李發(fā)源 劉義華

【摘要】本文的主要內(nèi)容是探討某水庫目前運行過程中的具體情況以及面臨的問題，提出安全檢測系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容以及應(yīng)該注意的問題，還提出將所有運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的歸納和整理，實現(xiàn)自動化收集和處理，并且對于可能發(fā)生的一些情況進行實時預(yù)警。

【關(guān)鍵詞】水庫大壩；安全監(jiān)測；系統(tǒng)建設(shè)；思考

前言

水庫大壩的建設(shè)需要投入巨大的資金，發(fā)生事故會造成巨大的經(jīng)濟損失和人員生命財產(chǎn)損失，對于周邊環(huán)境的影響也非常大，包括人們的生活以及建筑物，因此，大壩的管理和運營單位必須要實時了解大壩運行狀態(tài)，保證其性能和經(jīng)濟效益。本文作者在學(xué)習(xí)其他同類型水庫大壩安全監(jiān)測的方法和經(jīng)驗后，對某水庫大壩安全監(jiān)測等進行客觀分析，提出安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的方法和步驟。

1、水庫概況

某水庫位于吉安市長塘鎮(zhèn)毛山村，贛江中游文石水支流。地理位置東徑114°55'，北緯27°11'，距吉安市區(qū)12km，壩址以上集水面積18.5km2，水庫正常蓄水位為79.53m（黃海高程），設(shè)計洪水位為80.22m（P=2%），校核洪水位為80.58m（P=0.1%），水庫總庫容1545.3萬m3。水庫設(shè)計灌溉面積2.1萬畝，是一座以灌溉為主，兼有防洪、養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。

2、安全現(xiàn)狀

該水庫在2009-2010年進行過除險加固處理，防洪抗災(zāi)能力比加固前有了很大提高，但是因為該區(qū)域信息化建設(shè)比較欠缺，防汛數(shù)據(jù)的監(jiān)測能力也比較弱；大壩數(shù)據(jù)監(jiān)測不完善，水庫管理人員僅憑經(jīng)驗進行判斷，沒有非常精確的資料；防汛設(shè)施落后，容易出現(xiàn)監(jiān)測不到位的問題，數(shù)據(jù)收集不全，不能滿足工作需求，主汛期汛限水位只能控制在78.53m，水庫每年的汛前都要騰空很大的庫容來防汛保安全，水資源不能充分利用。因此，建立完善的水庫數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)是非常有必要的。

3、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的重要性

安全監(jiān)測系統(tǒng)包括校核、改進以及評價安全情況，并且安全是主要目的。其主要是通過監(jiān)控設(shè)備以及現(xiàn)場人員的檢查對大壩的安全狀況進行預(yù)估，能夠預(yù)測大壩安全情況，避免發(fā)生一些安全性事故，同時還能夠進行工程改造，提高工程水平，促進科學(xué)化發(fā)展。它的建設(shè)能夠減少數(shù)據(jù)周期，還能夠提高觀測效率，降低工程量，同時提高水路的蓄水能力，發(fā)揮出其最大的性能和效益，還能對未來設(shè)計提供安全數(shù)據(jù)，對于徹底改變安全性能做出貢獻。監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r反映出大壩安全隱患，還能夠通過大量的數(shù)據(jù)分析其可能出現(xiàn)的安全問題，及時采取加固措施。對于已經(jīng)發(fā)生的安全事故，數(shù)據(jù)監(jiān)測能夠及時確定出發(fā)生事故的原因，確定事故方責(zé)任，為法庭做出公正的判決提供可靠的依據(jù)。由此可見：安全監(jiān)測系統(tǒng)從表面上來看能夠幫助水庫管理人員及時監(jiān)測大壩的形態(tài)，而更深層的意義在于提高經(jīng)濟效益，降低工程的建設(shè)投入。

4、大壩檢測系統(tǒng)的原理

大壩監(jiān)測系統(tǒng)主要由安全系統(tǒng)、出口流量系統(tǒng)以及壩址電視監(jiān)控構(gòu)成，其通訊協(xié)議為TCP/IP，即通用的LonWorks，主要方式是通過分布式控制，監(jiān)測工作站就是前端用戶訪問和處理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場進行網(wǎng)絡(luò)化覆蓋，同時進行自動化的監(jiān)測系統(tǒng)，中心網(wǎng)絡(luò)進行分層式管理；自動化數(shù)據(jù)包括監(jiān)測站數(shù)據(jù)采集、庫區(qū)網(wǎng)絡(luò)、中控系統(tǒng)；測站層主要有哥哥數(shù)據(jù)監(jiān)測點以及控制系統(tǒng)構(gòu)成；監(jiān)測中心站主要布局在大壩的右側(cè)管理區(qū)域內(nèi)，其包括監(jiān)測服務(wù)器、監(jiān)測工作站、網(wǎng)絡(luò)交換機、打印機以及一切外設(shè)軟件組成，所有的數(shù)據(jù)系統(tǒng)都與大壩監(jiān)測系統(tǒng)連接起來，以便于中控室對于整個大壩系統(tǒng)的監(jiān)測和管理，同時將所有信息化數(shù)據(jù)進行整合處理，保證大壩的正常運營以及資源合理配置。

5、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要內(nèi)容

監(jiān)測內(nèi)容：水庫水位，水壓，滲流，流量，電導(dǎo)率，風(fēng)力，相對濕度，空氣和水的溫度以及大壩壩體地表位移監(jiān)測。 項目包括數(shù)據(jù)記錄儀，水壓計，水位計、鋼筋計、測縫計、沉降儀、傾斜儀，水質(zhì)探測器，GPS定位系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫工具，數(shù)傳系統(tǒng)，預(yù)警系統(tǒng)等。系統(tǒng)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)主要包括8個方面。

一是進行大壩的外層結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，沿壩軸線分別設(shè)置3個表面變形觀測斷面、12個表面點以及2個校核基準(zhǔn)點；

二是對大壩內(nèi)側(cè)進行變形監(jiān)測，設(shè)置3個基本觀測層面，每個層面分別設(shè)置2個監(jiān)測點，同時設(shè)置沉降管m，沉降環(huán)布置15個；具體參考表1。

三是對于溢洪道進行監(jiān)測，因為溢洪道中段挖掘深度較大，兩側(cè)高點需要進行監(jiān)測，泄流槽設(shè)置1個監(jiān)測點，左右側(cè)岸邊通常需要設(shè)置2個監(jiān)測點。對于每個監(jiān)測點都要進行水平和垂直方面的位置變化，同時需要安裝專用的基礎(chǔ)支座，使用全站儀進行監(jiān)測，沉降量需要通過沉降儀進行觀測，水平方向的偏移量則是使用測斜儀進行觀測；

四是對大壩的滲流要進行壓力監(jiān)測，同時設(shè)置3個觀測的層面，需要鉆12個觀測孔位，需要設(shè)置24個壓力計，圍繞大壩周圍需要鉆6個孔位，設(shè)置12個滲壓計，大壩滲流在下游壩角處設(shè)置三角量水堰1座，同時 需要安裝1臺水壓計，實時監(jiān)測水壓變化情況；

五是對出庫的水量進行監(jiān)測，在溢泄道進口段設(shè)置計量儀器1套，實時監(jiān)測這些部分的水量；

六是水庫周圍環(huán)境進行檢測，在大壩右側(cè)的管理房院子中安裝1臺雨量計進行降雨量的數(shù)據(jù)監(jiān)測，將其所有數(shù)據(jù)與大壩安全數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，在大壩右側(cè)的管理房頂出分別安裝氣壓計1只和氣溫計1只，對于大壩的大氣壓力和溫度進行監(jiān)測；

七是在壩址位置設(shè)置電視監(jiān)控系統(tǒng)，在大壩的右側(cè)以及輸水洞閘室分別設(shè)置1處圖像監(jiān)測臺，進行實時的圖像監(jiān)視作用；

八是設(shè)置管理房和監(jiān)控主機房，設(shè)置220V50Hz交流穩(wěn)壓電流，還要配置空調(diào)系統(tǒng)和防塵措施，保證各機器平穩(wěn)運行。

6、某水庫監(jiān)測系統(tǒng)需要的注意的環(huán)節(jié)

6.1整理歸納監(jiān)測數(shù)據(jù)和資料

資料整理是一項基本工作，通過整理和總結(jié)，能夠及時現(xiàn)數(shù)據(jù)存在的問題，在平時工作中，根據(jù)資料和數(shù)據(jù)的整理能夠及時進行數(shù)據(jù)分析工作，同時還要附上一些資料審核意見并且裝訂成冊。在整理過程中，必須要保證資料的完整性，以及各類資料是否按照正確的方式進行排列和處理；同時還要保證技術(shù)審查的連續(xù)性，以及各個數(shù)據(jù)監(jiān)測是否銜接緊密，監(jiān)測區(qū)域、點位以及位移坐標(biāo)是否正常；保證資料的合理性。各個監(jiān)測數(shù)據(jù)的單位換算是否正確，數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)遺漏或者缺失的現(xiàn)象，相關(guān)圖像是否準(zhǔn)確和清晰，同時還要保證工程的性態(tài)的一致性，同時對所有監(jiān)測資料進行詳細的整理和審查，保證其符合相關(guān)規(guī)定，特別是一些關(guān)乎工程安全的數(shù)據(jù)。

6.2對于監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和處理

原始的監(jiān)測數(shù)據(jù)只是一個表面情況，必須要進行深入的分析和總結(jié)才能真實反映出大壩的真實情況，同時需要對所有的監(jiān)控資料和數(shù)據(jù)進行剖析和處理。主要實施步驟是：

其一需要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行采集和處理；

其二是對所有數(shù)據(jù)資料進行初步處理，然后對原始資料進行可靠性檢查，將可能存在的數(shù)據(jù)謬誤進行修正，所有的初步處理行為不能對原始數(shù)據(jù)進行一些改變；

其三是對于監(jiān)測數(shù)據(jù)進行物理量的換算處理。監(jiān)測儀器中的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)只是一些中間成果，需要對所有儀器的系數(shù)、計算方法以及種類、安裝方式等進行合理的換算后才能以實際需要的數(shù)據(jù)形式呈現(xiàn)出來；

其四主要是通過繪制過程曲線和分布圖等因素 進行一步的定型和分析；

其五是通過一些滲流、變形、應(yīng)力等真實數(shù)據(jù)的反應(yīng)總結(jié)出大壩發(fā)生物理變形量的數(shù)據(jù)；其六對檢測數(shù)據(jù)進行初步分析的基礎(chǔ)上，進行建模處理，然后針對其處于的不同環(huán)境下，總結(jié)出檢測數(shù)值可能存在的一些不足，然后根據(jù)物理值與實際值的吻合度，然后進一步修正模型，進行提高模型的準(zhǔn)確度，能夠真實反映出大壩的具體情況；

其七綜合考慮其安全狀態(tài)，特別是應(yīng)力、變形和穩(wěn)定性分析，主要是考慮安全性能。

7、結(jié)論

水庫監(jiān)測系統(tǒng)建成投入使用后，可根據(jù)當(dāng)年該區(qū)域的雨情、水情，對于大壩運行進行處理和調(diào)節(jié)，提高限汛水位，增加汛期興利庫容。同時，在進行水庫的整體調(diào)控過程中，使用監(jiān)測系統(tǒng)，能夠全天候的對大壩的安全情況進行監(jiān)控，這樣的方式能夠盡量減少大壩管理人員的數(shù)量，節(jié)約運營費用，并且通過該數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時反映出大壩運行情況，選擇最佳的蓄水方案，并將大壩的各項安全指標(biāo)控制在合理范圍內(nèi)。

參考文獻：

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