對大壩滲流觀測系統設計的兩點建議
——東周水庫大壩滲流觀測系統使用體會

鄭茂軍

新泰市東周水庫管理中心 山東泰安 271200

1 水庫工程情況

東周水庫是全國防洪重點中型水庫，位于大汶河南支柴汶河支流渭水河上，總庫容8612．5萬立方米,興利庫容6626萬立方米，控制流域面積189平方米公里。

大壩壩型為粘土心墻砂殼壩，總長1390米，加固后壩頂高程232．72米，最大壩頂高23．72米，壩頂寬7．0米。大壩上游為干砌石護坡，下游為草皮護坡，防浪墻墻頂高程233．62米。溢洪道位于主壩東端，為河岸開敞式，總長1320．55米，新閘為4孔10×8．5米平板閘門，設WES堰，百年一遇最大泄量2190m3/s，千年一遇最大泄量2246m3/s。

2 水庫滲流測點分布

東周水庫在實施大壩除險加固中，為了觀測壩體浸潤線及提高觀測成果的準確度，設計了大壩滲流觀測系統，設計30根鋼弦式滲壓計，共設六排觀測斷面，分別布置在樁號0+400、0+600、0+872、1+100、1+360、1+400，為便于收集觀測信號和減少信號衰減，在大壩下游坡設計了MCU1和MCU2兩個數據房（圖東周水庫大壩監測系統平面布置圖，MCU2數據房靠近管理中心），每個MCU數據房負責控制15個測壓管，兩個MCU數據房串聯連接共用一個光端機，即MCU1收集的數據通過MCU2數據房光端機上傳到管理中心終端。滲流觀測系統工程于2005年完成施工，施工質量達到優良等級[1]。

3 觀測設施運行情況

滲流觀測系統自投入運行以來，能平穩運行，為工程安全及防汛提供了科學數據，達到了設計目的。運行10年后，滲流觀測系統逐漸出現故障，經及時維修系統正常運行。

4 故障分析

系統運行中出現的故障總結有三方面：

（1）管內淤積土質較多，影響滲壓計正常工作；

（2）觀測數據異常；

（3）信號上傳設計缺陷；

第一：管內淤泥土質較多（細小土顆粒隨著水流滲透到測壓管內），這種故障可通過用鋼管擾動外加高壓水沖洗，把測壓管內淤積土質沖出，保證滲壓計的正常，這樣的維修技術含量不高，容易辦到[2]。

第二：觀測數據異常多是由滲壓計探頭老化引起，更換新的滲壓計探頭后系統就能恢復正常工作。

第三：信號傳輸設計缺陷導致的兩個MCU數據房不能獨立上傳數據。

東周水庫滲流觀測系統在大壩下游坡設置的兩個MCU數據房共用一個光端機，即MCU1數據房收集的數據通過MCU2數據房光端機下行傳輸口上傳到管理中心滲流觀測系統終端，MCU1數據房沒有獨立的信號轉換光端機，這樣設計初衷是為了便于施工也減少投資。

從后期使用看，共用光端機不僅在數據上傳方面存在弊端，而且也不利于迅速發現故障點。由于東周水庫庫區附近地下有鐵礦，從建成管理中心以來，就受夏季雷電影響，雖做了避雷設施，但感應雷還是防不勝防。

最近一次雷電活動后，管理中心的滲流觀測系統終端開機測量時又顯示連接失敗。在排出了滲流觀測系統光纖線路故障、電線電力故障后，把焦點放到了大壩上的兩個MCU數據房。由于兩個MCU數據房共用光端機，無法斷定是兩個MCU數據房同時出了故障還是其中某一個除了故障，只能對逐個兩個MCU數據房檢測。

首先維修人員用便攜式小鍵盤（一種現場測量的小電腦）通過排線接到MCU2數據房V16M模塊上，小鍵盤開機測量，便攜式小鍵盤液晶屏沒有任何顯示，說明MCU2數據房模塊不工作。

然后再用便攜式小鍵盤通過排線接到MCU1數據房V16M模塊，小鍵盤開機測量，便攜式小鍵盤立即顯示MCU1控制的滲壓計工作頻率，且讀數合理，說明MCU1模塊工作正常，至此判斷故障出在MCU2房。

隨后再對MCU2房內供電線路詳細檢測，發現MCU2房的保險絲被雷電擊穿，更換新保險絲后，再用便攜式小鍵盤連接MCU2模塊開機測量，便攜式小鍵盤顯示MCU2模塊復位讀數正常，說明MCU2模塊也正常工作來，管理中心終端開機測量，電腦顯示滲流觀測系統連接成功，系統終端能正常接收來自大壩的觀測數據，故障排除。

通過長期使用東周水庫滲流觀測系統，從優化設計角度總結以下兩點建議：一、MCU數據房應該設計獨立的信號上傳設備及線路。設計了獨立上傳線路，即使某一個MCU數據房出現故障，也不影響其他MCU數據房上傳數據，最大限度保證數據上傳。同時設計獨立的上傳線路，能明確無誤的知道故障在哪里。二、MCU數據房應設置UPS不間斷電源，在電力線路斷電或燒掉保險絲的情況下，MCU數據房內供電自動轉接到UPS上，保證滲流觀測系統正常工作。

圖1

5 結語

通過大壩滲流觀測系統在東周水庫使用總結，設計單位在類似設計時應兼顧如下考慮：①設計時不能把投資放在第一位，而應該兼顧實際和效益；②設計單位要緊跟科技步伐，及時更新產品信息，提高系統設計質量[3]。