鄒城市西葦水庫大壩安全自動化監測系統存在的問題及對策

張 紅 張建東 張 東

1.鄒城市西葦水庫管理局 山東 鄒城 273500；2.鄒城市水利局機井隊 山東 鄒城 273500；

3.鄒城市水利工程服務中心 山東 鄒城 273500

鄒城市西葦水庫位于白馬河支流大沙河中段，屬淮河流域南四湖水系。該水庫于1959年10月動工興建，1960年6月基本竣工，流域面積85.3 k m2，水庫總庫容1.0194億m3，興利庫容0.4111億m3。1984年截遼引河工程完成后，流域面積增加到113.6k m2。2009年實施西葦、莫亭水庫聯合調度工程后，又增加流域面積40 k m2，現流域面積達到153.6 k m2。西葦水庫流域內山區占10%，丘陵占90%。流域形狀為扇形，地勢東高西低，地面高程一般在90～280 m之間，流域內多山、多嶺、多溝河，植被稀少，旱季溝河干枯，雨季洪水暴漲暴落。該水庫是一座以防洪為主，兼顧城市及工業供水、農業灌溉等綜合利用的大(2)型水利樞紐。西葦水庫下游保護面積為452.3k m2是鄒城市區、國家重點保護文物“兩孟”、104國道、京滬鐵路、城西兗礦集團九個大型煤礦和兩個電廠(鄒縣電廠、里彥電廠)等工礦重地，地理位置十分重要。

一、現狀監測設施運行情況

水庫除險加固工程完工后，在大壩0+800、0+910、1+150、1+060，1+370，五個斷面共布置28根測壓管，測壓管內設滲壓計，數據通過MCU將測得數據通過通訊光纜/無線網絡上傳至水庫中控室，通過系統軟件對數據進行分析和處理，并繪制大壩滲流浸潤線，展示于中控室計算機及會商大屏幕上。由于管理局總控室的計算機終端和溢洪閘、放水洞監控、監視系統分別由多家施工企業承包施工，未進行系統聯合調試；導致大壩觀測自動化測報系統，溢洪閘、放水洞自動化調度及溢洪閘、放水洞監視系統不能正常工作，中控室一直未能啟用。放水洞閘門和溢洪閘閘門只能現場啟動，2015年1月，大壩測壓管觀測改為人工觀測。安全監測采用自動化和人工相結合的方式，每天通過自動化監測系統采集兩次數據，每月進行一次人工觀測；每年通過人工進行一次監測資料的整編分析工作，并出具相關的分析報告。由于觀測時間較短，庫 水位變化小，且一直在低水位運行，缺高水位運行下測壓管的觀測資料，難以體現壩體的防滲狀況。依據現有數據分析可知，壩體一直處于低于正常蓄水位(106.06 m)情況下運行。

二、現狀監測設施運行存在的問題

1.多數斷面出現數據異常，測量的水位數據偏差較大，部分測壓點已無數據上傳。

2.多數數據采集器(MCU)不上傳數據。經水庫對傳輸終端和供電系統排查，分析認為是MCU數據采集主板出現故障。

3.滲流數據處理分析計算機經常出現故障，計算機是大壩滲流監測系統初建時配置的，使用年限長、老化嚴重造成。

4.大壩安全監測軟件功能比較單一，僅僅實現數據的采集、報表、曲線等功能，缺少必要的數據分析、資料整編等功能，軟件大多基于C/S開發，只能在特定的電腦進行操作，應用不便捷。

5.部分(具體)測壓管存在淤積堵塞問題，在一定程度上影響了監測數據的準確性。

6.大壩表面沉降位移監測大多基于人工觀測，缺乏必要的自動化觀測設備，在數據觀測的實時性和連續性方面有所欠缺。

7.運維服務能力不足，缺少運維資金及必要的廠家技術支持。

三、對策及措施

1.建設大壩安全自動監測信息管理系統。合理利用現有硬件平臺，部署新一代大壩安全自動監測信息管理系統，實現對大壩滲流、表面變形數據的統一管理，預留環境量、應力監測數據接口，實現對大壩安全運行全要素的綜合管理。建設大壩安全自動監測信息管理系統可實現對壩體滲流、壩基滲流、繞壩滲流、水平位移、垂直位移關鍵監測點自動監測、數據采集、數據存儲、數據查詢、數據報表功能；在此基礎上，可進行擴展，具備水庫已建其他監測設備及系統數據的接入的能力和人工錄入數據能力，可實現庫水位、降雨量等與大壩安全相關的環境數據量的融合管理；系統具有功能再升級擴展能力，可對大壩安全所有關聯數據進行綜合管理，通過對數據的綜合管理分析，實現資料整編、大壩安全智能分析，大壩安全預警預報，指揮調度管理等功能。可提高大壩觀測的工作效率，提高水庫基本數據監測的完整性、統一性和可利用性，充分發揮和利用好水庫的調儲能力，使其在防洪和供水等多方面發揮最大的效益。

2.建設壩體表面變形監測系統。壩體表面變形監測內容包括壩面的垂直位移和水平位移，部署GNSS位移觀測設備，實現對大壩表面變形的實時在線監測。結合現場實際情況，監測壩體表面位移和沉降。壩頂位表面變形監測主要為壩頂的水平位移和垂直位移監測。位移是大壩在各種外力作用下的綜合表現，是評價大壩安全的重要指標。通過監測壩頂水平位移和垂直位移可反映出結構的穩定狀況。

3.清洗及新建滲壓觀測井。對于已建滲壓觀測井，長時間運行存在淤積情況，進行清理，保證監測設備有良好的運行環境；前期沒有滲壓觀測井的，需要按照相關國家標準，新建滲壓觀測井，以滿足大壩滲流觀測的需要。

4.建設大壩滲流監測系統。利用原有或者新建大壩滲流觀測井，部署新一代大壩滲流觀測設備，實現對大壩滲流的實時在線監測。結合現場實際情況，對壩體滲流進行監測滲流監測是大壩安全監測的重要項目，土石壩滲流監測項目包括:壩體滲流壓力、壩基滲流壓力、繞壩滲流，滲流量監測。可采用測壓管法和埋設滲壓計法，測壓管法具有可進行人工比測、儀器更換方便等優點，但是也有容易出現泥沙淤積、孔口破壞和測值滯后等缺點，對于已建滲壓觀測井，長時間運行存在淤積情況，進行清理，保證監測設備有良好的運行環境；前期沒有滲壓觀測井的，需要按照相關國家標準，新建滲壓觀測井，以滿足大壩滲流觀測的需要。

結束語

安全監測是大壩安全管理的耳目，是判斷水庫能否安全御用充分發揮效應的前提，可及時獲取第一手資料來了解大壩的工作狀態，可制定適當的水庫控制運用及大壩的維護管理措施來保障大壩安全，也為水庫除險加固設計和水庫調度維修養護提供依據；在施工期提高風險識別能力，指導施工規避潛在的安全風險；在發生險情時及時發布警報減免事故損失。水庫大壩安全自動監測系統建設，對大壩變形進行實時監測和預警就是非常必要的，可以實時動態的掌握水庫運行信息并進行預警，如果水庫的監測數據發生異常，水利部門的有關人員可以及時掌握情況并采取措施進行應急處理。

總之，大壩安全監測是了解大壩安全性、實施科學管理必不可少的重要手段，是水庫建設和運營管理中不可或缺的工作。