楊新利

（陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800）

在水庫大壩的日常安全管理工作中，監(jiān)測(cè)管理工作是維護(hù)水庫大壩安全重要舉措之一，其主要的作用在于能夠很好的檢驗(yàn)與分析大壩的設(shè)計(jì)規(guī)劃，并改善工程施工效果、保障大壩的使用安全、防患水庫危險(xiǎn)、優(yōu)化水庫的管理方式、研究和分析大壩突發(fā)問題的根本原因等。實(shí)踐證明，安全管理工作能夠顯著降低水庫大壩風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)防災(zāi)自救能力，有效提高了水庫安全管理水平，保障了庫區(qū)的安全調(diào)蓄利用。

1 水庫大壩自動(dòng)化安全管理中的意義

我國(guó)地域廣闊，可利用的水資源分布不均，因此水利水電工程在我國(guó)有著很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，已建成或規(guī)劃的各類水利水電項(xiàng)目更是數(shù)不勝數(shù)，到目前為止，我國(guó)已建成的水庫近90000座。大部分水庫主要是20世紀(jì)50、60年代建成的，還有部分70年代籌建的小型的水庫。

我國(guó)擁有著數(shù)量驚人的水庫，其中也不乏一些存在質(zhì)量問題的水庫，部分水庫存在著工程質(zhì)量不過關(guān)、防洪能力差、大壩隱患多等問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這部分存在問題的水庫中大型和中型水庫約占30%～40%，重視和研究大壩的安全問題是非常必要的。瀏覽我國(guó)近年來的相關(guān)資料不難發(fā)現(xiàn)，在各類大壩中，有報(bào)道的潰決案例在3000左右，雖然小型的低壩占絕大多數(shù)，然而也有百余座水壩屬于高度超過35m的高壩。在1975年特大洪水的沖擊下，板橋、石漫灘兩座大型水庫發(fā)生了土石壩潰決的事故；而在1993年的另一次洪水的考驗(yàn)時(shí)也發(fā)生了溝后水庫壩混凝土面板堆石壩潰決[1]。從這些安全事故資料和實(shí)例我們不難發(fā)現(xiàn)，大壩安全管理情況，尤其是我國(guó)中小型的土石壩的安全管理工作還存在著相當(dāng)大的隱患，建立健全完善的水利水電工程安全管理體系是大勢(shì)所趨。自動(dòng)化技術(shù)在大壩安全管理中能夠?qū)崟r(shí)掌握大壩的安全狀況，并且能夠利用長(zhǎng)期積累的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料制訂適合水庫實(shí)際情況的控制運(yùn)用方案和維護(hù)管理措施，一方面能夠有效的保障大壩安全使用，另一方面也能更好地發(fā)揮出大壩的工程效益、降低工程投資[2]。相關(guān)的工程實(shí)例表明，自動(dòng)化技術(shù)在大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的使用，為更好的完成洪水應(yīng)對(duì)和資源優(yōu)化調(diào)度工作，減少自然災(zāi)害帶來的損失，合理調(diào)配和使用水資源方面，都發(fā)揮著不可替代的巨大作用。故而，積極開展大壩安全管理工作，對(duì)防洪抗旱、安全預(yù)警等方面都具有很強(qiáng)的實(shí)用意義。

2 自動(dòng)化技術(shù)在水庫大壩安全管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 安全管理中自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要內(nèi)容

（1）變形監(jiān)測(cè)

大壩的結(jié)構(gòu)變形作為監(jiān)測(cè)水電站的重要項(xiàng)目,包括水平和垂直兩個(gè)方向上的位移情況。對(duì)于大多數(shù)的大壩來說，水平、垂直位移監(jiān)測(cè)采用的十分普遍?；炷翂卧谝话闱闆r下不同的壩段設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其位移觀測(cè)對(duì)于高壩或重要的大壩才需要設(shè)置,通常對(duì)于中低壩來說已經(jīng)不再做硬性要求。近年來對(duì)不同壩段的水平位移監(jiān)測(cè)比較重視,通常沿壩高，合理的選取三個(gè)以上測(cè)點(diǎn)。土石壩一般在壩頂端以及后部每隔30m～50m設(shè)水平垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（2）滲流監(jiān)測(cè)

大壩滲流作為水庫大壩重要監(jiān)測(cè)內(nèi)容之一,主要包括滲透壓力以及滲流量?jī)蓚€(gè)方面的內(nèi)容?；炷了畨瓮ǔＴ诨A(chǔ)廊道布置壓力觀測(cè)孔,不同壩段設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn);滲流量監(jiān)測(cè)位置的分布要結(jié)合排水溝集水的實(shí)際情況而定,通常需要測(cè)定分區(qū)流量和總滲流量。對(duì)于土石壩的滲流量測(cè)定而言，主要集中在壩底滲水匯集處。此外，還需要在大壩的左、右兩岸山坡上設(shè)置地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn),以監(jiān)測(cè)繞壩滲流的整體情況。

2.2 主要的自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)管理裝置

（1）水平、垂直位移傳感器

就我國(guó)現(xiàn)有的混凝土壩工程實(shí)例情況來說，水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)裝置主要為垂線、引線兩種方式。主要形式為電容式和電機(jī)式,前者測(cè)定更為迅速,但使用條件比較嚴(yán)格,且線路過長(zhǎng)時(shí)容易造成偏離;后者測(cè)定慢，使用條件不高,并且可靠性較高。此外，真空激光準(zhǔn)直監(jiān)測(cè)裝置近年來也得到了顯著的發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)用在許多的工程實(shí)例之中了,有著很好的應(yīng)用效果,但該裝置的整體成本較高,在運(yùn)行中的維護(hù)費(fèi)用也較高。國(guó)內(nèi)還有部分工程采用過大量程位移計(jì)進(jìn)行串接或采用電信號(hào)的引線水平位移計(jì),就目前的使用效果來看還需要改進(jìn)。我國(guó)的水庫工作中開始重視對(duì)于高精度自動(dòng)掃描全站儀的使用，從而可以對(duì)土石壩表面變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)采集。此外，GPS技術(shù)發(fā)揮了監(jiān)測(cè)范圍廣的特點(diǎn),在部分監(jiān)測(cè)精度要求不高的情況下,也逐漸得以采用。

（2）地下水位監(jiān)測(cè)裝置

在實(shí)際的水庫大壩項(xiàng)目中，滲壓計(jì)是監(jiān)測(cè)大壩地下水位最主要的手段。進(jìn)口的弦式滲壓計(jì)是最常采用的一種裝置,該裝置在耐久性和穩(wěn)定性方面都有十分出色的表現(xiàn),不足之處在于測(cè)定的數(shù)據(jù)受氣壓影響較大。在量程較小的情況下,通氣式滲壓計(jì)使用比較廣泛,不足之處在于，處于潮濕的環(huán)境下,可能無法保證通氣管內(nèi)部的干燥,因此在實(shí)際應(yīng)用中必須增設(shè)氣壓計(jì)等其他修正方式以保證測(cè)量值的準(zhǔn)確。

（3）智能傳感器

智能傳感器的設(shè)計(jì)思路是將傳感器同計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合在一起,特點(diǎn)在于能將感應(yīng)技術(shù)同信息技術(shù)融合起來。智能傳感器在部分興建的水電工程中開始得到使用,該方法的測(cè)點(diǎn)布置更為簡(jiǎn)便合理,能夠避免繁重的電纜敷設(shè)任務(wù),并且能夠獲得更好的應(yīng)用效果。

（4）中央控制設(shè)備

對(duì)于中央控制設(shè)備來說，核心部件有備用電源、監(jiān)控主機(jī)、任務(wù)主機(jī)及附屬設(shè)備。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步發(fā)展成熟的背景下,已逐步被功能更加完善的小型觀測(cè)局域網(wǎng)所替代。由于對(duì)監(jiān)控主機(jī)運(yùn)營(yíng)能力的要求，通常采用工控機(jī)。在計(jì)算機(jī)制造水平的提升下，不僅在持續(xù)運(yùn)行能力和可靠性上有顯著的提高，且價(jià)格更具優(yōu)勢(shì),所以很多工程中越來越多的使用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控主機(jī)。

3 水庫安全管理中自動(dòng)化技術(shù)使用的展望

首先大壩安全管理工作理念會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，監(jiān)測(cè)對(duì)象會(huì)拓展到水庫周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。除了安全監(jiān)測(cè)，還需要考慮對(duì)周邊人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的影響。其次，構(gòu)建起標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)管體系，我國(guó)安全管理制度發(fā)展比較早，但相關(guān)管理儀器的開發(fā)使用還有待完善，水利信息化、標(biāo)準(zhǔn)化工作還有待完善。最后，安全管理中自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展隨著管理任務(wù)的要求，將向?qū)崟r(shí)化、智能化和可操作的方向發(fā)展。自動(dòng)化傳感器開發(fā)技術(shù)、水庫安全管理信息自動(dòng)化采集與遠(yuǎn)程調(diào)控技術(shù)、安全管理自動(dòng)化評(píng)價(jià)技術(shù)也是今后發(fā)展和研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

我國(guó)水庫大壩的安全管理工作的進(jìn)一步完善有賴于更多的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和使用。整體安全管理水平的提升，還有賴于廣大水利水電工作者的共同努力和研究。

[1]吳建玉,梁曦,張運(yùn)濤.基于GPRS大壩安全信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院報(bào),2008,12(5)∶52-5.

[2]王士軍,董福昌,崔信民,等.水庫大壩安全信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2008(2).

[3]呂永寧,王玉潔,沈海堯.水電站大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的現(xiàn)狀和展望[J].大壩與安全,2010(5).

[4]張秀麗,沈海堯,張海平,等.水電站大壩安全管理信息化建設(shè)方案和實(shí)踐[J].大壩與安全,2007（5）.

[5]楊海云.大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求探討[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè),2010,28(5)∶30-3