劉松

（遼寧省柴河水庫(kù)管理局，遼寧 鐵嶺 112000）

柴河水庫(kù)位于遼河中游的支流柴河上，是一座以防洪、灌溉、供水為主的大Ⅱ型水利樞紐工程，是遼河防洪體系中的重要工程。主體工程由土壩、溢洪道、輸水道、水電站等工程組成，設(shè)計(jì)總庫(kù)容6.36億m3。土壩建成于1974年，為粘土薄心墻砂殼壩，壩高42.3m，壩長(zhǎng)982m，心墻和壩殼質(zhì)量較差，0+860m樁號(hào)壩基處滲漏量比較大。

滲流監(jiān)測(cè)是大壩安全監(jiān)測(cè)的重要組成部分，大壩滲流是一個(gè)三維問(wèn)題，影響因素比較復(fù)雜，邊界條件難以確定，致使根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)采用的防滲導(dǎo)滲措施不可能很完善。柴河水庫(kù)大壩滲流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大壩整體安全中占有重要地位。

1 滲流監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的意義

1）大壩雖然經(jīng)過(guò)兩次加固，但沒(méi)有對(duì)心墻、壩基進(jìn)行處理，僅增加了觀測(cè)管。隨著大壩運(yùn)行年限增加，應(yīng)加強(qiáng)大壩滲流監(jiān)測(cè)，了解壩體內(nèi)部的運(yùn)行狀態(tài)。

2）大壩壩體和壩基布設(shè)的觀測(cè)管較多，采用人工觀測(cè)方法精度低，周期長(zhǎng)，數(shù)據(jù)分析成果滯后，不能及時(shí)了解壩體的滲流狀況。

3）土壩的滲流監(jiān)測(cè)對(duì)水庫(kù)工程正常運(yùn)行和安全度汛起到了重要作用，水庫(kù)遇有暴雨、水位較大變化、地震、施工建設(shè)等情況，監(jiān)測(cè)工作的重要作用更加突出。

4）隨著水利工程管理向自動(dòng)化、信息化、智能化發(fā)展，30年的監(jiān)測(cè)成果為大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)、施工提供了必要的依據(jù)，科技的發(fā)展也使?jié)B流監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集技術(shù)日益成熟。

2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置

柴河水庫(kù)滲流監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)選用的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：大壩浸潤(rùn)線、壩基滲流、繞壩滲流、心墻滲水壓力、上游壩坡滲水壓力、排水導(dǎo)滲降壓效能、壩下水位和壩基滲流量。

測(cè)點(diǎn)位置和數(shù)量按照現(xiàn)有測(cè)點(diǎn)的重要性和資金承受能力確定，選擇最有代表性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。庫(kù)水位是大壩滲流監(jiān)測(cè)成果分析的重要要素，在保持滲流監(jiān)測(cè)從傳統(tǒng)型過(guò)渡到自動(dòng)化型的基礎(chǔ)上，增設(shè)庫(kù)水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)成果進(jìn)入滲流自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。滲流量的監(jiān)測(cè)仍采用滲流井法，所不同的是對(duì)井式監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行改造，使監(jiān)測(cè)成果自動(dòng)進(jìn)入統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)。自動(dòng)化系統(tǒng)選用監(jiān)測(cè)點(diǎn)總數(shù)為42點(diǎn)，其中滲流監(jiān)測(cè)點(diǎn)40個(gè)、庫(kù)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)1個(gè)和井下監(jiān)測(cè)點(diǎn)1個(gè)。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)選取原則：總體滿足土壩觀測(cè)有關(guān)規(guī)范要求，保留原有觀測(cè)項(xiàng)目齊全，典型斷面具有代表性，斷面測(cè)壓管完整，測(cè)壓管靈敏度好，符合施工要求，兼顧工程投資。

3 自動(dòng)化采集系統(tǒng)的組成

滲流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集系統(tǒng)采用在測(cè)壓管中放置水壓傳感器的方法。系統(tǒng)采用分布式采集方式，由傳感器、采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和監(jiān)控軟件系統(tǒng)組成。系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性、可操作性和可擴(kuò)展性。

1）傳感器。選用德國(guó)Endress+Hauser公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，型號(hào)為FMX167，外徑22mm，是陶瓷電容傳感器，是一種在大壩安全監(jiān)測(cè)中應(yīng)用穩(wěn)定的傳感器。采用微加工工藝制造，具有精度高、穩(wěn)定性好及很寬的測(cè)量范圍，特別適合于微壓和小量程的測(cè)量，適用于測(cè)量小口徑的管道。

2）采集系統(tǒng)。采用先進(jìn)的分布式總線式結(jié)構(gòu)，用智能化的測(cè)控單元替代了傳統(tǒng)的集線器。智能測(cè)控裝置不僅具有集線器的功能，而且具有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、處理與存儲(chǔ)功能，并且有自己的時(shí)鐘，可以完全脫離監(jiān)控計(jì)算機(jī)自行工作，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的自動(dòng)采集與監(jiān)測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控單元（MCU）及其擴(kuò)展設(shè)備采用國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的成熟產(chǎn)品SMART2000系列：現(xiàn)場(chǎng)智能測(cè)控單元 （主MCU）型號(hào)為SMART2000，擴(kuò)展單元模板 （子MCU）型號(hào)為ASE-16。

3）通訊系統(tǒng)。由于采用了分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)內(nèi)部的通訊完全變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的傳輸，同時(shí)大壩現(xiàn)場(chǎng)與調(diào)度中心之間采用光纜為傳輸介質(zhì)，大大提高了通訊速率、可靠性和抗干擾能力。

4）防雷系統(tǒng)。由于水庫(kù)所在地多為空曠、地勢(shì)較高處，所以大壩自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有易遭雷擊的危害。本系統(tǒng)采用設(shè)置多級(jí)的防雷設(shè)備和建設(shè)良好的接地體等手段，同時(shí)從切斷雷電傳輸通道和疏導(dǎo)泄放雷電流兩方面入手，最大限度地減小雷電對(duì)系統(tǒng)的危害。防雷設(shè)備選用加拿大ECPART和ERICO公司進(jìn)口的成熟產(chǎn)品。

5）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。采用SQL Server2000，為滲流監(jiān)測(cè)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供穩(wěn)定、可靠、開(kāi)放性的數(shù)據(jù)庫(kù)支持。本系統(tǒng)包括工程概況數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)備考證數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等。

6）監(jiān)控軟件系統(tǒng)。采用先進(jìn)的分層分布式結(jié)構(gòu)，分為采集設(shè)備、通信層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層、表示層和用戶終端，分別完成數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)、用戶顯示和操作，操作界面友好，用戶維護(hù)與使用簡(jiǎn)單。

4 結(jié)語(yǔ)

柴河水庫(kù)大壩滲流監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)建成以來(lái)，能夠定時(shí)地自動(dòng)采集大壩滲流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精確率較高，極大減輕了人工觀測(cè)的工作量，提高了水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)的水平?？傻玫揭韵陆Y(jié)論：

1）滲流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在柴河水庫(kù)大壩安全穩(wěn)定中起到重要作用，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析中工作穩(wěn)定、準(zhǔn)確，系統(tǒng)是成熟和可靠的。

2）通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，可以及時(shí)準(zhǔn)確對(duì)大壩滲流安全進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，為水庫(kù)安全運(yùn)行及技術(shù)管理提供理論依據(jù)，對(duì)確保水庫(kù)大壩安全是十分重要的。

[1]王德君,劉松.柴河流域防洪安全實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的研究與建設(shè)[J].水利水電技術(shù)，2007（3）：52-54.

[2]劉松.柴河水庫(kù)大壩滲流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].大連理工大學(xué),2009.