關于水工建筑中水庫大壩安全觀測的探討

吉同毅

【摘要】水工建筑中水庫大壩安全觀測是指應用特定的儀器設備，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分析。加強水工建筑中水庫大壩的觀測，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，確保水工建筑中的水庫大壩質量安全，保護大壩附近居民的健康和財產安全。

【關鍵詞】水工建筑；水庫大壩；作用；安全觀測；設施；措施

一、水工建筑中水庫大壩的作用

水工建筑中水庫大壩的作用主要體現在：（1）保障供水。水工建筑中水庫大壩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。（2）防洪保安。我國是一個洪澇災害頻繁的國家。因此會不斷建立完善的以水庫、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。（3）保障能源供給。水電在調整能源結構，維護經濟社會協調、可持續發展中發揮著重要作用。我國經濟社會快速增長和能源緊缺的矛盾今后將會越來越突出，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、風能、太陽能和生物質能等在內的各種可再生能源已成為我國基本的能源政策，其中特別強調優先發展水電。

二、水工建筑中的水庫大壩安全觀測分析

1 水工建筑中水庫大壩安全觀測對象分析。（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觀測對象，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。

2 水工建筑中的水庫大壩安全觀測的內容。（1）對水流滲出和大壩形狀變化的觀測。對水流滲出的觀測，包括對水流滲出量、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觀測；對大壩形狀變化的觀測，包括對大壩主體水平方向和垂直方向位置移動的觀測、對大壩接縫部位和裂隙的觀測、對混凝土材料傾斜程度的觀測，以及對土石材料固結程度的觀測等。（2）對大壩周邊環境的觀測。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觀測。

三、水工建筑中水庫大壩安全觀測的主要設施及其措施

1 水工建筑中水庫大壩安全觀測的主要設施。（1）水工建筑中水庫大壩安全觀測的水平移動設施。水工建筑中水庫大壩變形觀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觀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）水工建筑中水庫大壩安全觀測的垂直移動設施。水工建筑中水庫大壩安全觀測的垂直移動設施多運用靜力系統來實現自動化觀測，系統在觀測水平移動的同時，還能觀測垂直移動的距離。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觀測的裝置。在現實的觀測活動中，運用范圍較廣的是變壓器儀器和電容儀器。近年來，有部分水工建筑中水庫大壩觀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觀測，同時在設備內部設置了一個液壓原理的傳感裝置，來實現對于大壩的安全觀測。也有部分工程用進口的液壓原理沉降裝置和固定的水平測量儀器來實現自動的沉降觀測。

2 加強水工建筑中水庫大壩安全觀測的措施。（1）改進數據采集系統。由于大壩安全觀測的測點較分散，且一起種類較多，因此對現有各種大壩觀測數據采集系統的開放性、可兼容性、可靠性及現場設備觀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）應用智能傳感器，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。（3）安全報警的措施。為避免產生安全災害和減少損失，在進行了各種觀測及資料分析的基礎上，進行安全報警非常重要。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。

結束語

綜上所述，水工建筑中的水庫大壩具有體量大、建設和使用周期長特征。水工建筑中水庫大壩的安全觀測貫穿于水工建筑中水庫大壩施工、運行和維護的整個過程。隨著科技的進步發展，安全觀測新技術將被推廣應用，水工建筑中水庫大壩觀測自動化必將會在實用化的基礎上朝著功能更強大、性能更可靠、測量更準確和維護更方便的智能化方向發展，從而保障水工建筑中水庫大壩的安全運行。

參考文獻：

[1]張亞川.水電站大壩溫度監測系統應用研究[D].長安大學，2012