探討水庫大壩安全監測系統建設的幾點思考

李發源 劉義華

【摘要】本文的主要內容是探討某水庫目前運行過程中的具體情況以及面臨的問題，提出安全檢測系統的主要建設內容以及應該注意的問題，還提出將所有運行數據進行統一的歸納和整理，實現自動化收集和處理，并且對于可能發生的一些情況進行實時預警。

【關鍵詞】水庫大壩；安全監測；系統建設；思考

前言

水庫大壩的建設需要投入巨大的資金，發生事故會造成巨大的經濟損失和人員生命財產損失，對于周邊環境的影響也非常大，包括人們的生活以及建筑物，因此，大壩的管理和運營單位必須要實時了解大壩運行狀態，保證其性能和經濟效益。本文作者在學習其他同類型水庫大壩安全監測的方法和經驗后，對某水庫大壩安全監測等進行客觀分析，提出安全監測系統建設的方法和步驟。

1、水庫概況

某水庫位于吉安市長塘鎮毛山村，贛江中游文石水支流。地理位置東徑114°55'，北緯27°11'，距吉安市區12km，壩址以上集水面積18.5km2，水庫正常蓄水位為79.53m（黃海高程），設計洪水位為80.22m（P=2%），校核洪水位為80.58m（P=0.1%），水庫總庫容1545.3萬m3。水庫設計灌溉面積2.1萬畝，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養殖等綜合效益的中型水庫。

2、安全現狀

該水庫在2009-2010年進行過除險加固處理，防洪抗災能力比加固前有了很大提高，但是因為該區域信息化建設比較欠缺，防汛數據的監測能力也比較弱；大壩數據監測不完善，水庫管理人員僅憑經驗進行判斷，沒有非常精確的資料；防汛設施落后，容易出現監測不到位的問題，數據收集不全，不能滿足工作需求，主汛期汛限水位只能控制在78.53m，水庫每年的汛前都要騰空很大的庫容來防汛保安全，水資源不能充分利用。因此，建立完善的水庫數據監測系統是非常有必要的。

3、大壩安全監測系統的重要性

安全監測系統包括校核、改進以及評價安全情況，并且安全是主要目的。其主要是通過監控設備以及現場人員的檢查對大壩的安全狀況進行預估，能夠預測大壩安全情況，避免發生一些安全性事故，同時還能夠進行工程改造，提高工程水平，促進科學化發展。它的建設能夠減少數據周期，還能夠提高觀測效率，降低工程量，同時提高水路的蓄水能力，發揮出其最大的性能和效益，還能對未來設計提供安全數據，對于徹底改變安全性能做出貢獻。監測系統能夠實時反映出大壩安全隱患，還能夠通過大量的數據分析其可能出現的安全問題，及時采取加固措施。對于已經發生的安全事故，數據監測能夠及時確定出發生事故的原因，確定事故方責任，為法庭做出公正的判決提供可靠的依據。由此可見：安全監測系統從表面上來看能夠幫助水庫管理人員及時監測大壩的形態，而更深層的意義在于提高經濟效益，降低工程的建設投入。

4、大壩檢測系統的原理

大壩監測系統主要由安全系統、出口流量系統以及壩址電視監控構成，其通訊協議為TCP/IP，即通用的LonWorks，主要方式是通過分布式控制，監測工作站就是前端用戶訪問和處理數據庫中的數據，現場進行網絡化覆蓋，同時進行自動化的監測系統，中心網絡進行分層式管理；自動化數據包括監測站數據采集、庫區網絡、中控系統；測站層主要有哥哥數據監測點以及控制系統構成；監測中心站主要布局在大壩的右側管理區域內，其包括監測服務器、監測工作站、網絡交換機、打印機以及一切外設軟件組成，所有的數據系統都與大壩監測系統連接起來，以便于中控室對于整個大壩系統的監測和管理，同時將所有信息化數據進行整合處理，保證大壩的正常運營以及資源合理配置。

5、大壩安全監測系統主要內容

監測內容：水庫水位，水壓，滲流，流量，電導率，風力，相對濕度，空氣和水的溫度以及大壩壩體地表位移監測。 項目包括數據記錄儀，水壓計，水位計、鋼筋計、測縫計、沉降儀、傾斜儀，水質探測器，GPS定位系統，數據庫工具，數傳系統，預警系統等。系統大壩安全監測系統建設主要包括8個方面。

一是進行大壩的外層結構的監測，沿壩軸線分別設置3個表面變形觀測斷面、12個表面點以及2個校核基準點；

二是對大壩內側進行變形監測，設置3個基本觀測層面，每個層面分別設置2個監測點，同時設置沉降管m，沉降環布置15個；具體參考表1。

三是對于溢洪道進行監測，因為溢洪道中段挖掘深度較大，兩側高點需要進行監測，泄流槽設置1個監測點，左右側岸邊通常需要設置2個監測點。對于每個監測點都要進行水平和垂直方面的位置變化，同時需要安裝專用的基礎支座，使用全站儀進行監測，沉降量需要通過沉降儀進行觀測，水平方向的偏移量則是使用測斜儀進行觀測；

四是對大壩的滲流要進行壓力監測，同時設置3個觀測的層面，需要鉆12個觀測孔位，需要設置24個壓力計，圍繞大壩周圍需要鉆6個孔位，設置12個滲壓計，大壩滲流在下游壩角處設置三角量水堰1座，同時 需要安裝1臺水壓計，實時監測水壓變化情況；

五是對出庫的水量進行監測，在溢泄道進口段設置計量儀器1套，實時監測這些部分的水量；

六是水庫周圍環境進行檢測，在大壩右側的管理房院子中安裝1臺雨量計進行降雨量的數據監測，將其所有數據與大壩安全數據聯系起來，在大壩右側的管理房頂出分別安裝氣壓計1只和氣溫計1只，對于大壩的大氣壓力和溫度進行監測；

七是在壩址位置設置電視監控系統，在大壩的右側以及輸水洞閘室分別設置1處圖像監測臺，進行實時的圖像監視作用；

八是設置管理房和監控主機房，設置220V50Hz交流穩壓電流，還要配置空調系統和防塵措施，保證各機器平穩運行。

6、某水庫監測系統需要的注意的環節

6.1整理歸納監測數據和資料

資料整理是一項基本工作，通過整理和總結，能夠及時現數據存在的問題，在平時工作中，根據資料和數據的整理能夠及時進行數據分析工作，同時還要附上一些資料審核意見并且裝訂成冊。在整理過程中，必須要保證資料的完整性，以及各類資料是否按照正確的方式進行排列和處理；同時還要保證技術審查的連續性，以及各個數據監測是否銜接緊密，監測區域、點位以及位移坐標是否正常；保證資料的合理性。各個監測數據的單位換算是否正確，數據是否出現遺漏或者缺失的現象，相關圖像是否準確和清晰，同時還要保證工程的性態的一致性，同時對所有監測資料進行詳細的整理和審查，保證其符合相關規定，特別是一些關乎工程安全的數據。

6.2對于監測數據進行分析和處理

原始的監測數據只是一個表面情況，必須要進行深入的分析和總結才能真實反映出大壩的真實情況，同時需要對所有的監控資料和數據進行剖析和處理。主要實施步驟是：

其一需要對監測數據進行采集和處理；

其二是對所有數據資料進行初步處理，然后對原始資料進行可靠性檢查，將可能存在的數據謬誤進行修正，所有的初步處理行為不能對原始數據進行一些改變；

其三是對于監測數據進行物理量的換算處理。監測儀器中的原始監測數據只是一些中間成果，需要對所有儀器的系數、計算方法以及種類、安裝方式等進行合理的換算后才能以實際需要的數據形式呈現出來；

其四主要是通過繪制過程曲線和分布圖等因素 進行一步的定型和分析；

其五是通過一些滲流、變形、應力等真實數據的反應總結出大壩發生物理變形量的數據；其六對檢測數據進行初步分析的基礎上，進行建模處理，然后針對其處于的不同環境下，總結出檢測數值可能存在的一些不足，然后根據物理值與實際值的吻合度，然后進一步修正模型，進行提高模型的準確度，能夠真實反映出大壩的具體情況；

其七綜合考慮其安全狀態，特別是應力、變形和穩定性分析，主要是考慮安全性能。

7、結論

水庫監測系統建成投入使用后，可根據當年該區域的雨情、水情，對于大壩運行進行處理和調節，提高限汛水位，增加汛期興利庫容。同時，在進行水庫的整體調控過程中，使用監測系統，能夠全天候的對大壩的安全情況進行監控，這樣的方式能夠盡量減少大壩管理人員的數量，節約運營費用，并且通過該數據監測系統能夠及時反映出大壩運行情況，選擇最佳的蓄水方案，并將大壩的各項安全指標控制在合理范圍內。

參考文獻：

[1] 李長龍. 南城子水庫大壩安全管理保障信息系統建設探析[J]. 中國水能及電氣化. 2016（07）

[2] 劉雪梅. 淺談水庫安全管理現狀、存在問題及建議[J]. 科技資訊. 2014（22）