【摘要】近年來，自動化監(jiān)測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于水庫大壩中，由于自動化監(jiān)測技術(shù)不僅能有效提高水庫大壩建設(shè)的質(zhì)量，增強蓄水防洪的能力，還能較好的控制水庫安全，同時也為人員生命及財產(chǎn)安全提供有力保障，已成為水庫大壩安全管理的主要技術(shù)手段。本文主要對自動化監(jiān)測技術(shù)在水庫大壩中的應(yīng)用進行闡述，并結(jié)合具體實例對其在水庫大壩中的應(yīng)用進行綜合分析，以期為水庫大壩建設(shè)提供可靠、有效的指導(dǎo)意見。

【關(guān)鍵詞】水庫大壩；自動化監(jiān)測技術(shù)；具體應(yīng)用

1、引言

水庫大壩自動化監(jiān)測技術(shù)作為保障大壩安全重要的非工程技術(shù)之一，隨著水庫大壩建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，被廣泛用于水庫大壩安全建設(shè)中，其貢獻主要表現(xiàn)在檢驗和完善大壩設(shè)計、指導(dǎo)和改進工程施工、監(jiān)控大壩運行安全、檢驗病險水庫除險加固效果、優(yōu)化大壩管理和處置、查出大壩突發(fā)事件的成因等。同時，由于大壩具有的特殊性，一旦大壩出現(xiàn)安全問題，則會對下游造成一定的經(jīng)濟和環(huán)境損失，甚至?xí)θ藗兊纳】禈?gòu)成威脅，而自動化監(jiān)測技術(shù)在水庫大壩中的應(yīng)用，可有效降低水庫大壩的風(fēng)險，增強其防洪預(yù)洪的能力，為水庫工程安全和公共飲水安全提供有力保障，提高水庫大壩工程經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

2、自動化監(jiān)測技術(shù)在水庫大壩中的應(yīng)用

目前，諸多水庫大壩的自動化監(jiān)測技術(shù)較為落后，為水庫大壩埋下一定的隱患。在水庫大壩的建設(shè)前期，主要通過人工對其安全進行監(jiān)測，但由于人力資源和相應(yīng)的設(shè)備設(shè)施存在一定的局限性，再加上大中型水庫監(jiān)測周期過長，不能及時發(fā)現(xiàn)大壩運行過程中存在的安全問題。若在雨雪、洪水等惡劣天氣，則可能導(dǎo)致水庫大壩在運行過程中發(fā)生較大災(zāi)難。因此，有必要加大對先進技術(shù)及設(shè)備的引進力度，并結(jié)合工程的實際情況，對自動化安全監(jiān)測評價預(yù)報系統(tǒng)進行完善和優(yōu)化，并形成一套較為完整的自動采集技術(shù)，實現(xiàn)對水庫大壩運行情況的有效監(jiān)測，以此來指導(dǎo)大壩建筑的維護方向，從而保障大壩的穩(wěn)定運行。

在水庫大壩中，自動化監(jiān)測系統(tǒng)的組成部分主要包括現(xiàn)場量測、大壩安全數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信息處理及查詢等，能夠?qū)λ畮煊炅?、水位、變形、滲流等進行有效的自動化監(jiān)測。同時，根據(jù)工程的實際情況，可對水庫大壩的運行狀況進行調(diào)整，及時為水庫大壩提供較為準(zhǔn)確、真實的信息，并制定有效措施來消除壩體存在的安全隱患，從而提高水庫大壩的施工質(zhì)量和管理效率。

水庫大壩自動化監(jiān)測的內(nèi)容主要包括水庫水位、變形、滲流、流量、相對濕度、水溫等，且在水庫大壩建設(shè)的過程中，主要使用的儀器設(shè)備有DIT-MCU水工、監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)記錄儀、水質(zhì)探測器及GPS定位系統(tǒng)等。因此，自動化監(jiān)測技術(shù)在水庫大壩中的應(yīng)用，不僅能利用遠程技術(shù)對水庫大壩運行的實際情況進行實時監(jiān)測，還能將傳感器監(jiān)測點所采集的數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)庫。另外，還可對各個地點的監(jiān)測單元實行分層分布監(jiān)測，并按照時間順序進行自動存檔。

在水庫大壩中，部分采用的自動化監(jiān)測設(shè)備是露天的，并呈大規(guī)模分布，因此，應(yīng)對雷電襲擊進行綜合考慮。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，導(dǎo)致壩體被雷電襲擊的主要原因就是感應(yīng)雷電流沿著通訊電纜和電源進入系統(tǒng)內(nèi)部，從而對設(shè)備造成嚴(yán)重損壞，因此，在設(shè)備自動化監(jiān)測的過程中，應(yīng)制定科學(xué)有效的措施避免雷電襲擊，防止系統(tǒng)整體癱瘓，從而有效預(yù)防重大安全事故的發(fā)生。另外，數(shù)據(jù)傳輸線路可采用鍍鋅鋼管保護的光纜，并采用單端接地的方式，可有效減少因電位差所引起的干擾。同時，在各個信號電纜和電源中，可將防雷識別裝置安裝在其兩端，并切斷雷電傳輸通道及在整個系統(tǒng)中安裝一個及以上避雷針，有利于減少或避免雷電襲擊所造成的危害。除此之外，還應(yīng)設(shè)計串聯(lián)式浪涌識別電源防雷、分散式聯(lián)合接地系統(tǒng)模式等，可有效避免雷電的直接襲擊，防止感應(yīng)雷和電壓浪涌對系統(tǒng)造成嚴(yán)重損壞。

設(shè)計和開發(fā)出合理科學(xué)的水庫大壩安全評價預(yù)報系統(tǒng)，其中，安全評價預(yù)報系統(tǒng)具有一定的通用性、移植性。由于水庫大壩的自動化監(jiān)測技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集和管理等系統(tǒng)，因此，可對數(shù)據(jù)采集效率進行優(yōu)化，并對所監(jiān)測的動態(tài)數(shù)據(jù)進行有效維護和管理，特別是壩體變形和滲流安全分析模型等功能的分析及評價。同時，建立具備壩體安全評價體系、模糊綜合評價模型等功能的分析評價預(yù)報系統(tǒng)，以此來提高水庫大壩運行的穩(wěn)定性和安全性，從而保障水利工程的順利進行。

3、實例分析

3.1 實例概況

某水庫的水流量為1.14億m3，水庫總?cè)萘繛?900萬m3，是集防洪、供水、灌溉、發(fā)電機養(yǎng)魚等功能為一體的大型水利樞紐工程。約在十九世紀(jì)五六十年代，該水庫的監(jiān)測設(shè)備開始建設(shè)，主要的監(jiān)測項目包括：壩體水平及豎向位移、壩體表面沉陷、粘土心墻固結(jié)、壩體浸潤線及繞滲、輸水洞外水壓力觀測等，以上這項監(jiān)測項目均為人工監(jiān)測。

3.2 自動化監(jiān)測技術(shù)分析

3.2.1 測點布設(shè)

外部監(jiān)測系統(tǒng)測點主要分布在主壩、一副壩、二副壩、三幅壩、貼坡、主溢和一非溢中，布設(shè)的豎向位移測點和水平位移測點分別為130個、39個。如表1所示。

內(nèi)部監(jiān)測系統(tǒng)測點主要分布在主壩、一副壩、二副壩、三幅壩、貼坡、輸水洞中，布設(shè)測點分別為：30、10、3、7、4、5；壩體、繞壩滲流、外水壓的監(jiān)測面測點布設(shè)分別為：10、8、1，如表2所示。

3.2.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)流分析

在對該水庫大壩的實際運行情況進行自動化監(jiān)測后，設(shè)計其監(jiān)測技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、大壩安全監(jiān)測分析、大壩安全監(jiān)測成果WEB發(fā)布系統(tǒng)這四部分主體功能組成，可對各測點所采集的數(shù)據(jù)進行有效傳輸和處理，其數(shù)據(jù)處理的流程圖如圖1所示。

3.3 自動化監(jiān)測功能

3.3.1 數(shù)據(jù)采集和管理

大壩水庫自動化監(jiān)測的內(nèi)部滲流安全采集系統(tǒng)，主要采用DAU2000設(shè)備提供的NDA1514數(shù)據(jù)采集通訊空間，通過對該空間的二次開發(fā)，可實現(xiàn)對水庫大壩建設(shè)現(xiàn)場采集單元的遠程控制和數(shù)據(jù)維護。大壩垂直變形觀測主要采用DNA03全數(shù)字電子水準(zhǔn)儀，其水平變形觀測主要采用TCA2003全站儀并開發(fā)數(shù)據(jù)采集及后期處理軟件支持遠程采集控制。

3.3.2 壩體監(jiān)測觀測模型的建立

為了對該水庫大壩進行有效的自動化監(jiān)測，建立了諸多系統(tǒng)性模型，可及時掌握大壩變形及變化規(guī)律，預(yù)測未來變化、確定變形是否穩(wěn)定及開展壩體的滲流監(jiān)測和研究，可將水庫大壩的滲流性態(tài)全面反映出來，從而為后期壩體相關(guān)數(shù)據(jù)分析奠定堅實的材料基礎(chǔ)。

3.3.3 大壩監(jiān)測成果的發(fā)布

近年來，水利技術(shù)呈信息化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的C/S模式系統(tǒng)已經(jīng)無法完全滿足實際工作的需要，而WEB發(fā)布系統(tǒng)可對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測及分析成果實行網(wǎng)絡(luò)化分布，因此，加大其開發(fā)力度是十分必要的。自動化監(jiān)測技術(shù)主要通過JSP技術(shù)，并運用Tomcat5.0服務(wù)器實行數(shù)據(jù)的實時接入，將大壩內(nèi)部和外部的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)的形式發(fā)布，并將其分析結(jié)果上傳至接口。

3.4 自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用評價

自動化監(jiān)測技術(shù)具有一定的先進性、可靠性、通用性，其在該水庫大壩中的應(yīng)用，有效減少了工作人員的工作量，提高了數(shù)據(jù)監(jiān)測的實時性和準(zhǔn)確性，防止由人為因素對大壩造成嚴(yán)重影響，達到了較高的自動化水平。另外，大大提高了數(shù)據(jù)的采集效率，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息和分析成果的共享，有效提高了水庫大壩信息化管理的水平。

4、結(jié)語

自動化監(jiān)測技術(shù)在水庫大壩中的應(yīng)用是現(xiàn)代化社會的主要發(fā)展趨勢，實現(xiàn)了水利工程自動化和信息化的有效提高。該系統(tǒng)性較強的技術(shù)在水庫大壩中的應(yīng)用，可對安全監(jiān)測起到一定的指導(dǎo)作用，最大程度提高了水庫防洪蓄水的能力，從而保障水庫大壩工程的高效安全建設(shè)。

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作者簡介：張韜 男 漢 1985 本科 助理工程師 貴州貴陽人 專業(yè)：地理信息系統(tǒng)專業(yè)。