水庫大壩安全監測自動化技術在水庫設備安全中的應用研究

張成闊

摘要：本文主要以水庫大壩安全監測自動化技術在水庫設備安全中的應用研究為重點進行闡述，結合當下大壩安全監測自動化技術現狀為主要依據，從自動化監測設備的埋設、自動化檢測系統的組成、自動化監測系統的必要性這幾方面進行深入探索與研究，其目的在于實現實時監測，降低人工成本，優化監測效率。

關鍵詞：水庫大壩安全監測；自動化技術；現狀；應用

對于水庫大壩來講，合理利用水庫大壩安全監測自動化技術十分重要，是確保水庫設備安全運行的基礎，也是保證水庫大壩效用全面發揮的關鍵。為此，相關人員需加大安全監測自動化技術應用力度，促使其存在的價值與效用在我國社會經濟發展中發揮出最大化，以期推動我國核心競爭力上升到新高度。本文主要研究水庫大壩安全監測自動化技術在水庫設備安全中的應用，具體如下。

一、水庫大壩安全監測自動化技術現狀

（一）安全監測自動化技術分析

以前利用的大壩安全自動化監測技術具體包含垂直與水平位移傳感器、中央控制裝置以及地下水位監測儀器等。水平位移傳感器當前有兩種，引線與垂線，實際工作方式為電容式與電機式，采用電機式監測雖然速度慢但是不挑環境，有較強的可靠性；而電容式監測盡管速度較快，但是對工作環境有極高的要求，且線路太長易導致偏移。近些年誕生了激光垂直監測，不僅效果好成本還低；此外還有精度較高的自動化掃描儀，能夠對水庫大壩進行動態監控，但是成本非常高，對技術要求也非常高。對地下水監測經常使用弦式滲壓計，穩定性強，不足是易受氣壓影響，導致結果失準。中央控制儀器有后備電源、計算機等，隨著科技的不斷發展逐漸構成監測局域網模式的監測系統，有極高的穩定性、極強的適應性，成本低廉，在當前得到了廣泛利用。

（二）安全監測自動化系統

水庫大壩安全監測自動化系統系統由三部分組成：現場量測部分、數據采集模塊（CCU）、遠程終端采集單元（MCU），其中現場量測部分由大壩區降雨強度和雨量監測與大壩滲流量監測這兩部分組成。大壩區降雨強度和雨量監測采用翻斗式雨量計測量降雨量和降雨強度。大壩浸潤及壩頂基滲壓監測：通過埋設滲壓計來觀測壩體的滲流壓力分布情況和浸潤線位置及壩基滲流壓力分布情況；而大壩滲流量監測在大壩下游設置水堰，安裝量水堰計以監測大壩滲流量。安全監測自動化系統有較廣的監測范圍，監測項目較多，一般情況下，所面對的監測環境都會十分惡劣。在實際設計過程中依據水庫大壩的具體狀況與實際效用狀況全面設計，在設計中需嚴格遵循標準、實時、可靠等原則，并留有足夠的可擴空間，保證安全監測自動化系統的實效性。

二、水庫大壩安全監測的特點與必要性

（一）主要特點。水庫大壩安全監測有兩項特點，其中包括重要性與嚴謹性，需全面掌握大壩運行規律，一定要做好水庫大壩觀測工作。水庫大壩的安全監測包含對壩體特定測點依據對應頻率展開儀器測量且對所采集的資料進行分辨，通過對原本觀測獲取的數據進行查證與有關計量來保證監測資料的連續性與準確性。

（二）安全監測中心內容與必要性。管理者若想及時了解大壩安全問題及運行狀態主要依靠于合理監測。一般來講，大壩的安全監測是通過人工對監測設備的利用與定期監測來掌握的水利工程壩基、主體結構以及周邊環境，并通過分析相關觀測數據來判斷水庫大壩具體運行狀況。在該過程中，因水庫水壩存在一定的特殊性，在維護水壩時需合理開展完全監測工作。隨著當前各類自動監測技術的誕生，與早前人工觀測，自動安全監測技術更能實現連續且動態的監測。

三、水庫大壩安全監測自動化技術在水庫設備安全中的應用

以某水電站為例闡述水庫大壩安全監測自動化技術的實際應用。某水庫水電站為混合式開發，該水庫常規的蓄水位在400米左右，庫容量約為6400萬立方米，設計引流量約為2500立方米每秒，電站的裝機容量約為780兆瓦，平均發電量約為33億度電。水電站有多個構筑物組成，其中包含電站主廠房、非溢流壩、左岸副壩、尾水渠等。

（一）自動化監測設備的埋設

第一，廠房監測系統。包含在廠房的觀測廊道中設置變形監測的監測測點與裝備，應用到變形與基礎沉降觀測；在廠房四號機壩縱周邊設置滲流監測斷面，采用四支弦式滲壓計來監測滲流；另外在廠房四號機附近設置十六支鋼筋計來監測鋼筋應力狀況；在四號機抽線位置設置四組應變計來監測混凝土變化狀況；在四號機進口的位置設置一個溫度來監測斷面，來對四號機進口處混凝土的溫度變化進行監測。

第二，泄洪沖砂閘監測系統。一般情況下，泄洪沖砂閘位置設置兩個滲流監測斷面，分別在十四號閘墩與五號閘墩，每個斷面設置四支滲壓計，來對壩基的滲透壓力進行監測；在壩橫0+005一線設置了七孔測壓管，來對防滲墻的滲透壓力進行監測；在泄洪沖砂閘的位置布設兩個應變監測斷面，在十四號閘墩與五號閘墩，每個斷面設置十二支鋼筋計，來對閘墩鋼筋應力變化進行監測；設置兩套七向應變計組，來對閘墩混凝土的應變在狀況進行監測。

第三，安裝間監測系統。包含在壩縱0+460的位置設置滲流監測斷面，應用滲壓計監測滲透集水井與檢修集水井的滲透壓力；在檢修集水井與滲透集水井周遭分別布設兩個監測斷面，總計十八支鋼筋計。

（二）自動化監測系統的構成

監測系統由兩方面構成，其中包含監控中心與各部位監測站。該工程計劃設置四個監測站、一個監控中心站，在監控中心設置在中控室中，四個監測站設置在安裝間觀測廊道、泄洪沖砂閘十四號閘墩、廠房觀測廊道以及泄洪沖砂閘五號閘墩，其間利用光纜通信，且利用220伏永久電源供電。

（三）自動化監測系統的實效性

該電站已有的監測項目皆基于人工觀測為主，有較大的觀測強度，并且受人為因素干擾大，觀測信息可靠性與實時性相對較差，不能全面反映水工建筑物實際變化狀況，尤其是在遭遇洪水與大壩性態異常狀況時，無法進行動態監測。為此針對水電站當前安全監測設備的運作狀況，加強完善大壩安全檢測系統，把一些重點監測項目施以自動化監測。這為行業發展的具體要求，也是水電站管理工作與實際生產的要求，另外，還是水庫大壩安全監測自動化技術全面發展的方向，為大壩安全建設至關重要的部分。

四、結語

綜上所述，水庫大壩安全監測自動化技術在水庫設備安全中具有不可或缺的作用，其不但能夠保證相關工作人員生命健康安全，還能充分發揮水庫大壩的實效性。基于此，相關部門需給予水庫大壩安全監測自動化技術高度重視，讓其含有的實效性在我國社會發展中全面發揮出，為我國現代化社會持續穩定發展提供有利條件。