張成闊

摘要：本文主要以水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)在水庫設(shè)備安全中的應(yīng)用研究為重點進行闡述，結(jié)合當下大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)現(xiàn)狀為主要依據(jù)，從自動化監(jiān)測設(shè)備的埋設(shè)、自動化檢測系統(tǒng)的組成、自動化監(jiān)測系統(tǒng)的必要性這幾方面進行深入探索與研究，其目的在于實現(xiàn)實時監(jiān)測，降低人工成本，優(yōu)化監(jiān)測效率。

關(guān)鍵詞：水庫大壩安全監(jiān)測；自動化技術(shù)；現(xiàn)狀；應(yīng)用

對于水庫大壩來講，合理利用水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)十分重要，是確保水庫設(shè)備安全運行的基礎(chǔ)，也是保證水庫大壩效用全面發(fā)揮的關(guān)鍵。為此，相關(guān)人員需加大安全監(jiān)測自動化技術(shù)應(yīng)用力度，促使其存在的價值與效用在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮出最大化，以期推動我國核心競爭力上升到新高度。本文主要研究水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)在水庫設(shè)備安全中的應(yīng)用，具體如下。

一、水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)現(xiàn)狀

（一）安全監(jiān)測自動化技術(shù)分析

以前利用的大壩安全自動化監(jiān)測技術(shù)具體包含垂直與水平位移傳感器、中央控制裝置以及地下水位監(jiān)測儀器等。水平位移傳感器當前有兩種，引線與垂線，實際工作方式為電容式與電機式，采用電機式監(jiān)測雖然速度慢但是不挑環(huán)境，有較強的可靠性；而電容式監(jiān)測盡管速度較快，但是對工作環(huán)境有極高的要求，且線路太長易導(dǎo)致偏移。近些年誕生了激光垂直監(jiān)測，不僅效果好成本還低；此外還有精度較高的自動化掃描儀，能夠?qū)λ畮齑髩芜M行動態(tài)監(jiān)控，但是成本非常高，對技術(shù)要求也非常高。對地下水監(jiān)測經(jīng)常使用弦式滲壓計，穩(wěn)定性強，不足是易受氣壓影響，導(dǎo)致結(jié)果失準。中央控制儀器有后備電源、計算機等，隨著科技的不斷發(fā)展逐漸構(gòu)成監(jiān)測局域網(wǎng)模式的監(jiān)測系統(tǒng)，有極高的穩(wěn)定性、極強的適應(yīng)性，成本低廉，在當前得到了廣泛利用。

（二）安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)

水庫大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)系統(tǒng)由三部分組成：現(xiàn)場量測部分、數(shù)據(jù)采集模塊（CCU）、遠程終端采集單元（MCU），其中現(xiàn)場量測部分由大壩區(qū)降雨強度和雨量監(jiān)測與大壩滲流量監(jiān)測這兩部分組成。大壩區(qū)降雨強度和雨量監(jiān)測采用翻斗式雨量計測量降雨量和降雨強度。大壩浸潤及壩頂基滲壓監(jiān)測：通過埋設(shè)滲壓計來觀測壩體的滲流壓力分布情況和浸潤線位置及壩基滲流壓力分布情況；而大壩滲流量監(jiān)測在大壩下游設(shè)置水堰，安裝量水堰計以監(jiān)測大壩滲流量。安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)有較廣的監(jiān)測范圍，監(jiān)測項目較多，一般情況下，所面對的監(jiān)測環(huán)境都會十分惡劣。在實際設(shè)計過程中依據(jù)水庫大壩的具體狀況與實際效用狀況全面設(shè)計，在設(shè)計中需嚴格遵循標準、實時、可靠等原則，并留有足夠的可擴空間，保證安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的實效性。

二、水庫大壩安全監(jiān)測的特點與必要性

（一）主要特點。水庫大壩安全監(jiān)測有兩項特點，其中包括重要性與嚴謹性，需全面掌握大壩運行規(guī)律，一定要做好水庫大壩觀測工作。水庫大壩的安全監(jiān)測包含對壩體特定測點依據(jù)對應(yīng)頻率展開儀器測量且對所采集的資料進行分辨，通過對原本觀測獲取的數(shù)據(jù)進行查證與有關(guān)計量來保證監(jiān)測資料的連續(xù)性與準確性。

（二）安全監(jiān)測中心內(nèi)容與必要性。管理者若想及時了解大壩安全問題及運行狀態(tài)主要依靠于合理監(jiān)測。一般來講，大壩的安全監(jiān)測是通過人工對監(jiān)測設(shè)備的利用與定期監(jiān)測來掌握的水利工程壩基、主體結(jié)構(gòu)以及周邊環(huán)境，并通過分析相關(guān)觀測數(shù)據(jù)來判斷水庫大壩具體運行狀況。在該過程中，因水庫水壩存在一定的特殊性，在維護水壩時需合理開展完全監(jiān)測工作。隨著當前各類自動監(jiān)測技術(shù)的誕生，與早前人工觀測，自動安全監(jiān)測技術(shù)更能實現(xiàn)連續(xù)且動態(tài)的監(jiān)測。

三、水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)在水庫設(shè)備安全中的應(yīng)用

以某水電站為例闡述水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)的實際應(yīng)用。某水庫水電站為混合式開發(fā)，該水庫常規(guī)的蓄水位在400米左右，庫容量約為6400萬立方米，設(shè)計引流量約為2500立方米每秒，電站的裝機容量約為780兆瓦，平均發(fā)電量約為33億度電。水電站有多個構(gòu)筑物組成，其中包含電站主廠房、非溢流壩、左岸副壩、尾水渠等。

（一）自動化監(jiān)測設(shè)備的埋設(shè)

第一，廠房監(jiān)測系統(tǒng)。包含在廠房的觀測廊道中設(shè)置變形監(jiān)測的監(jiān)測測點與裝備，應(yīng)用到變形與基礎(chǔ)沉降觀測；在廠房四號機壩縱周邊設(shè)置滲流監(jiān)測斷面，采用四支弦式滲壓計來監(jiān)測滲流；另外在廠房四號機附近設(shè)置十六支鋼筋計來監(jiān)測鋼筋應(yīng)力狀況；在四號機抽線位置設(shè)置四組應(yīng)變計來監(jiān)測混凝土變化狀況；在四號機進口的位置設(shè)置一個溫度來監(jiān)測斷面，來對四號機進口處混凝土的溫度變化進行監(jiān)測。

第二，泄洪沖砂閘監(jiān)測系統(tǒng)。一般情況下，泄洪沖砂閘位置設(shè)置兩個滲流監(jiān)測斷面，分別在十四號閘墩與五號閘墩，每個斷面設(shè)置四支滲壓計，來對壩基的滲透壓力進行監(jiān)測；在壩橫0+005一線設(shè)置了七孔測壓管，來對防滲墻的滲透壓力進行監(jiān)測；在泄洪沖砂閘的位置布設(shè)兩個應(yīng)變監(jiān)測斷面，在十四號閘墩與五號閘墩，每個斷面設(shè)置十二支鋼筋計，來對閘墩鋼筋應(yīng)力變化進行監(jiān)測；設(shè)置兩套七向應(yīng)變計組，來對閘墩混凝土的應(yīng)變在狀況進行監(jiān)測。

第三，安裝間監(jiān)測系統(tǒng)。包含在壩縱0+460的位置設(shè)置滲流監(jiān)測斷面，應(yīng)用滲壓計監(jiān)測滲透集水井與檢修集水井的滲透壓力；在檢修集水井與滲透集水井周遭分別布設(shè)兩個監(jiān)測斷面，總計十八支鋼筋計。

（二）自動化監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成

監(jiān)測系統(tǒng)由兩方面構(gòu)成，其中包含監(jiān)控中心與各部位監(jiān)測站。該工程計劃設(shè)置四個監(jiān)測站、一個監(jiān)控中心站，在監(jiān)控中心設(shè)置在中控室中，四個監(jiān)測站設(shè)置在安裝間觀測廊道、泄洪沖砂閘十四號閘墩、廠房觀測廊道以及泄洪沖砂閘五號閘墩，其間利用光纜通信，且利用220伏永久電源供電。

（三）自動化監(jiān)測系統(tǒng)的實效性

該電站已有的監(jiān)測項目皆基于人工觀測為主，有較大的觀測強度，并且受人為因素干擾大，觀測信息可靠性與實時性相對較差，不能全面反映水工建筑物實際變化狀況，尤其是在遭遇洪水與大壩性態(tài)異常狀況時，無法進行動態(tài)監(jiān)測。為此針對水電站當前安全監(jiān)測設(shè)備的運作狀況，加強完善大壩安全檢測系統(tǒng)，把一些重點監(jiān)測項目施以自動化監(jiān)測。這為行業(yè)發(fā)展的具體要求，也是水電站管理工作與實際生產(chǎn)的要求，另外，還是水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)全面發(fā)展的方向，為大壩安全建設(shè)至關(guān)重要的部分。

四、結(jié)語

綜上所述，水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)在水庫設(shè)備安全中具有不可或缺的作用，其不但能夠保證相關(guān)工作人員生命健康安全，還能充分發(fā)揮水庫大壩的實效性?；诖?，相關(guān)部門需給予水庫大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)高度重視，讓其含有的實效性在我國社會發(fā)展中全面發(fā)揮出，為我國現(xiàn)代化社會持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供有利條件。