水電站大壩安全監測及自動化發展方向探析

吳旭東

摘 要：近年來我國經濟發展速度較快，對于電力的需求也不斷增加。水力發電是獲取電力資源的重要途徑。為了確保水電站發電系統的正常運行，需要做好水電站大壩的安全監測和管理工作。堤壩作為水電站重要的防護建筑，其牢固性和穩定性直接關系到水電站的安全。因此在壩堤長期作用過程中需要做好安全監測工作。因此可以將自動化設備引入水電站大壩安全監測工作中來，有效地提高安全監測工作的科學性和有效性。

關鍵詞：水電站大壩；安全監測；自動化；監測內容；安全監測自動化

中圖分類號：TV689 文獻標志碼：A

0 前言

在水電站大壩安全監測工作中，通過引進先進的技術和方法，可以有效地提高大壩安全監測的水平。同時水電站大壩安全監測自動化的實現，還可以有效地提高監測的精度，進一步改善監測條件。近年來我國水電站大壩安全監測工作取得了較好的成效，但在系統可靠性、穩定性等方面還有待提高，特別是隨著科學技術的快速發展，大量的自動化監測新技術和新產品的推廣應用，有效地推動了水電站大壩監測自動化的發展，水電站大壩監測更具實用性，安全監測自動化系統的功能和性能也更具可靠性，測量更為精準，易于維護，自動化系統加快了向智能化的方向發展。

1 水電站大壩安全監測自動化的意義

通過對水電站大壩進行自動化安全監測，可以更好地發揮水電站大壩的經濟效益。水電站大壩一旦發生安全問題，則會給人民群眾的生命財產安全帶來較大的影響，其會波及十分廣泛的范圍，帶來嚴重的社會影響。同時水電站安全穩定的運行，也是水電站大壩建設經濟效益和社會效應得以發揮出作用的重要保障。同時采用自動化方式來對水電站大壩的安全進行監測作業，要有效地保證大壩建設過程中具備良好的環保效應，減少對當地環境的破壞。

2 大壩自動化安全監測內容的現狀

當前我國水電站大壩運行過程中，只有大部分的水電工程實現了全程安全監測，其他一些工程則只是針對部分環節開展了自動化安全監測。針對水電站大壩安全監測工作中，具體的監測內容主要以變形監測、滲流監測和應力監測為主。其中變形監測中主要以水平變形和垂直變形為主，其通過對大壩的某一段進行觀測，通常監測單位會將傳感器設置在壩頂或是壩后坡，針對壩體的垂直變形進行監測。將傳感器設置在壩體內部，實現對水電站大壩水平變形和沉降變形的監測。在滲流監測工作中，主要是針對滲透壓力和滲流量這兩個參數實施重點監測。當針對一段大壩的滲流參數進行監測時，監測單位會將傳感器每隔一個壩段則要進行具體的設置，利用傳感器來對排水溝積水數據進行采集，中央控制系統則利用這些數據來對大壩滲流的情況進行分析，并針對具體的情況來制定相應的措施。對于應力監測，當前只有在一些特大型的水電站中才會針對應力參數進行監測，中小型水電站大壩的安全則不進行應力參數的監測。

3 大壩安全監測自動化系統利用分析

3.1 自動化設備類型

大壩安全監測自動化系統中，主要以智能傳感設備、系統控制設備為主，智能傳感設備主要是統一收集和精確計算監測數據，并利用快速的傳播方式來對信息進行集成，并運用監測系統來對數據進行準確和高效的分析，從而為安全監測工作提供重要的數據支持。系統控制設備則是針對各個監測環節進行整體控制，以此來保證這些環節工作的規范性和秩序性。而且系統控制設備還具備數據分析和信息處理功能，為工作人員讀取分析數據提供了更多的便利，有利于實現對安全監測動態的隨時掌握。

3.2 自動化設備監測指標

在水電站大壩安全監測工作中，針對運行環境的監測是最為基礎的監測指標。即通過自動化設備來對堤壩周圍的自然環境進行具體的監測，實際監測工作中主要是針對上下游的水流量和水位高度開展相應的監測。在具體監測過程中需要充分地了解堤壩周圍的環境，并針對周圍水流量的變化來及時排除堤壩的安全隱患。由于堤壩是建立在前期對周圍環境的要求基礎上的，因此只有各方面的條件都適宜的情況下才能進行堤壩修筑，周圍環境的變化會對大壩功能的正常發揮帶來較大的影響，因此需要將周圍環境的監測作為自動化設備監測的指標。

3.3 堤壩主體的監測

針對堤壩主體進行監測，主要是對壩體的安全開展相應的監測工作。堤壩在長期運行使用過程中，壩體必然會受到水流侵蝕的影響，因此在堤壩監測過程中經常會發現堤壩下降導致的水流滲漏、堤壩穩固性下降導致的壩體變形等情況。因此在實際監測工作中需要將這些問題作為安全監測的重點。以此來保證壩體的安全，這對于整個大壩的安全使用具有至關重要的作用。

3.4 安全監測頻率的把握

由于安全監測工作是一個動態的過程，在堤壩安全防護工作中，通常一次監測的結果對于堤壩安全防護工作所能夠帶來的參考價值較低，而且對防護工作開展也沒有多大的意義。同時堤壩在長期運行和使用過程中，這也是一個不斷消耗的過程。因此對于堤壩需要安排安全監測的頻率，全面提高安全監測頻率的合理性和科學性，這樣才能保證安全監測結果的可靠性，確保達到安全監測工作的最終目的。

4 水電站大壩安全監測自動化的發展趨勢

4.1 監測范圍的發展

在當前我國水電站大壩案例監測工作中，其安全監測范圍具有較強的局限性。即往往是水電站需要哪些數據則進行哪些監測，而且基于成本方面的考慮，一些不重要的數據也不進行監測，只是針對一些重要的數據進行監測。這樣就會導致一些監測細節被漏掉，極易埋下安全監測隱患。針對大壩安全監測自動化的發展，在未來水電站大壩安全監測工作中，需要進一步拓展監測的范圍，同時需要將水電站大壩建設與監測工作相結合，即在大壩建設過程中就要對全程監測問題進行考慮。將安全監測納入水電站大壩建設體系中來，這樣則可以實現水電站大壩的全程的安全監測，并能夠針對重點部位實施精細化監測，應用具體的監測數據來對大壩建設進行優化，確保安全監測數據能夠更好地服務于大壩建設。

4.2 監測設備的發展

當前水電站大壩安全監測系統硬件設施加快了標準化的發展，而且大量電氣自動化產品的應用也迫使電氣自動化產品在型號、性能和參數等指標方面的統一化。而且在水電站大壩安全監測系統運行過程中，當其全面實現集成化監控后，必然離不開數字化設備的支持，因此監測設備必然也會加快智能化發展的進程，在未來必然會實現智能判斷和智能控制，有效地減少人為的干預。

4.3 監測系統的發展

當前水電站大壩安全監測系統加快了向集成化、智能化和精細化方向的發展。通過集成化，使中央處理系統能夠將所有設備的運作集成在一起，確保監測作業之間的橫向聯系，同時將數據采集、分析和存儲進行有效集成，實現全面和系統的監測管理，實現數據通信的縱向監測，以此來全面提升水電站大壩安全監測系統的自動化水平。

結語

近年來我國水電站大壩安全監測自動化取得了較快的發展，但在實際運行過程中還存在一些不足之處，因此要求監測人員要不斷提升自身的業務水平，重視大量自動化監測新技術和新產品的應用，確保水電站大壩監測自動化系統的實用性，并加快推動其智能化的發展，確保水電站大壩的安全運行。

參考文獻

[1]張文飛.淺述水電站大壩安全監測現狀及其自動化動態[J].廣東科技，2013，22（2）：58-59.

[2]王玉潔，周建波，董永.水電站大壩安全監測資料分析現狀及展望[J].大壩與安全，2015（5）：50-57.

[3] 姚姿伊，盧正超，裴安榮，等.寶興河流域梯級水電站大壩安全監測自動化系統設計[J].水利水電技術，2014，45（8）：143-145.