5～10mm的不同粒径组成，应风干，不宜日晒或烘烤。封孔厚度不宜小于4.0m。测压管封孔回填完成后，应向孔内注水进行灵敏度试验。

导管管径与透水管管径相同，连接在透水管上面，一直引出到预定的便于观测的孔口部位。

2.渗压计法

渗压计又称孔隙水压力计，一般埋设在观测对象内部，通过观测测点处的渗透压力来确定测点的渗压水头。目前使用较多的是差动电阻式渗压计和弦式渗压计。

（三）测压管水位的观测方法

观测测压管水位的仪器很多，目前常用的有测深钟、电测水位计和遥测水位器等。

1.测深钟

测深钟构造最为简单，中小型水库都可进行自制。最简单的形式为上端封闭、下端开敞的一段金属管，长度为 30～50mm，好像一个倒置的杯子。上端系以吊索，见图1-12。吊索最好采用皮尺或测绳，其零点应置于测深钟的下口。

观测时，用吊索将测深钟慢慢放入测压管中，当测深钟下口接触管中水面时，将发出空筒击水的 “嘭”声，即应停止下送。再将吊索稍为提上放下，使测深钟脱离水面又接触水面，发出 “嘭、嘭”的声音。即可根据管口所在的吊索读数分划，测读出管口至水面的高度，计算出管内水位高程。

测压管水位高程=管口高程-管口至水面高度

用测深钟观测，一般要求测读两次，其差值应不大于 2cm。

测压管管口高程，在施工期和初蓄期应每隔3～6个月校测1次；运行期每2年至少校测1次，疑有变化时随时校测。

2.电测水位计

电测水位计是利用水能导电或者利用水的浮力将导电的浮子托起接通电路的原理制成的。各单位自行制作的电测水位器形式很多，一般有测头、指示器和吊尺组成。测头可用钢质或铁质的圆柱筒，中间安装电极。利用水导电的测头安装有两个电极见图1-13（a）。也可只安装一个电极，而利用金属测压管作为一个电极，见图1-13（b）。

图1-12 测深钟示意图（单位：mm）

1—吊索；2—测深钟

图1-13 测头构造示意图

1—电线；2—隔电板；3—电极；4—金属短棒；5—电线头

电测水位计的指示器可采用电表、灯泡、蜂鸣器等。指示器与测头电极用导线连接。

测头挂接在吊尺上，吊尺可用钢尺。连接时应使钢尺零点正好在电极入水构通电路处，或者用厚钢尺挂接，再加自钢尺零点至电极头的修正值。

观测时，用钢尺将测头慢慢放入测压管内，至指示器得到反映后，测读测压管管口的读数，然后计算管内水面高程。

测压管水位高程=管口高程-管口至水面距离-测头入水引起水面升高值

测头入水引起水面升高值可事先试验求得。

用电测水位计观测测压管水位每次需测读两次，两次读数的差值，对大型水库要求不大于 1cm，对中型水库要求不大于 2cm。

3.遥测水位器

在大型水库测压管水位低于管口较深，测压管数目较多，测次频繁，采用遥测水位器观测管中水位可大大节省人力，而且精度高，效果好。适用于测压管管径不少于50mm，且安装比较顺直的情况。其原理主要是采用测压管中的水位升降，由浮子带力传动轮和滚筒，观测时，通过一系列电路带动滚筒一侧的棘轮，追踪量测滚筒的转动量，并反映到室内仪表，即可读出管中水位。

上述各种观测方法表明，测读测压管水位高程都要以管口高程作为依据，因此，管内水位高程观测是否正确，不仅取决于观测方法的精度，同时也取决于管口高程是否可靠。

为此，要求定期对测压管管口高程进行校测。在土石坝运用初期，应每月校测一次，以后可逐渐减少，但每年至少一次。测头吊索上的距离刻度标志也要定期进行率定。

二、坝基渗水压力观测

坝基渗水压力观测一般是在坝基内埋设测压管或渗压计。测点的布设应根据地基土层情况、防渗设施的结构和排水设备形式以及可能发生渗透变形的部位等而定，一般要求如下。

（1）监测断面选择主要取决于地层结构、地质构造情况，断面数一般不少于3个。渗压测点应沿渗流方向布置，每个观测断面不少于 3个。

（2）测点一般设在强透水层中。如是双层地基 （表面是相对弱透水层，下层是强透水层）或多层地基，应在强透水层中布置测点，但在靠近下游坝趾及出口附近的相对弱透水层也要适当布置部分测点。

（3）防渗和排水设备的上下游都要安设测点，以了解防渗排水设施的效果。

（4）为掌握渗流出逸坡降及承压水作用情况，需在坝趾下游一定范围内布置若干测点。

（5）已经发生渗流变形的地方应在其四周临时增设测压管进行观测。在采取工程措施进行处理后，应保留一部分测点继续监测，以评价处理措施的效能。

坝基渗水压力的观测仪器和观测方法与坝体渗水压力观测一样。但当接触面处的测点选用测压管时，其透水段和回填反滤料的长度宜小于1.0m。

三、绕坝渗流观测

水库蓄水后，渗流绕过两岸坝头从下游岸坡流出，称为绕坝渗流。土石坝与混凝土或砌石等建筑物连接的接触面也有绕流发生。在一般情况下，绕流是一种正常现象。但如果土石坝与岸坡连接不好，或岸坡过陡产生裂缝，或岸坡中有强透水间层，就有可能发生集中渗流造成渗流变形，影响坝体安全，因此，需要进行绕坝渗流观测，以了解坝头与岸坡以及混凝土或砌石建筑物接触处的渗流变化情况，判明这些部位的防渗与排水效果。

绕坝渗流观测的原理和方法与坝体、坝基渗流观测相同，一般采用测压管或渗压计进行观测，测压管和渗压计应埋设于死水位或筑坝前的地下水位之下。绕坝渗流的一般规定如下。

（1）绕坝渗流监测包括两岸坝端及部分山体、土石坝与岸坡或混凝土建筑物接触面以及防渗齿墙或灌浆帷幕与坝体或两岸结合部等关键部位。绕坝渗流监测的测点应根据枢纽布置、河谷地形、渗控措施和坝肩岩土体的渗透特性进行布置。

（2）绕坝监测断面宜沿着渗流方向或渗流较集中的透水层（带）布置，数量一般2～3个，每个监测断面上布设3～4条观测铅直线（含渗流出口）。

（3）土工建筑物与刚性建筑物接合部的绕渗观测，应在对渗流起控制作用的接触轮廓线处设置观测铅直线，沿接触面不同高程布设观测点。

（4）岸坡防渗齿槽和灌浆帷幕的上下游侧应各设1个观测点。

四、渗流量观测

（一）目的与要求

水库的挡水建筑物蓄水运用后，必然产生渗流现象。在渗流处于稳定状态时，其渗流量将与水头的大小保持稳定的相应变化，渗流量在同样水头情况下的显著增加和减少，都意味着渗流稳定的破坏。渗流量的显著增加，有可能在坝体或坝基发生管涌或集中渗流通道；渗流量的显著减少，则可能是在排水体堵塞的反映。在正常条件下，随着坝前泥沙淤积，同一水位情况下的渗流量将会逐年缓降。

因此，进行渗流量观测，对于判断渗流是否稳定，掌握防渗和排水设施工作是否正常，具有很重要的意义，是保证水库安全运用的重要观测项目之一。

渗流量观测，根据坝型和水库具体条件不同，其方法也不一样。对土石坝来说，通常是将坝体排水设备的渗水集中引出，量测其单位时间的水量。对有坝基排水设备，如排水沟、减压井等的水库，也应将坝基排水设备的排水量进行观测。有的水库土石坝坝体和坝基渗流量很难分清，可在坝下游设集水沟，观测总的渗流量变化，也能据以判断渗流稳定是否遭受破坏。对混凝土石坝和砌石坝，可以在坝下游设集水沟观测总渗流量，也可在坝体或坝基排水集水井观测排水量。

渗流量观测必须与上游、下游水位以及其他渗透观测项目配合进行。土石坝渗流量观测要与浸润线观测、坝基渗水压力观测同时进行。混凝土石坝和砌石坝，则应与扬压力观测同时进行。根据需要，还应定期对渗流水进行透明度观测和化学分析。

（二）观测方法和设备

观测总渗流量通常应在坝下游能汇集渗流水的地方，设置集水沟，在集水沟出口处观测。

当渗流水可以分区拦截时，可在坝下游分区设集水沟进行观测，并将分区集水沟汇集至总集水沟，同时观测其总渗流量。

集水沟和量水设备应设置在不受泄水建筑物泄水影响和不受坝面及两岸排泄雨水影响的地方，并应结合地形尽量使其平直整齐，便于观测。图1-14为某土坝水库渗流量观测设备布置图。观测渗流量的方法，根据渗流量的大小和汇集条件，一般可选用容积法、量水堰法和测流速法。

图1-14 土坝渗流量观测设备布置

1—土坝坝体；2—坝顶；3—集水沟；4—量水堰

1.容积法

容积法适用于渗流量小于 1L/s或渗流水无法长期汇集排泄的地方。观测时需进行计时，当计时开始时，将渗流水全部引入容器内，计时结束时停止。量出容器内的水量，已知记取的时间，即可计算渗流量。

2.量水堰法

量水堰法适用于渗流量为 1～300L/s范围内的情况。量水堰法就是在集水沟或排水沟的直线段上安装量水堰，用水尺量测堰前水位，根据堰顶高程计算出堰上水头H，再由H按量水堰流量公式计算渗流量。安装量水堰时，使堰壁直立，且与水流方向垂直。堰板采用钢板或钢筋混凝土板，堰口做成向下游倾斜45°的薄片状。堰口水流形态为自由式，测读堰上水头的水尺应设在堰板上游3倍以上堰口水头处。

量水堰按过水断面形状分为三角堰、梯形堰和矩形堰三种形式。

（1）三角堰。三角堰缺口为一等腰三角形，一般采用底角为直角，见图1-15。三角堰适用于渗流量小于 100L/s的情况，堰上水深一般不超过 0.35m，最小不宜小于 0.05m。

（2）梯形堰。梯形堰过水断面为一梯形，边坡常用 1：0.25，见图1-16。堰口应严格保持水平，底宽b不宜大于 3倍堰上水头，最大过水深一般不宜超过 0.3m。适用于渗流量在 10～300L/s的情况。

（3）矩形堰。矩形堰分为有侧收缩和无侧收缩。矩形堰适用于渗流量大于50L/s的情况。矩形堰堰口应严格保持水平，堰口宽度一般为2～5倍堰上水头，最小水头应大于0.25m，最大应不超过2.0m。

3.测流速法

当渗流量大于300L/s或受落差限制不能设量水堰，且能将渗水汇集到比较规则平直的集水沟时，可采用流速仪或浮标等观测渗水流速v，然后测出集水沟水深和宽度，求得过水断面面积A，按公式Q=vA即可计算渗流量。

图1-15 三角堰示意图

图1-16 梯形量水堰示意图

五、热渗流监测技术

传统的渗流监测技术本质上属于点式监测，而水工建筑物的渗流问题是一个复杂的具有随机性和不均匀性的空间分布问题，因此，传统的渗流监测技术难以获得水工建筑物渗流状态的整体概念。通过观测温度分布及其变化来监测坝体、坝基渗流状态的热渗流监测技术，为渗流的空间分布监测提供了一种新途径。

热渗流监测技术，又称为温度示踪渗流监测技术，其基本原理是：当坝体和坝基内无渗流水流动时，其温度是连续分布、均匀变化且具有一定规律性的。当有渗流（特别是集中渗流）流经坝体或坝基时，一方面由于渗流水与坝体或坝基介质的温度不同，必然改变坝体或坝基温度状态，温度分布规律性被破坏；另一方面，由于水是良好的热载体，其热传导流量比土体大几倍乃至几十倍，具有很强的吸热效应，必然导致坝体或坝基温度出现异常，特别是在渗流量发生变化时，这种异常将更加明显。据此，将大量具有较高灵敏度的温度传感器埋入堤坝等土石介质的挡蓄水建筑物基础或内部，通过温度观测成果来判断渗流通道和渗透途径。

随着光纤监测技术的发展，特别是分布式光纤技术的进步，通过在水工建筑物及其基础内埋设光缆，可以实现对空间温度场的实时温度采集。分布式光纤测温系统克服了点式温度计测点有限和成本高的缺点，大大提高了发现水工建筑物及其基础集中渗流通道的能力。热渗流监测技术在发现水工建筑物及其基础内部是否存在渗流通道以及确定渗流流径方面，具有直观明确可靠的特点，在定性分析方面具有很大的优越性，具有广阔的应用前景。

六、渗流水质监测

渗流水的透明度测定和水质的化验分析，是了解渗流水源、监测渗流发展状况以及研究确定是否需要采取工程措施的重要参考资料。

（一）渗流水的透明度测定

清洁的水是透明的，而当水中含有悬浮物或胶体化合物时，其透明度便大大降低。水中悬浮物等的含量越大，其透明度越小。

渗水透明度要固定专人进行测定，以避免因视力不同而引起误差。每次测定时的光亮条件应相同，光线的强弱和光线与视线的角度都应尽量一致，并避免阳光直接照射字板。正常情况下，渗流水的透明度测定可每月（或更长时间）测定一次，但是，如果发现渗水浑浊或出现可疑现象时，应立即进行透明度测定。透明度测定的方法可分为现场和室内两种。

1.现场测定

渗流水透明度现场测定的仪器由三部分组成：①长度为150cm的带有刻度的木质或铁质直杆，杆上刻度的单位为1cm，最大刻度120cm，并以圆盘处为零点；②用搪瓷板、木板或铁板制成的厚0.5cm、直径30cm的圆盘；③小铅鱼。直杆顶端系绳索，方便测量时上下提放。

测定时，先将透明度测定仪器慢慢沉入水中直至沿杆往下看不见圆盘为止，记录水面与杆相切处的刻度值；再将仪器慢慢上提至看见圆盘为止，再次记录水面与杆相切处的刻度值；如前后两次记录的刻度相差不超过4cm，则取其平均值作为渗流水的透明度，否则重新进行测定，直到满足要求为止。

2.室内测定

在渗水出水口取得水样后，可按十字法在室内测定渗水的透明度。

室内测定渗水的透明度一般采用透明度测定管，即带有刻度的内径为3cm、长度为50cm或100cm的玻璃管，其下放一白瓷片，瓷片上有宽度为1mm的黑色十字和4个直径为1mm的黑点。

测定时，取出透明度测定管，用毛巾将其底部的白瓷片擦干净；然后将振荡均匀的水样缓慢倒入测定管中，自管口垂直往下观察，直到瓷片上的黑色十字完全消失为止；重复操作两次，如果两次读数的差值小于2cm，则渗水的透明度取两次读数的平均值，否则重复测定至符合要求为止。

（二）渗流水质的化验分析

渗流水质的化验分析可以了解渗流水的化学性质和对坝体、坝基材料有无溶蚀破坏作用，有时为了探明坝基和绕坝渗流的来源，也可在大坝上游相应位置投放颜料、荧光粉或食盐，然后在下游取水样进行分析。

在下游渗流出口处取0.5～1.0L水样，精确分析时取1～2L。用带玻璃瓶塞的广口玻璃瓶装水样，装入水样前先将玻璃瓶及瓶塞洗干净，再用所取渗流水至少冲洗三次。装入水样后，用棉线填满瓶口与瓶塞之间的缝隙，再用蜡进行封闭。最后，在瓶上标明采样地点、日期、时刻、化验分析的项目及目的，并迅速将水样提交化验单位进行分析。

七、环境量监测

环境量监测的目的是了解环境量的变化规律及对水工建筑物变形、渗流和应力应变等的影响。需监测的环境量主要有上下游水位、降水量、气温、水温、波浪、坝前淤积和冰冻等。环境量监测仪器的安装埋设应在水库蓄水前完成。

（一）水位监测

1.监测断面及测点布置

水位监测按《水位观测标准》（GBJ 138—90）的有关规定执行。

上游水位监测站应设置在受泄流和风浪影响小、便于仪器安装埋设和监测的位置，如稳定岸坡处、永久建筑物上，水面平稳、能代表坝前平稳水位的位置。

下游（河道）水位监测站一般布置在受泄流影响小、水流平顺、方便安装仪器设备和进行监测的位置。水位监测断面应同测流断面统一布置。当各泄水口的泄流以分道方式汇入干道时，除了在干道上布置必需的测点外，也可在各分道上布置测点。若下游河道无水，可用河道地下水位代替，地下水位监测的测压管或观测井根据地形和地质情况布置，并尽可能与渗流监测结合。

水位监测的水准基面与水工建筑物的水准基面应一致。

2.水位监测方法

水位监测方法有水尺法、浮子式水位计法、压力式水位计法和超声波水位计法等，根据具体地形和水流条件选用。

（1）水尺法。水位测量基准值的获取需用到水尺，每个水位测点都必须设置水尺，即便采用别的水位观测方法，也应辅以水尺进行观测，并定期比对和校核。水尺要有一定的强度和刚度，温度变形要小，同时耐水性要好，一般由木材、搪瓷或合成材料制作而成。水尺的刻度要求清晰、醒目，刻度分辨率1cm，为方便夜间观测，水尺表面可设荧光涂层。

水尺的安装应尽量避开受回流、涡流、漂浮物以及风浪等影响的区域，还需方便观测人员近身测读水位。水尺法观测水位示意图见图1-17。水尺的测量范围应大于最高和最低水位各0.5m。

水位=水尺尺底高程+水尺读数

图1-17 水尺观测水位示意图

（2）浮子式水位计法。浮子式水位计的观测原理是将绕过水位轮的悬索一端固定在漂浮于水位井内浮子上，另一端连接一个重锤，重锤的作用是控制悬索的张紧和位移。当浮子随着水位的升降而升降时，悬索带动水位轮转动，再由转动部件驱动水位编码器（或记录仪）记录数据。

浮子式水位计结构可靠、测量精度高、便于维护。但必须修建水位测井，水位测井造价高，且在有的地方建水位测井比较困难，因而限制了浮子式水位计的应用。

（二）降水量监测

降水量主要为降雨量。常用的降雨量监测仪器有雨量器、虹吸式和翻斗式雨量计。小型水库较多采用雨量器观测降雨量。

1.雨量器

雨量器由承雨器、储水筒、储水器和器盖等组成，并配有专用量雨杯，量雨杯的总刻度为10.5mm，见图1-18。雨量器上部的漏斗口呈圆形，内径20cm，器口是里直外斜的刀刃形，以防雨水溅湿。量水器下部是储水筒，筒内放有收集雨水用的储水器。

图1-18 雨量器及量雨杯

1—承雨器；2—漏斗；3—储水筒；4—储水器；5—承雪器；6—器盖

2.日记型自记雨量计

日记型自记雨量计需人工更换记录纸，适用于坝址雨量站观测降雨量。按其结构型式可分为两种：

（1）虹吸式自记雨量计。采用浮子式传感器，机械传动，图形记录降雨量，记录的分辨率为0.1mm。主要由承雨器、浮子室、虹吸管、自记钟、记录笔及外壳等组成。

（2）双翻斗式自记雨量计。

采用翻斗式传感器，电量输出，图形记录和同步数字显示降雨量，记录和记数的分辨率为0.1mm或0.2mm。传感器部分由承雨器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗、转换开关及外壳等组成；记录部分由步进图形记录器、计数器和电子传输线路部件等组成。

（三）气温及水温监测

1.测点布置

（1）坝址区附近至少设置一个气温监测点。

（2）一般在重点监测坝段靠近上游坝面的库水中布置测温垂线监测库水温度。若混凝土坝的上游坝面附近设有温度测点时可作为库水温度的测点。

（3）对于坝高30m以下的混凝土坝，可在正常蓄水位以下20cm、1/2水深处以及库底各布置一个温度测点。

（4）对于坝高30m以上的混凝土坝，可在正常蓄水位至死水位以下10cm处的范围内每隔3～5m布置一个测点，再往下则每隔10～15m布置一个测点，必要时也可在正常蓄水位以上适当设置测点。

（5）土石坝的库水温度监测断面可设置在坝前或泄水建筑物进水口前，断面上至少设3条测温垂线。垂线上至少应在水面以下20cm处、1/2水深处和接近库底处布设3个测点。

2.监测方法

常用的温度监测仪器有铜电阻温度计、铂电阻温度计和半导体温度计等。气温监测仪器应放在专门的百叶箱内，百叶箱应依据有关气象观测的规范和标准进行制作。库水温度监测的温度计应牢固固定在测点处，电缆设套管进行保护。