關于水庫大壩工程自動安全監測的探析

【摘要】水庫大壩工程具有體量大、建設和使用周期長的特點。水庫加強大壩自動安全監測主要包括監測方法的采用和設備設施的研制開發、監測方案的設計、監測設施的埋藏和布置、監測數據結果的收集，傳送和歸類，以及對監測相關資料的分析等方面。本文概述了水庫大壩工程自動安全監測，簡述了水庫大壩工程的主要作用及其安全監測，并論述了水庫大壩工程自動化安全監測的主要設施及其措施。

【關鍵詞】水庫大壩工程；作用；安全監測；自動化安全監測

一、水庫大壩工程自動安全監測的概述

水庫大壩工程自動安全監測貫穿于水庫大壩工程施工、運行和維護的整個過程。水庫大壩工程自動安全監測指運用特定的儀器設備，對大壩主體、大壩地基部位、大壩附近的岸坡以及大壩周邊自然狀況所做的觀測和巡查。對于水庫大壩工程進行及時的監測，有利于在第一時間發現大壩的安全隱患，采取適當的措施消除這些隱患，確保水庫大壩工程質量安全。

二、水庫大壩工程的主要作用

水庫大壩工程的主要作用體現在：（1）防洪作用。過去我國不斷建立完善以水庫、堤防、分滯洪區等構成的防洪工程體系對洪水進行調控。這些防洪工程體系不僅有效保護了人民的生命和財產安全，也保衛了國家經濟建設秩序和改革開放的成果。同時，水庫在調整城鄉水資源供需關系，緩解城鄉供水壓力方面發揮的作用意義重大。（2）保障供水。水庫大壩工程是調節配置河流水量，保障飲水安全、糧食安全和城鄉經濟社會發展用水安全的重要基礎設施。近些年糧食持續豐收，與水庫有效發揮灌溉保障作用是密切相關的。（3）提供水能。隨著經濟發展與能源緊缺的矛盾日益突出，如果過度依賴火電必將引發二氧化碳過量排放，因此大力發展包括水能等在內的各種可再生能源已成為我國基本的能源政策。

三、水庫大壩工程的安全監測分析

1 水庫大壩工程安全監測的主要內容。（1）對水庫原材料應力和溫度的監測。主要包括混凝土大壩原材料的應力和抗壓性能監測、鋼筋材料性能監測、鋼管和蝸殼的應力監測、混凝土與大壩地基的溫度監測，以及土石材料縫隙中水土壓力的監測。在這些項目中，變形和水流滲出是最主要的監測項目。（2）對大壩周邊環境的監測。包括對水庫上游和下游水位高低、水庫水溫、空氣環境溫度、大壩底部泥土淤積程度和大壩下游的淤泥沖擊程度的監測。（3）對水流滲出和大壩形狀變化的監測。對水庫水流滲出監測主要有對水流滲出量、環繞大壩的水流量、滲出水流的透明程度以及化學性質等方面的監測；對大壩形狀變化的監測，包括對大壩主體水平方向和垂直方向位置移動的監測、對大壩接縫部位和裂隙的監測、對混凝土材料傾斜程度的監測，以及對土石材料固結程度的監測等。

2 水庫大壩工程安全監測的對象。（1）大壩的主體部分。相鄰大壩段落之間的錯位狀況、伸縮面與止水狀況、大壩表面情況、大壩道壁情況以及較寬縫隙內部有無漏水現象發生等等。（2）大壩的地基和大壩肩部。要檢查基礎性的巖石主體是否受到了擠壓，是否發生了松動、錯位、凸起現象，大壩主體與巖石基礎性部位的結合接縫處是否發生了松動或者滲水，大壩肩部有無明顯的裂縫、滑落、侵蝕等現象。另外，大壩基礎部位的排水功能也是一個重要的監測對象，它關系到排水設施的工作狀態、水分滲出量、水體渾濁程度等因素。（3）用來引水和排水的設備。應當仔細檢查進水和排水的設備是否發生了堵塞、損毀等現象，泄水用的設備有無裂隙和損壞，各種設施有無侵蝕或者磨損。還要檢查水庫下游的河道以及岸坡淤泥沖擊的情況。

四、水庫大壩工程自動化安全監測的主要設施及其措施

1 水庫大壩工程自動化安全監測設施。（1）垂直移動設施。垂直移動設施多運用靜力系統來實現自動化監測，系統在監測水平移動的同時，還能監測垂直移動的距離。光電坐標系統是采用物鏡設備將特定的圖形投影在集成裝置上面，通過特定的線路來轉換成垂直移動。激光式設備是用激光來進行監測的裝置。在現實的監測活動中，運用范圍較廣的是變壓器儀器和電容儀器。近年來，有部分水庫大壩工程監測工程采用了自動補充水的設備來對大壩內部的土石進行監測，同時在設備內部設置了一個液壓原理的傳感裝置，來實現對于大壩的自動安全監測。（2）水平移動設施。水庫大壩工程變形監測的遙感測量裝置包括：電機設備、光電設備、感應設備和激光設備。目前，我國應用較廣的大壩安全監測水平移動技術設備有垂線和引張用線兩種。常見的坐標儀器有感應式儀器和電機式儀器，其中電機式坐標裝置利用紅外線的探頭來跟蹤設定的垂線，通過對電機電壓和脈沖的計量，來獲得垂線位置的具體移動情況。感應式裝置采用電感和電容相關原理制作而成，其中的電容裝置測量和閱讀速度較快，但是對周邊環境的要求也相對高一些。

2 加強水庫大壩工程自動化安全監測的措施。（1）改進數據采集系統。由于大壩安全監測的測點較分散，且一起種類較多，因此對現有各種大壩監測數據采集系統的開放性、可兼容性、可靠性及現場設備監測網絡的廣泛易組性（適應多重通行介質），可遠程監控性等進行改進，是一個重要的發展方向。（2）開展安全報警研究。為避免產生安全災害和減少損失，在進行了各種監測及資料分析的基礎上，進行安全報警是非常重要的。我國這方面還比較薄弱，建議開展報警系統研究，對報警準則、分級、設備及方法等提出一套切實可行的技術方案，制定安全報警的規程、規范。（3）發展智能傳感器，這是一種講傳感器與微型計算機集成在一起的裝置，使其具有感知本能外，還具有認知能力，即能同時測量多重物理量和化學量，比如測量液體溫度、流速、壓力和密度；還具有自補償和計算功能，自檢、自校、自診功能及消息存貯和傳輸功能。

結束語

科技進步發展，使得自動化安全監測新技術被推廣應用，水庫大壩工程自動安全監測將朝著功能更強大、性能更可靠、測量更準確和維護更方便的智能化方向發展，從而保障水庫大壩工程的安全運行。

參考文獻：

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