探究自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的有效運(yùn)用

王川 伊犁州南岸干渠灌區(qū)管理處

在我國(guó)，農(nóng)業(yè)是第一產(chǎn)業(yè)。雖然城市化發(fā)展已經(jīng)被提上了日程，但是由于我國(guó)農(nóng)民的基數(shù)比較大，截止2017年，我國(guó)農(nóng)村人口占比為41.48%，在這些人口當(dāng)中大多數(shù)都是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)為主要的生活來(lái)源。但是我國(guó)的水資源分布情況與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)之間存在著矛盾，為了滿足不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的需求，建立起水庫(kù)大壩是十分有必要的，它具有蓄水的功能，在降水或者出現(xiàn)洪澇的時(shí)候可以將水集中儲(chǔ)存起來(lái)，在干旱的季節(jié)則可以將這些水資源放出供人們使用。做好對(duì)水庫(kù)大壩的安全管理關(guān)系到地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，而自動(dòng)化技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)安全管理的重要手段。

1.自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中運(yùn)用的必要性

1.1 我國(guó)水庫(kù)大壩的使用現(xiàn)狀

從整體上來(lái)說(shuō)，我國(guó)的水資源分布范圍并不均勻，一些地區(qū)容易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害、而在一些地區(qū)則容易出現(xiàn)干旱的問(wèn)題。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的有效分布成為了當(dāng)前需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，而水庫(kù)大壩的建設(shè)和使用就是解決這一問(wèn)題的重要措施，目前我國(guó)已經(jīng)建成的水庫(kù)大壩超過(guò)10萬(wàn)座，但是這其中有很多水庫(kù)大壩的使用時(shí)間都比較長(zhǎng)，它們是在70年代以前建成的，在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中容易出現(xiàn)各種安全問(wèn)題。

2017年，在水庫(kù)大壩安全國(guó)際研討會(huì)當(dāng)中，有學(xué)者指出，我國(guó)是世界上水庫(kù)大壩數(shù)量最多的國(guó)家，做好對(duì)水庫(kù)大壩安全風(fēng)險(xiǎn)的防控與管理是十分有必要的。在查閱相關(guān)資料之后了解到，我國(guó)的水庫(kù)大壩當(dāng)中有一些存在質(zhì)量安全，其中主要問(wèn)題就是防洪能力差。這些存在質(zhì)量安全的水庫(kù)大壩當(dāng)中，大型水庫(kù)的比例超過(guò)了30%。統(tǒng)計(jì)顯示，近年來(lái)的報(bào)道當(dāng)中，水庫(kù)大壩安全問(wèn)題的報(bào)道數(shù)量超過(guò)了3000例，這其中大多數(shù)都是小型和中型的水庫(kù)。在這樣的情況下，做好對(duì)水庫(kù)大壩的安全管理勢(shì)在必行。

1.2 自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理當(dāng)中的作用

通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，工作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就可以隨時(shí)了解水庫(kù)大壩的實(shí)際情況，了解水庫(kù)大壩在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中存在的安全問(wèn)題。在這個(gè)基礎(chǔ)上，專業(yè)的工程人員還可以利用自動(dòng)化技術(shù)所收集到的信息做好對(duì)水庫(kù)大壩的分析，以此來(lái)作為對(duì)大壩制定管理和維護(hù)方案的理論依據(jù)。通過(guò)這種方式，不僅可以確保水庫(kù)大壩的使用安全、避免造成更為嚴(yán)重的問(wèn)題，同時(shí)也可以使水庫(kù)大壩充分發(fā)揮效益、減少對(duì)工程的資金投入。實(shí)踐證明，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用還可以提高安全監(jiān)測(cè)的有效性，提前做好洪水的應(yīng)對(duì)工作，提高資源優(yōu)化調(diào)配的效果。這樣一來(lái)，就可以減少地區(qū)自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2.水庫(kù)大壩自動(dòng)化安全管理遵循的原則

2.1 實(shí)時(shí)性原則

在對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行自動(dòng)化安全管理的過(guò)程中，需要對(duì)較為廣闊的范圍進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)的過(guò)程當(dāng)中還需要分階段的進(jìn)行。在通過(guò)相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備完成監(jiān)測(cè)信息的搜集之后，自動(dòng)化系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信息的實(shí)時(shí)分析，尤其是對(duì)水庫(kù)大壩實(shí)時(shí)水流量進(jìn)行分析，以此來(lái)確定科學(xué)的管理方案。在這個(gè)過(guò)程中，提高管理的水平和質(zhì)量是十分有必要的，這就需要確保信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.2 可靠性原則

在安全管理的過(guò)程當(dāng)中，無(wú)論是在信息的搜集過(guò)程還是分析過(guò)程，都需要堅(jiān)持可靠性的原則。相關(guān)的工作人員需要具備較強(qiáng)的管理技能和管理經(jīng)驗(yàn)，所使用的自動(dòng)化技術(shù)也需要不斷進(jìn)行完善，這樣才能更好地應(yīng)對(duì)水庫(kù)大壩所處的惡劣的自然環(huán)境。在管理的過(guò)程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)存在各種問(wèn)題和突發(fā)狀況，面對(duì)這些情況，一方面管理人員需要快速制定出可靠的解決方案，另一方面自動(dòng)化技術(shù)也需要提供進(jìn)行監(jiān)測(cè)并做好風(fēng)險(xiǎn)的可靠防控。

2.3 實(shí)用性原則

實(shí)用性原則指的是水庫(kù)大壩的安全管理措施能夠符合實(shí)際的要求，促進(jìn)管理效率的不斷提升。在實(shí)際管理工作開(kāi)展的時(shí)候，由于各個(gè)地區(qū)自然環(huán)境存在差異，水庫(kù)大壩在建造的過(guò)程中也存在功能上和質(zhì)量上的差異，因此在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中所出現(xiàn)的故障類型也各不相同。在進(jìn)行自動(dòng)化安全管理的過(guò)程中，需要對(duì)具體的問(wèn)題進(jìn)行具體化的分析，確保管理方式的實(shí)用性。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，工作人員要提前做好對(duì)水庫(kù)大壩情況的調(diào)查，通過(guò)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)和信息了解水庫(kù)大壩過(guò)去的運(yùn)行狀況，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上制定出可行性比較強(qiáng)的管理方案，以此來(lái)提高管理效果。除此之外，在管理過(guò)程當(dāng)中采用先進(jìn)的國(guó)際水準(zhǔn)、對(duì)水庫(kù)大壩的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行衡量和校對(duì)也是十分有必要的。

3.自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的具體運(yùn)用

3.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)

3.1.1 變形監(jiān)測(cè)

在水庫(kù)大壩運(yùn)行的過(guò)程中，保持良好的結(jié)構(gòu)形態(tài)是十分重要的。由于使用時(shí)間長(zhǎng)、自然災(zāi)害頻發(fā)等原因，水庫(kù)大壩在應(yīng)用的過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)水平和垂直兩個(gè)方向的位移，在發(fā)生位移的時(shí)候就要加強(qiáng)變形監(jiān)測(cè)，避免發(fā)生更為嚴(yán)重的問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，在對(duì)混凝土壩在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，會(huì)先設(shè)置不同的壩段，然后在各個(gè)壩段上設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量通常需要超過(guò)三個(gè)。在對(duì)土石壩進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，則需要在壩頂及其后部每隔40米左右設(shè)置一個(gè)水平方向和垂直方向的位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。變形監(jiān)測(cè)通常會(huì)應(yīng)用在中型水庫(kù)壩和大型水庫(kù)壩當(dāng)中。

3.1.2 滲流監(jiān)測(cè)

滲流監(jiān)測(cè)的主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括滲透壓和滲流量這兩個(gè)方面。在對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行自動(dòng)化滲流監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，混凝土壩需要在基礎(chǔ)廊道的位置上設(shè)置壓力觀測(cè)孔，然后在已經(jīng)分好的各個(gè)壩段上完成對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。與變形監(jiān)測(cè)所不同的是，滲流監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置數(shù)量并沒(méi)有明確的規(guī)定，它取決于水庫(kù)大壩排水溝集水的情況。在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中需要對(duì)分區(qū)的流量和整體的滲流量同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。而對(duì)于土石壩來(lái)說(shuō)，滲流監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)部位在壩底部滲水匯集處。與此同時(shí)，還需要在水庫(kù)大壩的兩側(cè)山坡上甚至相應(yīng)的地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以此來(lái)完成對(duì)繞壩滲流量的監(jiān)測(cè)。

3.2 自動(dòng)化管理裝置

管理裝置是自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的基礎(chǔ)。在自動(dòng)化安全管理的過(guò)程中，首先要通過(guò)水平和垂直位移傳感器來(lái)完成對(duì)水庫(kù)大壩基本信息的測(cè)定，通過(guò)在傳統(tǒng)的傳感器當(dāng)中應(yīng)用信息技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水庫(kù)大壩的全面監(jiān)控。如果在監(jiān)控的過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的話，也可以將問(wèn)題反饋到系統(tǒng)當(dāng)中來(lái)，以此來(lái)為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的科學(xué)設(shè)置提供依據(jù)，提高水庫(kù)大壩管理的安全性。其次，在監(jiān)測(cè)與管理的過(guò)程中，還需要使用滲壓計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水位的有效監(jiān)測(cè)。如果在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)地下水位比較高或者比較低的話，也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)及時(shí)反饋出來(lái)。滲壓計(jì)在應(yīng)用的過(guò)程當(dāng)中具有較強(qiáng)的耐用性和穩(wěn)定性，因此已經(jīng)在越來(lái)越多的水庫(kù)大壩當(dāng)中得到了應(yīng)用。最后，水庫(kù)大壩的安全管理還離不開(kāi)各種信息化的技術(shù)。在這個(gè)過(guò)程中，工作人員提供自動(dòng)化技術(shù)來(lái)完成對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的構(gòu)建，將安全管理工作納入到系統(tǒng)任務(wù)當(dāng)中，在系統(tǒng)當(dāng)中就可以對(duì)水庫(kù)大壩的整體運(yùn)行狀況進(jìn)行有效監(jiān)控。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開(kāi)水庫(kù)大壩，而水庫(kù)大壩問(wèn)題頻發(fā)也說(shuō)明需要應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。實(shí)踐證明，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用將大壩的安全水平提上了一個(gè)新的高度。在應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，需要堅(jiān)持實(shí)時(shí)性、可靠性以及實(shí)用性原則，通過(guò)各種自動(dòng)化管理裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)大壩的變形監(jiān)測(cè)和滲漏檢測(cè)，促進(jìn)水庫(kù)大壩的可持續(xù)發(fā)展。