任務5 土石壩滲流觀測

水庫建成蓄水后，在上下游水頭差的作用下，壩體和壩基會出現(xiàn)滲流。滲流分異常滲流和正常滲流。對于能引起土體滲透破壞或滲流量影響到蓄水興利的，稱為異常滲流；反之，滲水從原有防滲排水設施滲出，其逸出坡降不大于允許值，不會引起土體發(fā)生滲透破壞的，則稱為正常滲流。異常滲流往往會逐漸發(fā)展并對建筑物造成破壞。對于正常滲流，水利工程中是允許的。但是在一定外界條件下，正常滲流有可能轉(zhuǎn)化為異常滲流。所以，對水庫中的滲流現(xiàn)象，必須要有足夠的重視，并進行認真的檢查觀測，從滲流的現(xiàn)象、部位、程度來分析并判斷工程建筑物的運行狀態(tài)，保證水庫安全運用。

《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（SL 551—2012）和《混凝土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（SL 601—2013）對大壩滲流監(jiān)測的一般要求如下。

（1）大壩滲流監(jiān)測各項目應相應配合，并同時觀測大壩上下游水位、降雨量和大氣溫度等環(huán)境因素。

（2）土石壩浸潤線和滲壓的觀測可采用測壓管或滲壓計。使用測壓管觀測，成本低、操作簡便，但存在時間滯后的問題，滯后時間主要與壩料的滲透系數(shù)K有關。若K不小于10^-3cm/s，測壓管觀測的時間滯后影響可以忽略不計；若K不小于10^-5cm/s且不大于10^-4cm/s，則需考慮測壓管滯后時間的影響；若K不大于10^-6cm/s，由于滯后時間的影響比較顯著，故不宜用測壓管進行觀測。

（3）使用滲壓計監(jiān)測滲流壓力時，精度不得低于總量程的5/1000。

（4）采用壓力表量測測壓管水頭時，應估計管口可能產(chǎn)生的最大壓力值，選用量程合適的精密壓力表，保證讀數(shù)在1/3～2/3量程范圍內(nèi)，同時，精度不能低于0.4級。

（5）滲流量通常采用體積法或量水堰進行監(jiān)測。當采用水尺法量測量水堰的堰頂水頭時，精度不得低于1mm；采用量水堰水位計或水位測針量測堰頂水頭時，精度不得低于0.1mm。

一、壩體滲水壓力（浸潤線）觀測

土壩建成蓄水后，由于水頭的作用，壩體內(nèi)必然產(chǎn)生滲流現(xiàn)象。水在壩體內(nèi)從上游滲向下游，形成一個逐漸降落的滲流水面，稱為浸潤面 （屬無壓滲流）。浸潤面在土石壩橫截面上只顯示為一條曲線，通常稱為浸潤線。土壩浸潤面的高低和變化，與土壩的安全穩(wěn)定有密切關系。土壩設計中先需根據(jù)土石壩斷面尺寸、上下游水位以及土料的物理力學指標，計算確定浸潤線的位置，然后進行壩坡穩(wěn)定分析計算。由于設計采用各項指標與實際情況不可能完全符合設計要求等，因此，土壩設計運用時的浸潤線位置往往與設計計算的位置有所不同。如果實際形成的浸潤線比設計計算的浸潤線高，就降低了壩坡的穩(wěn)定性，甚至可能造成滑坡失穩(wěn)的事故。為此，觀測掌握壩體浸潤線的位置和變化，以判斷土石壩在運行期間的滲流是否正常和壩坡是否安全穩(wěn)定，是監(jiān)視土石壩安全運用的重要手段，一般大中型土壩水庫都必須予以重視，認真進行。

常用的壩體滲壓監(jiān)測儀器有測壓管和滲壓計，應根據(jù)監(jiān)測目的、壩料透水性、滲流場特征以及埋設條件等選用。

（1）上下游水位差小于20m的壩、滲透系數(shù)K不小于10^-4cm/s的土中、滲流壓力變幅小或防滲體需監(jiān)視裂縫的部位，宜采用測壓管。

（2）上下游水位差大于20m的壩、滲透系數(shù)K小于10^-4cm/s的土中、非穩(wěn)定滲流的監(jiān)測以及鋪蓋或斜墻底部接觸面等不適宜埋設測壓管的部位，宜采用滲壓計觀測，其量程應與測點實際可能出現(xiàn)的滲壓相適應。

（一）測點布置

土壩浸潤線觀測的測點應根據(jù)水庫的重要性和規(guī)模大小、土壩類型、斷面型式、壩基地質(zhì)情況以及防滲、排水結構等進行布置。一般選擇有代表性、能反映主要滲流情況以及預計有可能出現(xiàn)異常滲流的橫斷面，作為浸潤線觀測斷面。例如選擇最大壩高、老河床、合龍段以及地質(zhì)情況復雜的橫斷面。在設計時進行浸潤線計算的斷面，最好也作為觀測斷面，以便與設計進行比較。橫斷面間距一般為100～200m，如果壩體較長、斷面情況大體相同，可以適當增大間距。對于一般大型和重要的中型水庫，浸潤線觀測斷面不少于3個，一般中型水庫應不少于2個。

每個橫斷面內(nèi)測點的數(shù)量和位置，以能使觀測成果如實地反映出斷面內(nèi)浸潤線的幾何形狀及其變化，并能描繪出壩體各組成部位如防滲排水體、反濾層等處的滲流狀況。要求每個橫斷面內(nèi)的測壓管數(shù)量不少于3根。

（1）具有反濾壩址的均質(zhì)土壩，在上游壩肩和反濾壩址上游各布置一根測壓管，其間根據(jù)具體情況布置一根或數(shù)根測壓管，見圖1-6。

圖1-6 均質(zhì)土壩 （有反濾壩趾）測壓管布置示意圖

1—測壓管；2—進水管段；3—浸潤線；4—反濾壩趾

（2）具有水平反濾層的均質(zhì)土壩，在上游壩肩以及水平反濾層的起點處各布置一根測壓管，其間視情況而定。也可在水平反濾層上增設一根測壓管，見圖1-7。

圖1-7 均質(zhì)土壩 （有水平反濾層）測壓管布置示意圖

1—測壓管；2—進水管段；3—浸潤線；4—水平反濾層

（3）對于塑性心墻，如心墻較寬，可在心墻布置2～3根測壓管，在下游透水料緊靠心墻外和反濾層壩址上游端各埋設一根測壓管，見圖1-8。

圖1-8 寬心墻壩測壓管布置示意圖

1—測壓管；2—進水管段；3—浸潤線；4—反濾壩趾；5—寬心墻

如心墻較窄，可在心墻上下游和反濾壩址上游端各布置一根測壓管，其間根據(jù)具體情況布置，見圖1-9。

圖1-9 窄心墻壩測壓管布置示意圖

1—測壓管；2—進水管段；3—浸潤線；4—反濾壩趾；5—心墻

（4）對于塑性斜墻壩.在緊靠斜墻下游埋設一根測壓管，反濾壩址上游端埋設一根測壓管，其間距視具體情況布置。緊靠斜墻的測壓管，為了不破壞斜墻的防滲性能并便于觀測，通常采用有水平管段的L形測壓管。水平管段略傾斜，進水管端稍低，坡度在5%左右，以避免氣塞現(xiàn)象。水平管段的坡度還應考慮壩基的沉陷，防止形成倒坡，見圖1-10。

圖1-10 斜墻壩測壓管布置示意圖

1—測壓管；2—進水管段；3—浸潤線；4—反濾壩趾；5—斜墻

（5）其他壩型的測壓管布置，可考慮上述原則進行。不論何種壩型及布置方式，每一個橫斷面內(nèi)的測壓管數(shù)目，應不少于 3根。并應布置在橫斷面的中部的下游部分。必要時，還應在反濾設備的下游安設一根。需要在壩的上游壩坡部分埋設測壓管時，盡可能布置在最高洪水位以上，如必須埋設在最高水位以下時，需注意當庫水位上升即將淹沒管口前，用水泥砂漿將管口封堵上。

（6）面板堆石壩近年來是我國推廣應用的一種壩型。由于面板是采用混凝土或瀝青混凝土等基本上不透水的材料構成；而且面板的厚度較薄 （1m左右），因此面板內(nèi)不存在觀測浸潤線的任務。此種壩型堆石體內(nèi)浸潤線的位置很低，等勢線近于垂線，因此也只需在每條垂線設一個測點。另外，這種壩型的主要問題是面板開裂，產(chǎn)生集中滲流而沖刷面板下的墊層。因此，還應在墊層內(nèi)設置測點，以監(jiān)測面板的開裂。

（二）觀測方法

1.測壓管法

測壓管由透水管和導管組成，材料常用金屬管或塑料管。測壓管示意圖見圖1-11。測壓管的種類較多，有單管式、雙管式和U形管式等，其中單管式應用最廣。

圖1-11 測壓管示意圖

測壓管根據(jù)設計要求鉆孔埋設。鉆孔孔徑一般為100～150mm，測壓管管徑一般為50mm。單管式測壓管的透水管段結構應能保證滲透水順利進入管內(nèi)，同時測點處又不致發(fā)生滲透變形，因此通常由反濾層和插入反濾層的透水管組成。透水管長約2m，在下部約0.5～1m長度的管壁上鉆有直徑為5～6mm的梅花狀分布的小孔，因此，透水管俗稱花管。為便于滲流進入測壓管并防止透水管堵塞，在透水管外壁包裹過濾材料，并在透水管底部和四周填充經(jīng)篩分并沖洗干凈的粒徑為6～8mm的砂卵石形成反濾層。反濾層以上用膨脹土泥球封孔，泥球應由直徑5～10mm的不同粒徑組成，應風干，不宜日曬或烘烤。封孔厚度不宜小于4.0m。測壓管封孔回填完成后，應向孔內(nèi)注水進行靈敏度試驗。

導管管徑與透水管管徑相同，連接在透水管上面，一直引出到預定的便于觀測的孔口部位。

2.滲壓計法

滲壓計又稱孔隙水壓力計，一般埋設在觀測對象內(nèi)部，通過觀測測點處的滲透壓力來確定測點的滲壓水頭。目前使用較多的是差動電阻式滲壓計和弦式滲壓計。

（三）測壓管水位的觀測方法

觀測測壓管水位的儀器很多，目前常用的有測深鐘、電測水位計和遙測水位器等。

1.測深鐘

測深鐘構造最為簡單，中小型水庫都可進行自制。最簡單的形式為上端封閉、下端開敞的一段金屬管，長度為 30～50mm，好像一個倒置的杯子。上端系以吊索，見圖1-12。吊索最好采用皮尺或測繩，其零點應置于測深鐘的下口。

觀測時，用吊索將測深鐘慢慢放入測壓管中，當測深鐘下口接觸管中水面時，將發(fā)出空筒擊水的 “嘭”聲，即應停止下送。再將吊索稍為提上放下，使測深鐘脫離水面又接觸水面，發(fā)出 “嘭、嘭”的聲音。即可根據(jù)管口所在的吊索讀數(shù)分劃，測讀出管口至水面的高度，計算出管內(nèi)水位高程。

測壓管水位高程=管口高程-管口至水面高度

用測深鐘觀測，一般要求測讀兩次，其差值應不大于 2cm。

測壓管管口高程，在施工期和初蓄期應每隔3～6個月校測1次；運行期每2年至少校測1次，疑有變化時隨時校測。

2.電測水位計

電測水位計是利用水能導電或者利用水的浮力將導電的浮子托起接通電路的原理制成的。各單位自行制作的電測水位器形式很多，一般有測頭、指示器和吊尺組成。測頭可用鋼質(zhì)或鐵質(zhì)的圓柱筒，中間安裝電極。利用水導電的測頭安裝有兩個電極見圖1-13（a）。也可只安裝一個電極，而利用金屬測壓管作為一個電極，見圖1-13（b）。

圖1-12 測深鐘示意圖（單位：mm）

1—吊索；2—測深鐘

圖1-13 測頭構造示意圖

1—電線；2—隔電板；3—電極；4—金屬短棒；5—電線頭

電測水位計的指示器可采用電表、燈泡、蜂鳴器等。指示器與測頭電極用導線連接。

測頭掛接在吊尺上，吊尺可用鋼尺。連接時應使鋼尺零點正好在電極入水構通電路處，或者用厚鋼尺掛接，再加自鋼尺零點至電極頭的修正值。

觀測時，用鋼尺將測頭慢慢放入測壓管內(nèi)，至指示器得到反映后，測讀測壓管管口的讀數(shù)，然后計算管內(nèi)水面高程。

測壓管水位高程=管口高程-管口至水面距離-測頭入水引起水面升高值

測頭入水引起水面升高值可事先試驗求得。

用電測水位計觀測測壓管水位每次需測讀兩次，兩次讀數(shù)的差值，對大型水庫要求不大于 1cm，對中型水庫要求不大于 2cm。

3.遙測水位器

在大型水庫測壓管水位低于管口較深，測壓管數(shù)目較多，測次頻繁，采用遙測水位器觀測管中水位可大大節(jié)省人力，而且精度高，效果好。適用于測壓管管徑不少于50mm，且安裝比較順直的情況。其原理主要是采用測壓管中的水位升降，由浮子帶力傳動輪和滾筒，觀測時，通過一系列電路帶動滾筒一側的棘輪，追蹤量測滾筒的轉(zhuǎn)動量，并反映到室內(nèi)儀表，即可讀出管中水位。

上述各種觀測方法表明，測讀測壓管水位高程都要以管口高程作為依據(jù)，因此，管內(nèi)水位高程觀測是否正確，不僅取決于觀測方法的精度，同時也取決于管口高程是否可靠。

為此，要求定期對測壓管管口高程進行校測。在土石壩運用初期，應每月校測一次，以后可逐漸減少，但每年至少一次。測頭吊索上的距離刻度標志也要定期進行率定。

二、壩基滲水壓力觀測

壩基滲水壓力觀測一般是在壩基內(nèi)埋設測壓管或滲壓計。測點的布設應根據(jù)地基土層情況、防滲設施的結構和排水設備形式以及可能發(fā)生滲透變形的部位等而定，一般要求如下。

（1）監(jiān)測斷面選擇主要取決于地層結構、地質(zhì)構造情況，斷面數(shù)一般不少于3個。滲壓測點應沿滲流方向布置，每個觀測斷面不少于 3個。

（2）測點一般設在強透水層中。如是雙層地基 （表面是相對弱透水層，下層是強透水層）或多層地基，應在強透水層中布置測點，但在靠近下游壩趾及出口附近的相對弱透水層也要適當布置部分測點。

（3）防滲和排水設備的上下游都要安設測點，以了解防滲排水設施的效果。

（4）為掌握滲流出逸坡降及承壓水作用情況，需在壩趾下游一定范圍內(nèi)布置若干測點。

（5）已經(jīng)發(fā)生滲流變形的地方應在其四周臨時增設測壓管進行觀測。在采取工程措施進行處理后，應保留一部分測點繼續(xù)監(jiān)測，以評價處理措施的效能。

壩基滲水壓力的觀測儀器和觀測方法與壩體滲水壓力觀測一樣。但當接觸面處的測點選用測壓管時，其透水段和回填反濾料的長度宜小于1.0m。

三、繞壩滲流觀測

水庫蓄水后，滲流繞過兩岸壩頭從下游岸坡流出，稱為繞壩滲流。土石壩與混凝土或砌石等建筑物連接的接觸面也有繞流發(fā)生。在一般情況下，繞流是一種正常現(xiàn)象。但如果土石壩與岸坡連接不好，或岸坡過陡產(chǎn)生裂縫，或岸坡中有強透水間層，就有可能發(fā)生集中滲流造成滲流變形，影響壩體安全，因此，需要進行繞壩滲流觀測，以了解壩頭與岸坡以及混凝土或砌石建筑物接觸處的滲流變化情況，判明這些部位的防滲與排水效果。

繞壩滲流觀測的原理和方法與壩體、壩基滲流觀測相同，一般采用測壓管或滲壓計進行觀測，測壓管和滲壓計應埋設于死水位或筑壩前的地下水位之下。繞壩滲流的一般規(guī)定如下。

（1）繞壩滲流監(jiān)測包括兩岸壩端及部分山體、土石壩與岸坡或混凝土建筑物接觸面以及防滲齒墻或灌漿帷幕與壩體或兩岸結合部等關鍵部位。繞壩滲流監(jiān)測的測點應根據(jù)樞紐布置、河谷地形、滲控措施和壩肩巖土體的滲透特性進行布置。

（2）繞壩監(jiān)測斷面宜沿著滲流方向或滲流較集中的透水層（帶）布置，數(shù)量一般2～3個，每個監(jiān)測斷面上布設3～4條觀測鉛直線（含滲流出口）。

（3）土工建筑物與剛性建筑物接合部的繞滲觀測，應在對滲流起控制作用的接觸輪廓線處設置觀測鉛直線，沿接觸面不同高程布設觀測點。

（4）岸坡防滲齒槽和灌漿帷幕的上下游側應各設1個觀測點。

四、滲流量觀測

（一）目的與要求

水庫的擋水建筑物蓄水運用后，必然產(chǎn)生滲流現(xiàn)象。在滲流處于穩(wěn)定狀態(tài)時，其滲流量將與水頭的大小保持穩(wěn)定的相應變化，滲流量在同樣水頭情況下的顯著增加和減少，都意味著滲流穩(wěn)定的破壞。滲流量的顯著增加，有可能在壩體或壩基發(fā)生管涌或集中滲流通道；滲流量的顯著減少，則可能是在排水體堵塞的反映。在正常條件下，隨著壩前泥沙淤積，同一水位情況下的滲流量將會逐年緩降。

因此，進行滲流量觀測，對于判斷滲流是否穩(wěn)定，掌握防滲和排水設施工作是否正常，具有很重要的意義，是保證水庫安全運用的重要觀測項目之一。

滲流量觀測，根據(jù)壩型和水庫具體條件不同，其方法也不一樣。對土石壩來說，通常是將壩體排水設備的滲水集中引出，量測其單位時間的水量。對有壩基排水設備，如排水溝、減壓井等的水庫，也應將壩基排水設備的排水量進行觀測。有的水庫土石壩壩體和壩基滲流量很難分清，可在壩下游設集水溝，觀測總的滲流量變化，也能據(jù)以判斷滲流穩(wěn)定是否遭受破壞。對混凝土石壩和砌石壩，可以在壩下游設集水溝觀測總滲流量，也可在壩體或壩基排水集水井觀測排水量。

滲流量觀測必須與上游、下游水位以及其他滲透觀測項目配合進行。土石壩滲流量觀測要與浸潤線觀測、壩基滲水壓力觀測同時進行。混凝土石壩和砌石壩，則應與揚壓力觀測同時進行。根據(jù)需要，還應定期對滲流水進行透明度觀測和化學分析。

（二）觀測方法和設備

觀測總滲流量通常應在壩下游能匯集滲流水的地方，設置集水溝，在集水溝出口處觀測。

當滲流水可以分區(qū)攔截時，可在壩下游分區(qū)設集水溝進行觀測，并將分區(qū)集水溝匯集至總集水溝，同時觀測其總滲流量。

集水溝和量水設備應設置在不受泄水建筑物泄水影響和不受壩面及兩岸排泄雨水影響的地方，并應結合地形盡量使其平直整齊，便于觀測。圖1-14為某土壩水庫滲流量觀測設備布置圖。觀測滲流量的方法，根據(jù)滲流量的大小和匯集條件，一般可選用容積法、量水堰法和測流速法。

圖1-14 土壩滲流量觀測設備布置

1—土壩壩體；2—壩頂；3—集水溝；4—量水堰

1.容積法

容積法適用于滲流量小于 1L/s或滲流水無法長期匯集排泄的地方。觀測時需進行計時，當計時開始時，將滲流水全部引入容器內(nèi)，計時結束時停止。量出容器內(nèi)的水量，已知記取的時間，即可計算滲流量。

2.量水堰法

量水堰法適用于滲流量為 1～300L/s范圍內(nèi)的情況。量水堰法就是在集水溝或排水溝的直線段上安裝量水堰，用水尺量測堰前水位，根據(jù)堰頂高程計算出堰上水頭H，再由H按量水堰流量公式計算滲流量。安裝量水堰時，使堰壁直立，且與水流方向垂直。堰板采用鋼板或鋼筋混凝土板，堰口做成向下游傾斜45°的薄片狀。堰口水流形態(tài)為自由式，測讀堰上水頭的水尺應設在堰板上游3倍以上堰口水頭處。

量水堰按過水斷面形狀分為三角堰、梯形堰和矩形堰三種形式。

（1）三角堰。三角堰缺口為一等腰三角形，一般采用底角為直角，見圖1-15。三角堰適用于滲流量小于 100L/s的情況，堰上水深一般不超過 0.35m，最小不宜小于 0.05m。

（2）梯形堰。梯形堰過水斷面為一梯形，邊坡常用 1：0.25，見圖1-16。堰口應嚴格保持水平，底寬b不宜大于 3倍堰上水頭，最大過水深一般不宜超過 0.3m。適用于滲流量在 10～300L/s的情況。

（3）矩形堰。矩形堰分為有側收縮和無側收縮。矩形堰適用于滲流量大于50L/s的情況。矩形堰堰口應嚴格保持水平，堰口寬度一般為2～5倍堰上水頭，最小水頭應大于0.25m，最大應不超過2.0m。

3.測流速法

當滲流量大于300L/s或受落差限制不能設量水堰，且能將滲水匯集到比較規(guī)則平直的集水溝時，可采用流速儀或浮標等觀測滲水流速v，然后測出集水溝水深和寬度，求得過水斷面面積A，按公式Q=vA即可計算滲流量。

圖1-15 三角堰示意圖

圖1-16 梯形量水堰示意圖

五、熱滲流監(jiān)測技術

傳統(tǒng)的滲流監(jiān)測技術本質(zhì)上屬于點式監(jiān)測，而水工建筑物的滲流問題是一個復雜的具有隨機性和不均勻性的空間分布問題，因此，傳統(tǒng)的滲流監(jiān)測技術難以獲得水工建筑物滲流狀態(tài)的整體概念。通過觀測溫度分布及其變化來監(jiān)測壩體、壩基滲流狀態(tài)的熱滲流監(jiān)測技術，為滲流的空間分布監(jiān)測提供了一種新途徑。

熱滲流監(jiān)測技術，又稱為溫度示蹤滲流監(jiān)測技術，其基本原理是：當壩體和壩基內(nèi)無滲流水流動時，其溫度是連續(xù)分布、均勻變化且具有一定規(guī)律性的。當有滲流（特別是集中滲流）流經(jīng)壩體或壩基時，一方面由于滲流水與壩體或壩基介質(zhì)的溫度不同，必然改變壩體或壩基溫度狀態(tài)，溫度分布規(guī)律性被破壞；另一方面，由于水是良好的熱載體，其熱傳導流量比土體大幾倍乃至幾十倍，具有很強的吸熱效應，必然導致壩體或壩基溫度出現(xiàn)異常，特別是在滲流量發(fā)生變化時，這種異常將更加明顯。據(jù)此，將大量具有較高靈敏度的溫度傳感器埋入堤壩等土石介質(zhì)的擋蓄水建筑物基礎或內(nèi)部，通過溫度觀測成果來判斷滲流通道和滲透途徑。

隨著光纖監(jiān)測技術的發(fā)展，特別是分布式光纖技術的進步，通過在水工建筑物及其基礎內(nèi)埋設光纜，可以實現(xiàn)對空間溫度場的實時溫度采集。分布式光纖測溫系統(tǒng)克服了點式溫度計測點有限和成本高的缺點，大大提高了發(fā)現(xiàn)水工建筑物及其基礎集中滲流通道的能力。熱滲流監(jiān)測技術在發(fā)現(xiàn)水工建筑物及其基礎內(nèi)部是否存在滲流通道以及確定滲流流徑方面，具有直觀明確可靠的特點，在定性分析方面具有很大的優(yōu)越性，具有廣闊的應用前景。

六、滲流水質(zhì)監(jiān)測

滲流水的透明度測定和水質(zhì)的化驗分析，是了解滲流水源、監(jiān)測滲流發(fā)展狀況以及研究確定是否需要采取工程措施的重要參考資料。

（一）滲流水的透明度測定

清潔的水是透明的，而當水中含有懸浮物或膠體化合物時，其透明度便大大降低。水中懸浮物等的含量越大，其透明度越小。

滲水透明度要固定專人進行測定，以避免因視力不同而引起誤差。每次測定時的光亮條件應相同，光線的強弱和光線與視線的角度都應盡量一致，并避免陽光直接照射字板。正常情況下，滲流水的透明度測定可每月（或更長時間）測定一次，但是，如果發(fā)現(xiàn)滲水渾濁或出現(xiàn)可疑現(xiàn)象時，應立即進行透明度測定。透明度測定的方法可分為現(xiàn)場和室內(nèi)兩種。

1.現(xiàn)場測定

滲流水透明度現(xiàn)場測定的儀器由三部分組成：①長度為150cm的帶有刻度的木質(zhì)或鐵質(zhì)直桿，桿上刻度的單位為1cm，最大刻度120cm，并以圓盤處為零點；②用搪瓷板、木板或鐵板制成的厚0.5cm、直徑30cm的圓盤；③小鉛魚。直桿頂端系繩索，方便測量時上下提放。

測定時，先將透明度測定儀器慢慢沉入水中直至沿桿往下看不見圓盤為止，記錄水面與桿相切處的刻度值；再將儀器慢慢上提至看見圓盤為止，再次記錄水面與桿相切處的刻度值；如前后兩次記錄的刻度相差不超過4cm，則取其平均值作為滲流水的透明度，否則重新進行測定，直到滿足要求為止。

2.室內(nèi)測定

在滲水出水口取得水樣后，可按十字法在室內(nèi)測定滲水的透明度。

室內(nèi)測定滲水的透明度一般采用透明度測定管，即帶有刻度的內(nèi)徑為3cm、長度為50cm或100cm的玻璃管，其下放一白瓷片，瓷片上有寬度為1mm的黑色十字和4個直徑為1mm的黑點。

測定時，取出透明度測定管，用毛巾將其底部的白瓷片擦干凈；然后將振蕩均勻的水樣緩慢倒入測定管中，自管口垂直往下觀察，直到瓷片上的黑色十字完全消失為止；重復操作兩次，如果兩次讀數(shù)的差值小于2cm，則滲水的透明度取兩次讀數(shù)的平均值，否則重復測定至符合要求為止。

（二）滲流水質(zhì)的化驗分析

滲流水質(zhì)的化驗分析可以了解滲流水的化學性質(zhì)和對壩體、壩基材料有無溶蝕破壞作用，有時為了探明壩基和繞壩滲流的來源，也可在大壩上游相應位置投放顏料、熒光粉或食鹽，然后在下游取水樣進行分析。

在下游滲流出口處取0.5～1.0L水樣，精確分析時取1～2L。用帶玻璃瓶塞的廣口玻璃瓶裝水樣，裝入水樣前先將玻璃瓶及瓶塞洗干凈，再用所取滲流水至少沖洗三次。裝入水樣后，用棉線填滿瓶口與瓶塞之間的縫隙，再用蠟進行封閉。最后，在瓶上標明采樣地點、日期、時刻、化驗分析的項目及目的，并迅速將水樣提交化驗單位進行分析。

七、環(huán)境量監(jiān)測

環(huán)境量監(jiān)測的目的是了解環(huán)境量的變化規(guī)律及對水工建筑物變形、滲流和應力應變等的影響。需監(jiān)測的環(huán)境量主要有上下游水位、降水量、氣溫、水溫、波浪、壩前淤積和冰凍等。環(huán)境量監(jiān)測儀器的安裝埋設應在水庫蓄水前完成。

（一）水位監(jiān)測

1.監(jiān)測斷面及測點布置

水位監(jiān)測按《水位觀測標準》（GBJ 138—90）的有關規(guī)定執(zhí)行。

上游水位監(jiān)測站應設置在受泄流和風浪影響小、便于儀器安裝埋設和監(jiān)測的位置，如穩(wěn)定岸坡處、永久建筑物上，水面平穩(wěn)、能代表壩前平穩(wěn)水位的位置。

下游（河道）水位監(jiān)測站一般布置在受泄流影響小、水流平順、方便安裝儀器設備和進行監(jiān)測的位置。水位監(jiān)測斷面應同測流斷面統(tǒng)一布置。當各泄水口的泄流以分道方式匯入干道時，除了在干道上布置必需的測點外，也可在各分道上布置測點。若下游河道無水，可用河道地下水位代替，地下水位監(jiān)測的測壓管或觀測井根據(jù)地形和地質(zhì)情況布置，并盡可能與滲流監(jiān)測結合。

水位監(jiān)測的水準基面與水工建筑物的水準基面應一致。

2.水位監(jiān)測方法

水位監(jiān)測方法有水尺法、浮子式水位計法、壓力式水位計法和超聲波水位計法等，根據(jù)具體地形和水流條件選用。

（1）水尺法。水位測量基準值的獲取需用到水尺，每個水位測點都必須設置水尺，即便采用別的水位觀測方法，也應輔以水尺進行觀測，并定期比對和校核。水尺要有一定的強度和剛度，溫度變形要小，同時耐水性要好，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，為方便夜間觀測，水尺表面可設熒光涂層。

水尺的安裝應盡量避開受回流、渦流、漂浮物以及風浪等影響的區(qū)域，還需方便觀測人員近身測讀水位。水尺法觀測水位示意圖見圖1-17。水尺的測量范圍應大于最高和最低水位各0.5m。

水位=水尺尺底高程+水尺讀數(shù)

圖1-17 水尺觀測水位示意圖

（2）浮子式水位計法。浮子式水位計的觀測原理是將繞過水位輪的懸索一端固定在漂浮于水位井內(nèi)浮子上，另一端連接一個重錘，重錘的作用是控制懸索的張緊和位移。當浮子隨著水位的升降而升降時，懸索帶動水位輪轉(zhuǎn)動，再由轉(zhuǎn)動部件驅(qū)動水位編碼器（或記錄儀）記錄數(shù)據(jù)。

浮子式水位計結構可靠、測量精度高、便于維護。但必須修建水位測井，水位測井造價高，且在有的地方建水位測井比較困難，因而限制了浮子式水位計的應用。

（二）降水量監(jiān)測

降水量主要為降雨量。常用的降雨量監(jiān)測儀器有雨量器、虹吸式和翻斗式雨量計。小型水庫較多采用雨量器觀測降雨量。

1.雨量器

雨量器由承雨器、儲水筒、儲水器和器蓋等組成，并配有專用量雨杯，量雨杯的總刻度為10.5mm，見圖1-18。雨量器上部的漏斗口呈圓形，內(nèi)徑20cm，器口是里直外斜的刀刃形，以防雨水濺濕。量水器下部是儲水筒，筒內(nèi)放有收集雨水用的儲水器。

圖1-18 雨量器及量雨杯

1—承雨器；2—漏斗；3—儲水筒；4—儲水器；5—承雪器；6—器蓋

2.日記型自記雨量計

日記型自記雨量計需人工更換記錄紙，適用于壩址雨量站觀測降雨量。按其結構型式可分為兩種：

（1）虹吸式自記雨量計。采用浮子式傳感器，機械傳動，圖形記錄降雨量，記錄的分辨率為0.1mm。主要由承雨器、浮子室、虹吸管、自記鐘、記錄筆及外殼等組成。

（2）雙翻斗式自記雨量計。

采用翻斗式傳感器，電量輸出，圖形記錄和同步數(shù)字顯示降雨量，記錄和記數(shù)的分辨率為0.1mm或0.2mm。傳感器部分由承雨器、上翻斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗、轉(zhuǎn)換開關及外殼等組成；記錄部分由步進圖形記錄器、計數(shù)器和電子傳輸線路部件等組成。

（三）氣溫及水溫監(jiān)測

1.測點布置

（1）壩址區(qū)附近至少設置一個氣溫監(jiān)測點。

（2）一般在重點監(jiān)測壩段靠近上游壩面的庫水中布置測溫垂線監(jiān)測庫水溫度。若混凝土壩的上游壩面附近設有溫度測點時可作為庫水溫度的測點。

（3）對于壩高30m以下的混凝土壩，可在正常蓄水位以下20cm、1/2水深處以及庫底各布置一個溫度測點。

（4）對于壩高30m以上的混凝土壩，可在正常蓄水位至死水位以下10cm處的范圍內(nèi)每隔3～5m布置一個測點，再往下則每隔10～15m布置一個測點，必要時也可在正常蓄水位以上適當設置測點。

（5）土石壩的庫水溫度監(jiān)測斷面可設置在壩前或泄水建筑物進水口前，斷面上至少設3條測溫垂線。垂線上至少應在水面以下20cm處、1/2水深處和接近庫底處布設3個測點。

2.監(jiān)測方法

常用的溫度監(jiān)測儀器有銅電阻溫度計、鉑電阻溫度計和半導體溫度計等。氣溫監(jiān)測儀器應放在專門的百葉箱內(nèi)，百葉箱應依據(jù)有關氣象觀測的規(guī)范和標準進行制作。庫水溫度監(jiān)測的溫度計應牢固固定在測點處，電纜設套管進行保護。