王艷軍

天津市于橋水庫(kù)管理中心 天津 301900

水庫(kù)是我國(guó)人民經(jīng)濟(jì)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它們?cè)谝粋€(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)的發(fā)展與穩(wěn)定中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是，由于各種原因，一些水庫(kù)大壩仍具有疾病風(fēng)險(xiǎn)和不安全因素，影響著水庫(kù)的運(yùn)行，且給民眾的生命健康安全帶來(lái)巨大隱患。因此，加強(qiáng)水庫(kù)工程安全監(jiān)測(cè)尤為重要。通過(guò)監(jiān)控水庫(kù)工程想安全性，不僅可以及時(shí)獲取水庫(kù)工程的運(yùn)行狀況，以在安全運(yùn)行中獲得大量收益；而且還可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)異常和風(fēng)險(xiǎn)，并及時(shí)針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)項(xiàng)目管理加以改善、維護(hù)和維修。此外，還可以檢測(cè)實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的變化，可謂是一舉多得[1]。

1 水庫(kù)存在的安全問(wèn)題

1.1 水庫(kù)疾病纏身，年久失修

由于某些水庫(kù)的初期建設(shè)時(shí)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求很低，有些仍然是依靠經(jīng)驗(yàn)去建設(shè)的。除了工程機(jī)械和設(shè)備的短缺或簡(jiǎn)單之外，大多數(shù)都依賴于人為建造，建筑質(zhì)量參差不齊且每況愈下。此外，還會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化、大壩泄漏、排水設(shè)施損壞甚至無(wú)法完成工作等情況。

1.2 水庫(kù)管理缺失

一些水庫(kù)位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)等較偏遠(yuǎn)地區(qū)，處于管理水平低下、個(gè)人和集體管理意識(shí)淡薄、缺乏技術(shù)支持和缺乏經(jīng)濟(jì)保障的現(xiàn)狀中。諸如此類(lèi)情況，均加劇了水庫(kù)的安全運(yùn)行、管理和維護(hù)的工作難度。

1.3 病險(xiǎn)水庫(kù)劇增，處理困難

由于危險(xiǎn)水庫(kù)的問(wèn)題長(zhǎng)期未得到全面的解決，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間后，就會(huì)愈演愈烈，使得水庫(kù)安全問(wèn)題日漸嚴(yán)重，危險(xiǎn)水庫(kù)的數(shù)量也隨之逐年增加。但是，由于資金不足等許多實(shí)際問(wèn)題，水庫(kù)的安全性雖然一直被關(guān)注，但并適中未得到充分解決，開(kāi)始了惡性循環(huán)。

1.4 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入不足

在當(dāng)今的水庫(kù)管理中，安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用不可忽視。在關(guān)鍵時(shí)刻，它可以發(fā)揮重要作用，因此應(yīng)該重視這項(xiàng)工作。但是，根據(jù)當(dāng)前統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)分析，許多中小型水庫(kù)尚未建立大壩測(cè)量報(bào)告系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)，盡管某些水庫(kù)擁有此設(shè)備，但資格不足的操作員也無(wú)法對(duì)此類(lèi)設(shè)備負(fù)責(zé)，日常監(jiān)視、維護(hù)和保養(yǎng)不足會(huì)導(dǎo)致這些設(shè)備出現(xiàn)故障、形同虛設(shè)，導(dǎo)致它在洪水預(yù)報(bào)、防洪防旱、供水和水庫(kù)預(yù)警工作中無(wú)法起到相應(yīng)的作用[2]。

1.5 安全監(jiān)測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)陋，監(jiān)測(cè)手段落后

以陜西省為例，大多數(shù)水庫(kù)項(xiàng)目尚未安裝或完成工程監(jiān)控設(shè)備，有水庫(kù)僅僅只只能夠觀測(cè)水位，此外，某些設(shè)備的檢測(cè)技術(shù)也已經(jīng)跟不上時(shí)代的進(jìn)程，逐漸被淘汰。借助這些設(shè)備，我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的水系統(tǒng)和水風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，無(wú)法進(jìn)行預(yù)測(cè)和警報(bào)，也無(wú)法識(shí)別安全的水庫(kù)運(yùn)行并確保民眾的生存安全。

1.6 安全制度不健全，人員素質(zhì)參差不齊

當(dāng)前，許多水庫(kù)沒(méi)有對(duì)安全系統(tǒng)和風(fēng)險(xiǎn)管理的責(zé)任進(jìn)行有效和科學(xué)的檢查，也沒(méi)有對(duì)整體工程實(shí)施強(qiáng)有力的、系統(tǒng)性的獎(jiǎng)懲制度。為了確保檢查的質(zhì)量和數(shù)量，尤其是在洪水期間，要著重檢查關(guān)鍵區(qū)域和薄弱的連接點(diǎn)，并針對(duì)不同的情況制定專(zhuān)有的制度，還有加大排查力度，及時(shí)調(diào)查隱患，并向有關(guān)部門(mén)報(bào)告以及相互溝通。

2 水庫(kù)工程安全監(jiān)測(cè)的措施

2.1 安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿于各階段設(shè)計(jì)之中

應(yīng)根據(jù)每個(gè)步驟的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)和解釋項(xiàng)目，并制定監(jiān)控系統(tǒng)的項(xiàng)目預(yù)算。此外，項(xiàng)目法人必須完成批準(zhǔn)的所有工作內(nèi)容，并且認(rèn)真完成安全監(jiān)控設(shè)施（系統(tǒng)），這一點(diǎn)十分重要。

2.2 完善和建立已成水庫(kù)工程的安全監(jiān)測(cè)設(shè)施

大多數(shù)水庫(kù)項(xiàng)目的失敗意味著尚未建立安全監(jiān)控系統(tǒng)，并且無(wú)法理解運(yùn)行狀態(tài)和異常項(xiàng)目信號(hào)。但如果建立了完整的安全審核系統(tǒng)，并認(rèn)真進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)收集和分析監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，就會(huì)始終了解項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并且及時(shí)實(shí)施對(duì)策。因此，應(yīng)積極建立和完善相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工程，以確保工程的安全和人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.3 應(yīng)徹底根除“重經(jīng)濟(jì)輕效益的工程管理”思想

水管單位的首要任務(wù)是監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的安全，然后是項(xiàng)目的維護(hù)和修理，最后才是經(jīng)濟(jì)利益。因?yàn)樗畮?kù)工程只有在人員和工程安全都得到保證后，才能更好的運(yùn)營(yíng)，從而為整個(gè)社會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 水庫(kù)工程安全監(jiān)測(cè)人員應(yīng)具有一定的素質(zhì)

水管單位應(yīng)該成為一個(gè)技術(shù)熟練、技能高超、責(zé)任心強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)工程師組成的管理團(tuán)隊(duì)。在提高他們的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和敬業(yè)責(zé)任心的同時(shí)，還要注重提升他們的理論知識(shí)和實(shí)踐專(zhuān)業(yè)技能，令他們?cè)诠ぷ髦锌梢猿尸F(xiàn)更好的狀態(tài)，以及時(shí)且準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)工程中的不足和安全隱患，并提出有效的管理、改進(jìn)和維修措施。

2.5 正確處理水工建筑與安全監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的管養(yǎng)分離問(wèn)題

對(duì)于水庫(kù)工程中牽扯到的建筑與設(shè)備的養(yǎng)護(hù)問(wèn)題，需要專(zhuān)業(yè)的養(yǎng)護(hù)維修人員結(jié)合具體的實(shí)際情況作出定奪，對(duì)于是否分離養(yǎng)護(hù)，也需靈活處理。

2.6 修訂完善和嚴(yán)格執(zhí)行水庫(kù)工程安全法規(guī)

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)正在不斷加強(qiáng)了行業(yè)法規(guī)的建設(shè)，先后針對(duì)水庫(kù)工程頒布了多項(xiàng)法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。然而，隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步和技術(shù)水平的快速發(fā)展，還需針對(duì)現(xiàn)狀和近幾年出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)這些法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)和完善。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水庫(kù)安全監(jiān)控系統(tǒng)包括水庫(kù)管理局工作站、左壩頭、筏道入以及下連的各種傳感器組成

3.2 系統(tǒng)通訊設(shè)計(jì)

通信系統(tǒng)由三部分組成：測(cè)控單元通過(guò)雙絞線連接、測(cè)控單元管理局工作站通過(guò)SR-232接口的雙絞線連接、水利部安全管理中心與管理局和使用帶解調(diào)器的電話線連接。

3.3 系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)

所有系統(tǒng)都應(yīng)具有防雷保護(hù)功能。一個(gè)在系統(tǒng)工程建筑區(qū)域中布置地網(wǎng)，傳感器的接地電阻小于8歐姆，其他設(shè)備的接地電阻小于5歐姆。此外，裸露的電纜均應(yīng)由鋼管保護(hù)。雷雨季節(jié)要切斷電源，以防止電源引起的雷擊。

3.4 傳感器設(shè)計(jì)

水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)傳感器包括PWS型孔隙水壓力計(jì)、KPSI型上游水位計(jì)、PWF型下游水位計(jì)、氣壓計(jì)和雨量計(jì)。其主要技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 傳感器主要技術(shù)性能指標(biāo)

4 水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)解決方案

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果，確定風(fēng)險(xiǎn)安全性，以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、物理檢查以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和操作上監(jiān)視大壩、水庫(kù)和水系統(tǒng)，以保護(hù)軟件和硬件系統(tǒng)。從入侵檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)行為的安全保護(hù)。水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)解決方案[3]。

4.1 上位機(jī)防護(hù)

在工程師站，操作站，OPC服務(wù)器等處部署工業(yè)控制單元，通過(guò)用于USB移動(dòng)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和USB程序技術(shù)，可以保護(hù)用戶免受非法操作的濫用，從而提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的全面“免疫”功能[2]。

4.2 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)防護(hù)

通過(guò)智能保護(hù)終端對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制層的RTU進(jìn)行安全防護(hù)，有效識(shí)別和攔截對(duì)RTU的攻擊行為，允許上位機(jī)發(fā)送的合規(guī)操作流量通過(guò)，以動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的防護(hù)策略為基礎(chǔ)，達(dá)到對(duì)RTU的防護(hù)目的[3]。

4.3 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)審計(jì)

在監(jiān)控層、通信層、現(xiàn)地層旁路部署監(jiān)測(cè)審計(jì)平臺(tái)，可以有效地監(jiān)視和威脅檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)通信流量，并告警和審計(jì)對(duì)內(nèi)網(wǎng)進(jìn)行的非法收集、惡意攻擊、數(shù)據(jù)篡改、違規(guī)操作等行為，有效預(yù)防和阻止違規(guī)操縱和網(wǎng)絡(luò)攻擊行為。

4.4 集中安全監(jiān)管部署

通過(guò)安全監(jiān)管平臺(tái)對(duì)水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施統(tǒng)一化的監(jiān)管和運(yùn)維，管理平臺(tái)可以智能化、高效化地收取現(xiàn)場(chǎng)安全設(shè)備收集和分析的威脅數(shù)據(jù)，并根據(jù)安全模型辨別整體的安全性。這有助于監(jiān)管人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，并及時(shí)解決安全問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

重視對(duì)水庫(kù)安全工程監(jiān)控，一方面可以實(shí)時(shí)了解當(dāng)時(shí)的水庫(kù)運(yùn)行情況，另一方面還能夠運(yùn)用相關(guān)技術(shù)和工具進(jìn)行數(shù)據(jù)分析工作，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫(kù)工程中的安全隱患問(wèn)題，并針對(duì)各類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。如此一來(lái)，既可以綜合完善相關(guān)的制度及規(guī)定，又能夠進(jìn)一步提高水安全監(jiān)測(cè)的有效性，最終達(dá)到了改善水利的目的。