水庫大壩安全自動化監測問題及措施

陳軍（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川省 成都市 溫江區611130）

水庫大壩安全自動化監測問題及措施

陳軍（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川省 成都市 溫江區611130）

隨著我國經濟的迅猛發展，國家相關部門也越來越重視農業水利的建設和發展。而水庫大壩的建設是農業水利建設重要的一項之一，水庫大壩建設數量增加，給農業和農民帶來了很大地綜合經濟增長和效益，有助于農業經濟地快速發展。大壩安全自動化監測是大壩施工和設計中的重要環節，但由于大壩安全自動化監測的發展起步較晚，大壩自動化監測沒有取得較好的成效，相關工作人員對大壩安全自動化監測的認識還不夠，導致沒有及時準確地監測出存在的異常部位與安全隱患。本文以四川省長河壩為例針對水庫大壩安全自動化監工作中出現的問題進行了探討，最后提出了一些解決措施。

水庫大壩；安全；自動化監測

1 引言

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，為大渡河干流水電梯級開發的第10級電站，工程區地處大渡河上游金湯河口以下約4～7km河段上，壩址上距丹巴縣城82km，下距瀘定縣城49km。大渡河為不通航河流，工程區距鐵路線較遠，公路有省道S211線從工程區通過，并在瓦斯河口與國道G318線相接，可較方便地連接外圍交通干道及大、中城市，交通較方便，周邊有成都、眉山、雅安以及樂山等重要城市。

長河壩水電站是以單一發電為主的大型水庫電站，無航運、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。工程為一等大（1）型工程，擋水、泄洪、引水及發電等永久性主要建筑物為1級建筑物，永久性次要建筑物為3級建筑物，臨時建筑物為3級建筑物。電站采用水庫大壩、首部式地下引水發電系統開發。電站總裝機容量2600MW，水庫正常蓄水位1690m，具有季調節能力。

樞紐建筑物由攔河大壩、泄水系統、引水發電系統組成[1]。攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，大壩心墻底與兩岸接觸部位采用高塑性粘土，上、下游分別設反濾料，下游反濾層共兩層，為反濾層1和反濾層2，上、下游反濾料與壩體堆石之間均設過渡層。心墻范圍內的覆蓋層基礎進行固結灌漿，心墻下部河床覆蓋層設置2道混凝土防滲墻防滲，上游防滲墻與心墻間采用廊道式連接，上游防滲墻下接帷幕灌漿，下游防滲墻與心墻間采用插入式連接，基礎灌漿廊道及混凝土刺墻周圍采用高塑性粘土。壩肩左、右兩岸分別設置了五層帷幕灌漿平洞，各層平洞軸線位于同一豎直面內。左壩肩灌漿平洞與地下廠房灌漿平洞連為一體，右壩肩灌漿平洞軸線與壩軸線相同。

2 水庫大壩安全自動化監測中存在的問題

2.1 對大壩安全監測的認識不足

對大壩安全監測的必要性和重要性認識不不足，有些地方認為，水庫大壩運行了很多年，都沒有觀測設施，大壩也照樣完好無缺；有的地方缺少資金，沒有在安全監測設施上投入資金，這些現象使得許多水庫運行了多年，一直都沒有任何監測記錄資料，這種現象會產生嚴重的后果。所以在現金開展的大部分水庫安全鑒定工作中，沒有以往的監測資料，無法對大壩地安全狀況作出客觀的認定和評價，這就大大地影響了水庫除險加固和大壩安全鑒定質量地有效性與針對性。

2.2 監測儀器的選擇和采購

監測儀器的選型應當充分考慮其適用性，也就是指儀器適用的測量范圍、監測環境等。在儀器適用的情況下，還要考量儀器的耐久性和可靠性，且要比較各類儀器的應用歷史、生產條件、廠家質保信譽以及承諾。然后，選型還應考慮監測儀器的精度，請注意：并不是儀器精度越高越好，最合適的就是滿足工程監測。

目前，大多數設計單位在開始設計時，沒有綜合了解監測儀器的類型、應用條件和原理以及適用的場合等，對儀器的耐久性、適用性、準確性和安裝方法沒有充分的對比選擇。因此，導致最后所采購的大壩安全自動化監測設備幾乎是國內廠家的組裝產品，而這些監測設備沒有遵照必須適應水工環境下的工作要求，導致監測設備故障率較高、使用壽命偏低，且增加了運行成本和維護次數，甚至出現監測儀器測報數據不準、部分功能失靈的問題，嚴重降低了監測設備的使用效率。

2.3 水工監測資料分析不夠

（1）大部分水庫沒有專人專職對日常資料、月度報表以及年度監測的成果進行分析和匯總整理，只是在必要的時候安排一些工程人員來做這項工作。然而，這些工作人員的獨立能力、掌握能力、熟練度和應變能力有限，達不到預定的監測目標。他們的工作缺乏綜合性和系統性，只停留在短期地定性分析上，導致監測成果沒有客觀、完整的反映狀況。

（2）沒有充分利用好大壩安全自動化監測系統進行日常的管理，且對相關管理人員沒有開展足夠的培訓。因此，管理人員的操作能力較低，在管理工作中無法快捷、實時地調用數據，導致水庫的運行調度產生諸多不便。

2.4 自動化監測的方案設計不合理

大壩監測系統可持續良好運行的一個先決條件，就是有一個好的大壩安全監測方案。由于大多大壩設計單位在大壩安全自動化監測方面缺乏經驗，在設計方案時往往以大壩主體除險加固為主，使設計方案不經濟、不合理，且大壩的設計方案優化工作往往由施工單位來做，這樣就造成監測系統的設計方案耐久性差和穩定性，可操作性、自動化以及智能化程度低。

因此，設計單位應關注監測設備儀器以及技術的發展動態，不斷采用先進的技術手段，綜合不同壩基、壩型的地質狀況以及水庫的運行性質等因素，確定測點的布置和監測項目，做到合理設計監測項目，不缺漏測點布設[2]。設計單位在設計監測方案時往往容易忽略監測目的不明顯的問題，如土石壩在防滲施工時都采取塑性混凝土防滲心墻的方式，而很少對塑性混凝土防滲墻地防滲效果開展監測。

3 水庫大壩安全自動化監測的主要措施

3.1 加強對水庫大壩安全自動化監測的認識

隨著我國經濟的迅猛發展，工業生產、農業建設以及人民日常生活對水利工程地依賴性越來越嚴重。而水庫在防洪抗災中起到的骨干作用越來越大，社會和經濟效益越來越顯著。正是由于水庫的地位非常重要，因此必須要求水庫在保證安全的狀況下發揮出其綜合效能。水庫大壩自動化監測為水庫的安全提供了科學的現代化管理方法，所以完善健全大壩安全監測的設施，加大對水庫大壩地安全監測工作是十分必要且重要的。

3.2 利用自動化監測系統進行資料分析和采集

水庫大壩的自動化監測系統具有便于分析、測量快、可備份和可靠性高等特點，能有效縮短數據采集周期，縮減人工整編分析資料的繁冗程序，減輕勞動強度，提升大壩監測地效率。還有在系統檢修、運行期間，通過人工比測的方式來校驗自動化的檢測值，提高數據采集的可靠性，減小系統誤差，當系統維護可以提供有效的參考依據。

根據設計復核、壩體穩定、泄洪消能、壩基隱患、近壩庫岸滑坡以及庫區淤積等方面的情況，對大壩安全狀況和結構性態進行全面評價地做法是非常有效的。所以，要把大壩安全鑒定的經驗與大壩監測資料分析的方法結合起來，以便于更好地、全面地客觀評估大壩的安全性態。

3.3 自動化監測儀器系統選用

在選用采購自動化監測儀器系統時，應在立足國內的同時，適當引進一些國外先進成熟的系統和儀器。為了樹立窗口拓寬眼界，要吸收學習國外的先進技術，引進少量國外先進的監測系統和設備。大壩監測系統主要有監測儀表、集線箱、一次監測儀器（傳感器）、計算機硬軟件以及水工等專業知識較廣的技術產品[3]。在惡劣環境下大量儀器長年工作，又要求系統有較低的故障率，這需要資金和技術上的高投入。但是，國內一些科研單位和高校也大力投入了力量開發相關儀器、系統，并且國內投入的人力物力基本上不比國外少，因此與國外先進儀器相比，國內儀器在性能、價格以及售后服務等當面有明顯的優勢。

3.4 科學合理地自動化監測方案是大壩安全監測系統正常運行的前提

設計出科學合理地自動化監測方案是水庫大壩安全自動化監測系統得以正常運行的前提。自動化監測系統的設計要求設計者十分精通水工結構，且還了解監測儀器系統的性能和使用要求。因此，這是一個很復雜地系統設計，所有的環節都要做詳細考慮，否則無法滿足自動化監測地要求。如一些工程引張線休、垂線等裝置的正確設置，能有效提高變形系統的監測精度，線休保護不當串風或者垂線線休過長等引起線體擺動，集線箱、儀器放置在漏水的地方而沒有防護措施，觀測室沒有可靠的接地設施，揚壓力計設置在零下溫度中等問題在今后的設計中都要采取有效措施來解決。

3.5 大力發展水庫大壩安全自動化監測事業

水庫大壩的安全監測自動化是今后很長一段時間內的發展趨勢，我國的自動化監測正是一個逐步發展和提高的過程。當前監測儀器系統逐步完善、現場隊伍管理水平不斷提高，因此應穩妥地展開工作。首先，在部分大中型工程中進行分階段實施自動化監測系統。在建立自動化系統前應當注意完善和建立人工監測系統，保證資料的完整性和連續性。

4 結束語

綜上所述，對水庫大壩的安全自動化監測是實施大壩安全科學管理，了解大壩的安全性態過程中必不可少的重要技術手段。應綜合應用多種科學的先進的技術手段，建立起完善高效的自動化監測系統，使之成為防汛決策支持系統中的組成部分。為實現眾多水庫大壩的科學安全管理以及可持續發展服務，使工程的效益實現最大化的發展。

[1]郝建強，田戰鋒.貝雷橋在沙沱水電站升船機設備層板梁施工中的應用[J].水利水電技術，2015，46（7）：89～90.

[2]鄧榮歡，程淑芬.光照水電站大壩變形監測設計[J].貴州水力發電，2008，22（5）：36～38.

[3]魏永強，宋子龍，王 祥.基于物聯網模式的水庫大壩安全監測智能機系統設計[J].水利水電技術，2015，46（10）：38～42.

TV698.1

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2095-2066（2016）22-0112-02

2016-7-10

陳 軍（1983-），男，漢族，工程師，本科，從事水利工程安全監測工作。