新興苴水庫工程大壩監測及水情測報系統施工質量控制

錢仕舜

（祥云縣水旱災害防御與水利工程質量安全服務中心，云南 祥云 672100）

0 引言

新興苴水庫工程大壩安全監測及水情自動測報系統，是應用現代的遙測、計算機和通信等先進技術，實時收集、處理水情、雨情、工情信息，進行水文預報和優化調度作業。以實現水庫防洪、蓄水的合理調度，充分發揮工程效益的技術保障系統。

1 工程概況

新興苴水庫位于金沙江一級支流漁泡江支流禾米河的上游段，距祥云縣城30km。水庫總徑流面積105.01km2，其中本區徑流面積58.4km2，引水區徑流面積46.61km2。水庫設計總庫容1824 萬m3，設計灌溉面積3.17 萬畝。該水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪、水產養殖等功能的中型水庫。水庫樞紐由大壩、溢洪道和輸水隧洞組成。大壩為均質土壩，壩高27.14m，壩頂高程2002.30m，壩長392.7m。

2 系統設計

為及時掌握水庫上游地區的雨情、水情及水庫水位、庫容、大壩浸潤線、滲漏等信息，以滿足水庫防洪調度的需要，提高運行管理水平和經濟效益，在新興苴水庫除險加固工程項目中配套了大壩安全監測及水情自動測報系統。系統采用了超短波傳輸數據等系列成熟的技術，對新興苴水庫大壩工況信息及水文信息數據進行實時自動采集、傳輸和處理，提高了調度決策的科學性和時效性，確保水庫工程安全運行。

2.1 系統通信組網

站網布設主要根據新興苴水庫的暴雨分部規律以及水庫調度運行的需要，設置了2 個遙測雨量站、1 個水庫樞紐區測站及1 個分中心站，數據信息經中繼站中轉通信傳輸至縣局中心站。系統采用超短波通信，工作體制采用應答式[1]。

2.2 系統的構成

新興苴水庫大壩監測及水情自動測報系統以縣局為中心站，新興苴水庫設分中心站和水庫樞紐區測站，徑流區布設2 個遙測雨量站，系統整體由水情自動測報系統和大壩安全監測系統組成。

2.2.1 水情自動測報系統

（1）徑流區雨量站。在上游人工引水點和自然徑流區分別各設置1 個遙測雨量站，采集雨量參數并實時傳送到新興苴水庫測站，便于掌握引水區和徑流區的降雨量情況，估算由此產生的水庫入流量，為防汛決策提供實時水情數據。

（2）樞紐區測站。水庫樞紐區測站設在水庫管理所，監測庫區降雨量、蒸發量、庫水位及庫容量，用于掌握水位狀態和推算入庫流量。

（3）分中心站。分中心站是水庫系統的中心，安裝了水情測報系統終端、大壩安全監測系統終端、視頻監控系統終端等設備，所有系統的最終控制都在水庫測站完成。

2.2.2 大壩安全監測系統

大壩安全監測系統分為壩體浸潤線監測、壩基滲漏流量監測、視頻監測三個部分。

（1）在壩體布置12 個浸潤線監測點，監測點縱向分四排（橫向為3 個斷面）布置。在測壓管中埋設壓力傳感器，上游壩坡一排（埋設高程1980.60m），下游壩坡三排（埋設高程分別為1976.50m，1976.00m，1975.50m）。采用自動監測的方式，使水庫大壩安全信息存貯、查詢和輸出等工作自動化。

（2）壩基滲漏流量監測。在壩腳總排水溝量水三角堰以內，配置超聲波水位計1 個，通過實時測量堰前水位來確定滲漏流量。

（3）視頻監測站。在水庫管理房院外的小山坡頂設置一個視頻監測點，對庫區進行全面、直接的視頻監視；在大壩上游右側也設置一個視頻監測點，主要用于觀測庫水位水尺并兼顧大壩的上游坡面。視頻監控前端設備配置2 臺全方位彩色攝像機，中心設備主要由1臺4 路嵌入式數字硬盤錄像系統和1 臺彩色監視器及控制鍵盤組成，如圖1 所示。

圖1 視頻監測系統結構

兩個監測點的視頻信號接入水庫分中心站機房，進行集中顯示和控制，與其他系統一起，方便水庫管理人員掌握庫區和大壩的情況，提高了管理效率及安全保衛工作。

2.3 系統的基本設備配置及功能

新興苴水庫工程大壩安全監測及水情測報系統配置的主要設備及功能如下。

2.3.1 遙測雨量站

遙測雨量站主要有雨量計（雨量傳感器）、數據處理終端、數字式電臺、定向天線、天線同軸避雷器、電源（太陽能板、充放電控制器、蓄電池）等硬件設備。

遙測站具備功耗控制能力，在值守時關閉不工作部分電路電源，使設備處于微功耗狀態，做到了可無人值守（委托看管），能夠全天候工作。遙測雨量站實現了雨量信息的自動采集、定時、實時自動增量、全量發送數據。

2.3.2 樞紐區測站

樞紐區測站主要有雨量計（雨量傳感器）、蒸發器、光電浮子水位計（測上游庫水位）、超聲波水位計（測三角堰水位）、壓力式傳感器（測壩體浸潤線）、數據處理終端、數字式電臺、定向天線、信號隔離器、天線同軸避雷器、12 V 直流充電電源、蓄電池等硬件設備。

樞紐區測站主要是將采集到的數據信息通過水情采集控制儀（數據處理終端）和數傳電臺，采用無線（超短波）傳輸方式，利用中繼站傳輸至水庫分中心站機房及縣局中心站，實現大壩監測、水文預報和水庫調度運行的功能。

2.3.3 分中心站

水庫分中心站主要有：定向天線、超短波電臺、數據處理終端、工控機、彩色監視器、硬盤錄像機、天線同軸避雷器、12 V 直流充電電源、不間斷電源（UPS）等硬件設備。

水庫分中心站是全系統的信息收集和調度中心，遙測站采集到水文數據并經中繼站傳送后在此進行處理、存儲，主要功能是對數據進行合理性檢查并存儲原始數據；將收集的數據進行歸類并生成數據文件，可對數據文件進行查詢，插補和修正；可根據用戶設定從數據庫中讀取某時間段的水位、庫容、降雨量等數據并生成各種日報表、月報表、年報表；對數據進行圖標化處理，顯示、打印、繪制各種表格與圖形[2]，如圖2 所示。

圖2 大壩浸潤線

3 主要施工方法及質量控制

本工程特點：在技術上，涉及面廣，行業跨度大，涉及專業化很強的無線電通信、計算機通信傳輸、傳感器技術、計算機網絡、自動控制、計算機房環境工程、防雷接地等領域的技術；在施工上，具有子系統多、工程范圍大、野外設備多、工程量大、工程施工工種配合多、調試復雜等特點。

3.1 主要施工方法

為保證施工質量、施工進度、實現系統功能，工程實施中采取了一系列有效的施工方法，概括起來主要如下6 個方面。

3.1.1 組織方法

把項目按照系統組成、施工組成、施工階段和特點分解出具體的主要責任人和監督、審核、參與質量控制者，做到各司其責、相互協調、監督促進。

3.1.2 多點鋪開，并行實施

在具體施工中，按照區域特點，組織庫區施工組、遙測站施工組，在統一計劃之下進行分區域的并行施工。

3.1.3 先基礎、后設備

基礎工程包含溝道、管道、電纜、設備基礎基座等工程，是設備安裝的前提和基礎，在基礎工程按質量要求施工完成后，才能進行主要性能設備的安裝和連接。

3.1.4 先前端、后中心

本系統前端設備較多，包含2 個遙測站、12 個浸潤線壓力傳感器、2 套浸潤線采集設備、2 套視頻攝像機等；中心設備較為集中，所有系統的中心設備均在水庫分中心機房內。

為了系統的階段調試需要，系統設備安裝采取先前端、后中心的方法。對各系統的前端設備按設計和規范要求認真安裝，對現場能進行調試的部分先進行調試，最后在安裝中心設備時能清楚的進行系統的連接和調試。

3.1.5 系統分層、集中統一

對于總系統和各子系統，根據結構進行系統的層次劃分，清晰系統結構層次，結合施工現場情況，分階段的對于各個系統進行傳感器、現場控制設備、通信設備、中心控制設備及系統軟件按步驟安裝、調試。

同時，注重系統的集中和統一性。無論是子系統還是分系統，都存在物理和硬件的連接、集中。所以在分層安裝調試的同時，注重系統的相關性，各子系統的安裝或調試，都預先為下一層或總系統做好總連、總調的準備。

3.1.6 逐級連接、逐級調試

系統調試分為傳感器連接調試、現場連接或設備調試、子系統調試、中心軟硬件調試等各級。在調試工作中，從信息流程上，把系統設備的安裝看作是為系統調試服務的。

各子系統的傳感器數據、現場處理設備采集的數據、通信線路傳輸的數據，按照系統性能的要求，以規定的格式進入中心設備后，才能便于對中心設備的軟件和硬件進行調試。所以，根據系統要求對前、中、后等環節設備進行調試，應采取逐級連接、逐級調試的方式，以實現系統功能要求。

3.2 質量控制

3.2.1 做好儀器設備運輸和保管

要求儀器設備生產廠家采取有效可靠的防護措施，保證儀器的安全運輸，儀器平穩放置，避免擠壓、撞擊或劇烈顛簸、振動。

在工地現場建立專用倉庫妥善存放監測儀器設備和電纜，庫內保持清潔、干燥，并由專人管理。

3.2.2 嚴格把好進場設備質量關

儀器設備進場后要認真進行現場檢驗，要檢查儀器工作狀態、校核儀器出廠參數、驗證儀器各項質量指標，確保設備完整、無缺陷，并附出廠合格證、說明書和檢驗報告。

3.2.3 控制好設備安裝質量

儀器設備安裝前要進行必要的查驗和復核，外觀要求表面無銹蝕、傷痕及裂痕，引出的電纜護套無損傷；復核規格、型號、數量要符合設計；儀器設備安裝工序要嚴格遵守規范要求，設備的檢驗、安裝埋設和電纜敷設三道工序都要按設計和規范要求進行，確保設備安裝位置準確、牢固可靠，符合設計要求[3]。

3.2.4 嚴格控制基礎工程的施工質量

要把系統的基礎工程當作保證工程質量的重要施工內容，在線路測量、電纜溝道開挖、電纜敷設等方面組織齊全的技術和施工力量，進行清晰的施工突擊。并對各野外現場站點的基礎、基座等進行嚴格的設計、設置、安裝。

4 系統的運行情況

新興苴水庫大壩監測及水情測報系統已經運行了多年，能及時的讓水庫管理人員掌握水庫的水位、庫容、降雨、滲漏、浸潤線等實時數據，同時還可以進行歷史曲線及歷史數據的查詢，基本能反映水庫水情、雨情、工情的動態，可以更快地掌握水庫運行管理的規律性，提高水庫運行管理的水平和效率。

5 結語

（1）大壩監測及水情測報系統功能的實現要設計、施工、運行維護三個環節環環相扣，其中任何一個環節沒做好，都將影響系統運行的質量，因此在實施前要結合工程實際情況制定一個科學合理的規劃。

（2）水庫工程管理信息化，對提高水庫工程安全運行管理水平意義重大，能有效的提高運行管理工作效率，降低勞動強度。