贛州市贛縣區小型水庫監測能力提升設計

戴 霖，楊 霞，簡鴻福

(1.江西省水利科學院，江西 南昌 330000；2.江西省洪圖技術咨詢有限公司，江西 南昌 330000)

0 引言

江西省小型水庫數量眾多，在防洪、灌溉等方面發揮著重要作用[1-2]，作為農村生活、生產和區域防洪的重要水利基礎設施，雖然近年來通過除險加固取得了一定成效，但安全監測能力普遍較低，除了部分水庫配備了雨水情測報系統外，大壩安全監測、視頻圖像監視設施均基本缺失，降低了水庫運行管護和應急預警能力[3-4]。

2022年4月，水利部印發了《關于開展小型水庫安全監測能力提升試點工作的通知》，江西省水利廳組織編制了《江西省2022年小型水庫安全監測能力提升試點項目實施方案》，明確了小型水庫安全監測設施建設項目的建設原則、實施計劃、建設內容和運行管理等方面具體要求。其中贛州市贛縣區列入試點項目水庫為15座小型水庫，含11個小(1)型、4個小(2)型水庫。本文以贛縣區白溪前水庫為例，依據江西省關于小型水庫監測能力提升的要求，通過現場查勘、查閱資料、監測設施設計等方式，完善水庫監測設施，提升監測能力，為后續贛縣區其他小型水庫監測設施能力提升提供參考[5-7]。

1 基本概況

贛縣區位于江西省南部，贛州市中部，全區水庫共有53座，其中小型水庫52座，占比98.11%。大部分小型水庫建設年代較早、建設標準低，且小型水庫基本未建大壩安全監測設施。

2 監測設施現狀

贛縣區小型水庫雖經過幾輪次的除險加固和標準化管理，小型水庫在工程安全、形象面貌和工程效益等方面有了顯著提升，但仍存在以下幾個方面的問題。

(1)安全監測設施不完備。小型水庫雨水情監測和工程安全監測設施不健全，監測預警能力不足。由于現有大壩安全監測技術規范主要適用于大中型水庫，小型水庫安全監測技術規范還缺乏約束性指導，導致部分小型水庫未按規范要求合理布置完善的安全監測設施，雖然部分水庫除險加固時對大壩安全監測設施進行完善，但建設標準不高，監測預警能力不足。

(2)信息化水平較低。目前小型水庫運行管理手段落后，信息化、智能化水平低。現有大壩安全監測設施基本為人工觀測，這需要花大量的人力、物力、財力去觀測、數據采集和分析處理，信息化管理效率低；工程視頻圖像監視能力低下。同時，大壩安全監測工作與水庫運行管理業務工作融合不深，水庫信息化管理水平低。

(3)新技術應用程度低。長期以來，小型水庫安全監測基礎設施不完善，監測信息化管理手段不多，在衛星遙感、物聯網、北斗PNT、5G等先進使用技術及產品應用方面尚處于起步階段，新技術應用程度低。

3 監測設施建設

3.1 建設目標及任務

建設完善試點水庫小型水庫安全監測設施(包括雨水情測報、工程視頻圖像監視、大壩安全監測設施)及省級監測平臺，充分利用已有工作基礎，探索應用新技術、新方法，實現多要素、全過程、全天候監測感知，保障監測設施穩定可靠、先進實用，推進省級監測平臺智能化、智慧化應用，實現水情預測預報、工程隱患早期識別，為落實水庫“預報、預警、預演、預案”措施提供基礎數據支撐，推進水庫規范化、標準化、信息化建設。

(1)按照水利部《2022年小型水庫安全監測能力提升項目建設要求》要求，完善試點水庫的雨水情測報、工程視頻圖像監視、大壩安全監測設施，高質量構建小型水庫安全監測站網，實現水庫安全多要素監測感知。

(2)積極推廣前沿信息技術產品的應用，加強科技對小型水庫安全監測能力提升的支撐，探索應用包括GNSS、機器視覺測量系統、5G、邊緣計算、AI智能識別、無人平臺、智能巡檢、雷達、聲吶等技術方法及產品、設備，高標準、高水平配備監測設施，推進雨水情和大壩安全監測信息智能感知和多要素數據自動采集，提升大壩安全隱患早期識別和監測診斷能力。

(3)建立集約、高效、長效的水庫安全監測設施運行維護模式，加強監測設施運行保障能力建設，實現監測設施長效穩定運行。

3.2 布置原則

3.2.1雨水情測報

提升改造試點水庫雨水情測報設施，設置降雨量、庫水位自動測報設施、人工觀測水尺和水準基點，滿足自動測報、人工觀測和校驗要求。

3.2.2大壩安全監測

(1)表面變形監測。采用“視準線(或交會法)+精密水準”設置大壩表面變形觀測設施，并選擇代表性水庫采用GNSS技術或者機器視覺測量系統進行大壩表面變形自動觀測，與人工觀測結果相互驗證。

(2)滲流壓力監測。根據壩型、壩高、壩長，采用“測壓管+滲壓計”方式設置滲流監測斷面，壩基覆蓋層具中等-強透水層的，設置壩基滲流監測，存在明顯繞壩滲漏的，設置了繞壩滲流監測。

(3)滲流量監測。根據壩下地形地質條件、壩體滲漏情況，對于有明顯滲漏的水庫，采用“量水堰+雷達式水位計”方式設置滲流量監測。

(4)白蟻監測。對于白蟻活動較明顯的，設置基于餌料傳感器技術進行白蟻活動監測。

具體配置標準見表1—2。

表2 大壩安全監測設施配置表

3.2.3工程視頻圖像監視

每座水庫設置不少于2個視頻監視點(其中一個具備AI識別功能)，監視水庫大壩全貌、輸泄水建筑物，識別違法違規行為。

4 典型設計

4.1 工程概況

贛縣區白溪前水庫是一座以灌溉為主，兼有防洪等綜合效益的小(1)型水利工程。樞紐工程主要建筑物包括：大壩、溢洪道、灌溉引水隧洞等。大壩為粘土心墻壩，壩長115m，最大壩高19.8m，壩頂高程為193.30m，頂寬5.0m。上游壩坡坡比1∶2.5，C15混凝土預制塊護坡；下游護坡1∶2.40～1∶2.50，草皮護坡；壩腳設貼坡排水反濾設施。

4.2 監測設施現狀

經現場查勘，白溪前水庫監測設施現狀情況見表3。

表3 白溪前水庫監測設施現狀情況表

表6 全省水利工程維測算對比表-水利部標準

4.3 監測設施設計

4.3.1雨水情測報

(1)本次設計新增1套雨水情自動測報設施，雨量筒采用翻斗式，水位計采用壓力式，布置于壩頂觀測臺階處。同時，在庫區布置1套雨量自動監測站，雨量筒采用翻斗式，施工時，應結合現場通電、通訊及交通等具體情況，在庫尾合適位置布設雨量自動監測站。

(2)新建水尺2組，分別布置溢洪道進口邊墻處、大壩上游壩坡觀測踏步處。

(3)新建1個水準基點。

4.3.2大壩安全監測設施

(1)大壩表面變形監測。大壩表面變形人工觀測采用視準線法和精密水準法進行測量。新建6個表面變形測點，分2個橫斷面，每個橫斷面布置3個測點，分別在大壩頂下游側、一級馬道上游側、排水棱體上游側各布置1個測點，監測點應形成3個縱斷面，在每個縱斷面的兩壩肩各布置1個工作基點和校核基點。測點與基點觀測墩上應配置強制對中歸心盤。

(2)大壩滲流壓力監測。新增大壩壩體滲流壓力監測設施，采用“測壓管+滲壓計”方式設置2橫3縱壩體滲流監測斷面，每個橫斷面布置3個測點，共有6個監測點，每根測壓管內放置1支滲壓計，配置監測終端實現自動監測。

(3)大壩滲流量監測。新建壩腳集滲溝，新建量水堰1個、設置人工觀測水尺和雷達式水位計自動測報系統1套。

4.3.3工程視頻圖像監視設施

本次設計新增1個AI智能視頻監控機和3個高清視頻監控球機。AI智能視頻監控機與新增雨水情自動測報設施建設為“一體桿”式，能夠監視人工水尺、大壩全貌。3個高清視頻監控球機分別布設在溢洪道處、右壩肩及下游排水棱體前緣。

5 結論及建議

小型水庫監測能力提升項目的實施，通過雨水情測報設施有效保障了水庫雨水情的測報與預警能力，通過大壩安全監測設施可以監測和評估大壩的狀態和性能，通過工程視頻圖像監視設施可直接獲取水庫重點部位現場狀態，可以及時發現和解決潛在的問題，有效預防可能發生的災害事故。隨著監測數據匯聚至省級應用平臺，還可為各級水管部門在蓄水、度汛、日常管理等階段提供全面的技術支撐。

隨著江西省小型水庫監測設施能力提升項目的推進，水庫監測設施將逐步完善，下一步應關注落實運行維護責任，保障監測設施發揮長效作用，并做好水庫監測數據的整編和分析，發揮監測效益。