设计大坝监测系统

作者：克雷格·休斯

In early 2017, winter storms filled and then overfilled reservoirs in California, USA, leading to the evacuation of hundreds of thousands of citizens near Lake Oroville, California’s second largest manmade lake.

大约160公里的地方，2017年风暴中的帕迪和卡曼奇水库也占据了3月的103％的容量，但水坝没有超过，并且在水道中发行了释放。

由于安装了美国最先进的基于GNSS的最先进的大坝监测系统之一，以及其他仪器改进，东湾市政公用事业区（EBMUD）已采用了该技术监视这些大坝和堤防处的波峰高程随着时间分辨率的改善。在基础架构所有者的工具腰带中，拥有此类数据是一种用于监视关键设施的状况和性能的工具。

设计更好的数据

Ebmud与Sensemetrics咨询Sensemetrics，该公司专门从事位于美国圣地亚哥的网络传感器应用程序。

• 31 Leica GMX901+ GPS传感器
• 四个Leica GM10 GNSS参考站
• 由900 MHz网状收音机组成的无线电网络
• 4 GHz中继器和两个无线电塔
• Leica GNSS蜘蛛和Geomos软件解决方案。

Sensemetrics总裁Cory Baldwin表示，地理系统接收器的使用很重要：“GMX901+s是针对远程监视应用程序的专门构建的，具有不暴露的内置天线，” he says. “它们是我在这里的首选，因为其他供应商实际上没有一个很好的选择来监视这种环境。”

Three of the GNSS reference station receivers are solar powered and one is powered by a 120v AC feed. All are securely fastened inside enclosures installed near the Leica AR20 antennas, which are mounted on concrete pedestals.该网络在很大程度上是自主的，只需要偶尔注意。数据流通过900 MHz和2.4 GHz扩展光谱传播到现有的微波遥测链接到其Oakland总部的EBMUD的业务Intranet，在该链接中，服务器在该服务器上运行了处理GNSS数据和结果所需的Spider和Geomos软件。然后通过Sensemetrics自定义的软件来显示结果。

GMX901+传感器中有五个以及四个地震仪安装在通过光纤电缆连接到微波业务Intranet的pardee坝上。这些仪器不断监视大坝的移动并远程报告。两个GM10参考站安装在Pardee大坝的两侧和两侧，并通过2.4 GHz无线电连接连接到光纤线。

Camanche Reservoir地点从Pardee大坝下游，由一个充满土壤的大水坝和六个堤防组成。Camanche水库主要用于控制下游机构的释放，并维持鲑鱼的流量。储层周围安装了26个GMX901+传感器，这些传感器还连续监视和报告。

基础设施性能的完整图片

加利福尼亚州大坝安全部（DSOD）需要半年度监测调查。新系统提供accurate information more rapidly,reduces staff time spent on monitoring, and is capable of being与全州紧急和地震监测系统有关当他们出现时。经过将近两年的服务后，DSOD监视要求得到了更完整的整体性能。

“ Ebmud的基础设施分布在广阔的地区，覆盖了多个县。”鲍德温说。“In particular, the Pardee and Camanche sites are several hours away from main offices, and the semi-annual surveys [conducted previously] took over a week to complete. This new system provides more accurate data, more or less constantly, and, of course, reduces the time survey crews spend on this task. It’s a big improvement, and it is performing beyond expectations.”

鲍德温说，一个重要的设计目标是与现有和未来监控系统的互连性。潜力automate and improve emergency responses to seismic events是监视网络的主要优势。

Ebmud现在有more survey information immediately与该地区历史上的任何一刻相比，关于结构性能的指尖。通过积极主动和自动化监测系统，Ebmud大大改善了大坝安全监控。

“The GPS system at Pardee Dam now gives us a complete picture of the seasonal deformations due to thermal expansion and contraction of the concrete structure,”says Steven J. Martin, survey supervisor for EBMUD.“With the Camanche Reservoir portion of the GPS monitoring system, we are able to meet DSOD monitoring requirements without long trips out of town by the survey crew and to check for any possible deformations remotely in near real time.”

Automated dam monitoring in action

自动化调查监测计划的最新示例来自美国加利福尼亚州圣巴勃罗大坝上的另一个EBMUD自动大坝监测项目。在2008年和2009年，大坝经过了地震改善，使用水泥深层土壤混合过程，以支撑大坝到基岩的脚趾。自动电动总站系统（AMTS）满足了DSOD的监控要求，自2009年该项目完成以来，该系统每天运行几次。地震后立即检查大坝和水库，以检查开裂或其他明显的损坏，以作为快速地面真相。

After a 4.4 magnitude earthquake in January 2018 on the Hayward fault centred in Berkeley, less than 8 km from the San Pablo dam site, EBMUD geotechnical engineers were able to log in to the AMTS automated monitoring system toreview whether there had been any actual movement or slumping on the dam他们确认没有重大运动。这种能够立即获得信息和触手可及的能力被证明是管理Ebmud的大坝安全的巨大资产。