水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)問題及措施

陳軍（中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川省 成都市 溫江區(qū)611130）

水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)問題及措施

陳軍（中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川省 成都市 溫江區(qū)611130）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國家相關(guān)部門也越來越重視農(nóng)業(yè)水利的建設(shè)和發(fā)展。而水庫大壩的建設(shè)是農(nóng)業(yè)水利建設(shè)重要的一項(xiàng)之一，水庫大壩建設(shè)數(shù)量增加，給農(nóng)業(yè)和農(nóng)民帶來了很大地綜合經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和效益，有助于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)地快速發(fā)展。大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)是大壩施工和設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，但由于大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的發(fā)展起步較晚，大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)沒有取得較好的成效，相關(guān)工作人員對(duì)大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)還不夠，導(dǎo)致沒有及時(shí)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出存在的異常部位與安全隱患。本文以四川省長(zhǎng)河壩為例針對(duì)水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)工作中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了探討，最后提出了一些解決措施。

水庫大壩；安全；自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

1 引言

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級(jí)開發(fā)的第10級(jí)電站，工程區(qū)地處大渡河上游金湯河口以下約4～7km河段上，壩址上距丹巴縣城82km，下距瀘定縣城49km。大渡河為不通航河流，工程區(qū)距鐵路線較遠(yuǎn)，公路有省道S211線從工程區(qū)通過，并在瓦斯河口與國道G318線相接，可較方便地連接外圍交通干道及大、中城市，交通較方便，周邊有成都、眉山、雅安以及樂山等重要城市。

長(zhǎng)河壩水電站是以單一發(fā)電為主的大型水庫電站，無航運(yùn)、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。工程為一等大（1）型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為1級(jí)建筑物，永久性次要建筑物為3級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為3級(jí)建筑物。電站采用水庫大壩、首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)。電站總裝機(jī)容量2600MW，水庫正常蓄水位1690m，具有季調(diào)節(jié)能力。

樞紐建筑物由攔河大壩、泄水系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)組成[1]。攔河大壩為礫石土心墻堆石壩，大壩心墻底與兩岸接觸部位采用高塑性粘土，上、下游分別設(shè)反濾料，下游反濾層共兩層，為反濾層1和反濾層2，上、下游反濾料與壩體堆石之間均設(shè)過渡層。心墻范圍內(nèi)的覆蓋層基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿，心墻下部河床覆蓋層設(shè)置2道混凝土防滲墻防滲，上游防滲墻與心墻間采用廊道式連接，上游防滲墻下接帷幕灌漿，下游防滲墻與心墻間采用插入式連接，基礎(chǔ)灌漿廊道及混凝土刺墻周圍采用高塑性粘土。壩肩左、右兩岸分別設(shè)置了五層帷幕灌漿平洞，各層平洞軸線位于同一豎直面內(nèi)。左壩肩灌漿平洞與地下廠房灌漿平洞連為一體，右壩肩灌漿平洞軸線與壩軸線相同。

2 水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)中存在的問題

2.1 對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)不足

對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)的必要性和重要性認(rèn)識(shí)不不足，有些地方認(rèn)為，水庫大壩運(yùn)行了很多年，都沒有觀測(cè)設(shè)施，大壩也照樣完好無缺；有的地方缺少資金，沒有在安全監(jiān)測(cè)設(shè)施上投入資金，這些現(xiàn)象使得許多水庫運(yùn)行了多年，一直都沒有任何監(jiān)測(cè)記錄資料，這種現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。所以在現(xiàn)金開展的大部分水庫安全鑒定工作中，沒有以往的監(jiān)測(cè)資料，無法對(duì)大壩地安全狀況作出客觀的認(rèn)定和評(píng)價(jià)，這就大大地影響了水庫除險(xiǎn)加固和大壩安全鑒定質(zhì)量地有效性與針對(duì)性。

2.2 監(jiān)測(cè)儀器的選擇和采購

監(jiān)測(cè)儀器的選型應(yīng)當(dāng)充分考慮其適用性，也就是指儀器適用的測(cè)量范圍、監(jiān)測(cè)環(huán)境等。在儀器適用的情況下，還要考量?jī)x器的耐久性和可靠性，且要比較各類儀器的應(yīng)用歷史、生產(chǎn)條件、廠家質(zhì)保信譽(yù)以及承諾。然后，選型還應(yīng)考慮監(jiān)測(cè)儀器的精度，請(qǐng)注意：并不是儀器精度越高越好，最合適的就是滿足工程監(jiān)測(cè)。

目前，大多數(shù)設(shè)計(jì)單位在開始設(shè)計(jì)時(shí)，沒有綜合了解監(jiān)測(cè)儀器的類型、應(yīng)用條件和原理以及適用的場(chǎng)合等，對(duì)儀器的耐久性、適用性、準(zhǔn)確性和安裝方法沒有充分的對(duì)比選擇。因此，導(dǎo)致最后所采購的大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備幾乎是國內(nèi)廠家的組裝產(chǎn)品，而這些監(jiān)測(cè)設(shè)備沒有遵照必須適應(yīng)水工環(huán)境下的工作要求，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)設(shè)備故障率較高、使用壽命偏低，且增加了運(yùn)行成本和維護(hù)次數(shù)，甚至出現(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器測(cè)報(bào)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)、部分功能失靈的問題，嚴(yán)重降低了監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用效率。

2.3 水工監(jiān)測(cè)資料分析不夠

（1）大部分水庫沒有專人專職對(duì)日常資料、月度報(bào)表以及年度監(jiān)測(cè)的成果進(jìn)行分析和匯總整理，只是在必要的時(shí)候安排一些工程人員來做這項(xiàng)工作。然而，這些工作人員的獨(dú)立能力、掌握能力、熟練度和應(yīng)變能力有限，達(dá)不到預(yù)定的監(jiān)測(cè)目標(biāo)。他們的工作缺乏綜合性和系統(tǒng)性，只停留在短期地定性分析上，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)成果沒有客觀、完整的反映狀況。

（2）沒有充分利用好大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行日常的管理，且對(duì)相關(guān)管理人員沒有開展足夠的培訓(xùn)。因此，管理人員的操作能力較低，在管理工作中無法快捷、實(shí)時(shí)地調(diào)用數(shù)據(jù)，導(dǎo)致水庫的運(yùn)行調(diào)度產(chǎn)生諸多不便。

2.4 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的方案設(shè)計(jì)不合理

大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可持續(xù)良好運(yùn)行的一個(gè)先決條件，就是有一個(gè)好的大壩安全監(jiān)測(cè)方案。由于大多大壩設(shè)計(jì)單位在大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)方案時(shí)往往以大壩主體除險(xiǎn)加固為主，使設(shè)計(jì)方案不經(jīng)濟(jì)、不合理，且大壩的設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作往往由施工單位來做，這樣就造成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案耐久性差和穩(wěn)定性，可操作性、自動(dòng)化以及智能化程度低。

因此，設(shè)計(jì)單位應(yīng)關(guān)注監(jiān)測(cè)設(shè)備儀器以及技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，不斷采用先進(jìn)的技術(shù)手段，綜合不同壩基、壩型的地質(zhì)狀況以及水庫的運(yùn)行性質(zhì)等因素，確定測(cè)點(diǎn)的布置和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，做到合理設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，不缺漏測(cè)點(diǎn)布設(shè)[2]。設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案時(shí)往往容易忽略監(jiān)測(cè)目的不明顯的問題，如土石壩在防滲施工時(shí)都采取塑性混凝土防滲心墻的方式，而很少對(duì)塑性混凝土防滲墻地防滲效果開展監(jiān)測(cè)。

3 水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的主要措施

3.1 加強(qiáng)對(duì)水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的認(rèn)識(shí)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)建設(shè)以及人民日常生活對(duì)水利工程地依賴性越來越嚴(yán)重。而水庫在防洪抗災(zāi)中起到的骨干作用越來越大，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益越來越顯著。正是由于水庫的地位非常重要，因此必須要求水庫在保證安全的狀況下發(fā)揮出其綜合效能。水庫大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)為水庫的安全提供了科學(xué)的現(xiàn)代化管理方法，所以完善健全大壩安全監(jiān)測(cè)的設(shè)施，加大對(duì)水庫大壩地安全監(jiān)測(cè)工作是十分必要且重要的。

3.2 利用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行資料分析和采集

水庫大壩的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有便于分析、測(cè)量快、可備份和可靠性高等特點(diǎn)，能有效縮短數(shù)據(jù)采集周期，縮減人工整編分析資料的繁冗程序，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提升大壩監(jiān)測(cè)地效率。還有在系統(tǒng)檢修、運(yùn)行期間，通過人工比測(cè)的方式來校驗(yàn)自動(dòng)化的檢測(cè)值，提高數(shù)據(jù)采集的可靠性，減小系統(tǒng)誤差，當(dāng)系統(tǒng)維護(hù)可以提供有效的參考依據(jù)。

根據(jù)設(shè)計(jì)復(fù)核、壩體穩(wěn)定、泄洪消能、壩基隱患、近壩庫岸滑坡以及庫區(qū)淤積等方面的情況，對(duì)大壩安全狀況和結(jié)構(gòu)性態(tài)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)地做法是非常有效的。所以，要把大壩安全鑒定的經(jīng)驗(yàn)與大壩監(jiān)測(cè)資料分析的方法結(jié)合起來，以便于更好地、全面地客觀評(píng)估大壩的安全性態(tài)。

3.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)選用

在選用采購自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在立足國內(nèi)的同時(shí)，適當(dāng)引進(jìn)一些國外先進(jìn)成熟的系統(tǒng)和儀器。為了樹立窗口拓寬眼界，要吸收學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，引進(jìn)少量國外先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和設(shè)備。大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有監(jiān)測(cè)儀表、集線箱、一次監(jiān)測(cè)儀器（傳感器）、計(jì)算機(jī)硬軟件以及水工等專業(yè)知識(shí)較廣的技術(shù)產(chǎn)品[3]。在惡劣環(huán)境下大量?jī)x器長(zhǎng)年工作，又要求系統(tǒng)有較低的故障率，這需要資金和技術(shù)上的高投入。但是，國內(nèi)一些科研單位和高校也大力投入了力量開發(fā)相關(guān)儀器、系統(tǒng)，并且國內(nèi)投入的人力物力基本上不比國外少，因此與國外先進(jìn)儀器相比，國內(nèi)儀器在性能、價(jià)格以及售后服務(wù)等當(dāng)面有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3.4 科學(xué)合理地自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案是大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提

設(shè)計(jì)出科學(xué)合理地自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案是水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的前提。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)者十分精通水工結(jié)構(gòu)，且還了解監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)的性能和使用要求。因此，這是一個(gè)很復(fù)雜地系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所有的環(huán)節(jié)都要做詳細(xì)考慮，否則無法滿足自動(dòng)化監(jiān)測(cè)地要求。如一些工程引張線休、垂線等裝置的正確設(shè)置，能有效提高變形系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精度，線休保護(hù)不當(dāng)串風(fēng)或者垂線線休過長(zhǎng)等引起線體擺動(dòng)，集線箱、儀器放置在漏水的地方而沒有防護(hù)措施，觀測(cè)室沒有可靠的接地設(shè)施，揚(yáng)壓力計(jì)設(shè)置在零下溫度中等問題在今后的設(shè)計(jì)中都要采取有效措施來解決。

3.5 大力發(fā)展水庫大壩安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)事業(yè)

水庫大壩的安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化是今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)，我國的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)正是一個(gè)逐步發(fā)展和提高的過程。當(dāng)前監(jiān)測(cè)儀器系統(tǒng)逐步完善、現(xiàn)場(chǎng)隊(duì)伍管理水平不斷提高，因此應(yīng)穩(wěn)妥地展開工作。首先，在部分大中型工程中進(jìn)行分階段實(shí)施自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在建立自動(dòng)化系統(tǒng)前應(yīng)當(dāng)注意完善和建立人工監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證資料的完整性和連續(xù)性。

4 結(jié)束語

綜上所述，對(duì)水庫大壩的安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)是實(shí)施大壩安全科學(xué)管理，了解大壩的安全性態(tài)過程中必不可少的重要技術(shù)手段。應(yīng)綜合應(yīng)用多種科學(xué)的先進(jìn)的技術(shù)手段，建立起完善高效的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使之成為防汛決策支持系統(tǒng)中的組成部分。為實(shí)現(xiàn)眾多水庫大壩的科學(xué)安全管理以及可持續(xù)發(fā)展服務(wù)，使工程的效益實(shí)現(xiàn)最大化的發(fā)展。

[1]郝建強(qiáng)，田戰(zhàn)鋒.貝雷橋在沙沱水電站升船機(jī)設(shè)備層板梁施工中的應(yīng)用[J].水利水電技術(shù)，2015，46（7）：89～90.

[2]鄧榮歡，程淑芬.光照水電站大壩變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)[J].貴州水力發(fā)電，2008，22（5）：36～38.

[3]魏永強(qiáng)，宋子龍，王 祥.基于物聯(lián)網(wǎng)模式的水庫大壩安全監(jiān)測(cè)智能機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].水利水電技術(shù)，2015，46（10）：38～42.

TV698.1

A

2095-2066（2016）22-0112-02

2016-7-10

陳 軍（1983-），男，漢族，工程師，本科，從事水利工程安全監(jiān)測(cè)工作。