關(guān)于水工建筑中水庫大壩安全觀測的探討

吉同毅

【摘要】水工建筑中水庫大壩安全觀測是指應(yīng)用特定的儀器設(shè)備，對大壩主體、大壩地基部位、大壩附近的岸坡以及大壩周邊自然狀況所做的觀測分析。加強水工建筑中水庫大壩的觀測，有利于在第一時間發(fā)現(xiàn)大壩的安全隱患，采取適當(dāng)?shù)拇胧┫@些隱患，確保水工建筑中的水庫大壩質(zhì)量安全，保護(hù)大壩附近居民的健康和財產(chǎn)安全。

【關(guān)鍵詞】水工建筑；水庫大壩；作用；安全觀測；設(shè)施；措施

一、水工建筑中水庫大壩的作用

水工建筑中水庫大壩的作用主要體現(xiàn)在：（1）保障供水。水工建筑中水庫大壩是調(diào)節(jié)配置河流水量，保障飲水安全、糧食安全和城鄉(xiāng)經(jīng)濟社會發(fā)展用水安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施。近些年糧食持續(xù)豐收，與水庫有效發(fā)揮灌溉保障作用是密切相關(guān)的。（2）防洪保安。我國是一個洪澇災(zāi)害頻繁的國家。因此會不斷建立完善的以水庫、堤防、分滯洪區(qū)等構(gòu)成的防洪工程體系對洪水進(jìn)行調(diào)控。這些防洪工程體系不僅有效保護(hù)了人民的生命和財產(chǎn)安全，也保衛(wèi)了國家經(jīng)濟建設(shè)秩序和改革開放的成果。同時，水庫在調(diào)整城鄉(xiāng)水資源供需關(guān)系，緩解城鄉(xiāng)供水壓力方面發(fā)揮的作用意義重大。（3）保障能源供給。水電在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，維護(hù)經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。我國經(jīng)濟社會快速增長和能源緊缺的矛盾今后將會越來越突出，如果過度依賴火電必將引發(fā)二氧化碳過量排放，因此大力發(fā)展包括水能、風(fēng)能、太陽能和生物質(zhì)能等在內(nèi)的各種可再生能源已成為我國基本的能源政策，其中特別強調(diào)優(yōu)先發(fā)展水電。

二、水工建筑中的水庫大壩安全觀測分析

1 水工建筑中水庫大壩安全觀測對象分析。（1）大壩的主體部分。相鄰大壩段落之間的錯位狀況、伸縮面與止水狀況、大壩表面情況、大壩道壁情況以及較寬縫隙內(nèi)部有無漏水現(xiàn)象發(fā)生等等。（2）大壩的地基和大壩肩部。要檢查基礎(chǔ)性的巖石主體是否受到了擠壓，是否發(fā)生了松動、錯位、凸起現(xiàn)象，大壩主體與巖石基礎(chǔ)性部位的結(jié)合接縫處是否發(fā)生了松動或者滲水，大壩肩部有無明顯的裂縫、滑落、侵蝕等現(xiàn)象。另外，大壩基礎(chǔ)部位的排水功能也是一個重要的觀測對象，它關(guān)系到排水設(shè)施的工作狀態(tài)、水分滲出量、水體渾濁程度等因素。

2 水工建筑中的水庫大壩安全觀測的內(nèi)容。（1）對水流滲出和大壩形狀變化的觀測。對水流滲出的觀測，包括對水流滲出量、環(huán)繞大壩的水流量、滲出水流的透明程度以及化學(xué)性質(zhì)等方面的觀測；對大壩形狀變化的觀測，包括對大壩主體水平方向和垂直方向位置移動的觀測、對大壩接縫部位和裂隙的觀測、對混凝土材料傾斜程度的觀測，以及對土石材料固結(jié)程度的觀測等。（2）對大壩周邊環(huán)境的觀測。包括對水庫上游和下游水位高低、水庫水溫、空氣環(huán)境溫度、大壩底部泥土淤積程度和大壩下游的淤泥沖擊程度的觀測。

三、水工建筑中水庫大壩安全觀測的主要設(shè)施及其措施

1 水工建筑中水庫大壩安全觀測的主要設(shè)施。（1）水工建筑中水庫大壩安全觀測的水平移動設(shè)施。水工建筑中水庫大壩變形觀測的遙感測量裝置包括：電機設(shè)備、光電設(shè)備、感應(yīng)設(shè)備和激光設(shè)備。目前，我國應(yīng)用較廣的大壩安全觀測水平移動技術(shù)設(shè)備有垂線和引張用線兩種。常見的坐標(biāo)儀器有感應(yīng)式儀器和電機式儀器，其中電機式坐標(biāo)裝置利用紅外線的探頭來跟蹤設(shè)定的垂線，通過對電機電壓和脈沖的計量，來獲得垂線位置的具體移動情況。感應(yīng)式裝置采用電感和電容相關(guān)原理制作而成，其中的電容裝置測量和閱讀速度較快，但是對周邊環(huán)境的要求也相對高一些。（2）水工建筑中水庫大壩安全觀測的垂直移動設(shè)施。水工建筑中水庫大壩安全觀測的垂直移動設(shè)施多運用靜力系統(tǒng)來實現(xiàn)自動化觀測，系統(tǒng)在觀測水平移動的同時，還能觀測垂直移動的距離。光電坐標(biāo)系統(tǒng)是采用物鏡設(shè)備將特定的圖形投影在集成裝置上面，通過特定的線路來轉(zhuǎn)換成垂直移動。激光式設(shè)備是用激光來進(jìn)行觀測的裝置。在現(xiàn)實的觀測活動中，運用范圍較廣的是變壓器儀器和電容儀器。近年來，有部分水工建筑中水庫大壩觀測工程采用了自動補充水的設(shè)備來對大壩內(nèi)部的土石進(jìn)行觀測，同時在設(shè)備內(nèi)部設(shè)置了一個液壓原理的傳感裝置，來實現(xiàn)對于大壩的安全觀測。也有部分工程用進(jìn)口的液壓原理沉降裝置和固定的水平測量儀器來實現(xiàn)自動的沉降觀測。

2 加強水工建筑中水庫大壩安全觀測的措施。（1）改進(jìn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于大壩安全觀測的測點較分散，且一起種類較多，因此對現(xiàn)有各種大壩觀測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開放性、可兼容性、可靠性及現(xiàn)場設(shè)備觀測網(wǎng)絡(luò)的廣泛易組性（適應(yīng)多重通行介質(zhì)），可遠(yuǎn)程監(jiān)控性等進(jìn)行改進(jìn)，是一個重要的發(fā)展方向。（2）應(yīng)用智能傳感器，這是一種講傳感器與微型計算機集成在一起的裝置，使其具有感知本能外，還具有認(rèn)知能力，即能同時測量多重物理量和化學(xué)量，比如測量液體溫度、流速、壓力和密度；還具有自補償和計算功能，自檢、自校、自診功能及消息存貯和傳輸功能。（3）安全報警的措施。為避免產(chǎn)生安全災(zāi)害和減少損失，在進(jìn)行了各種觀測及資料分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行安全報警非常重要。建議開展報警系統(tǒng)研究，對報警準(zhǔn)則、分級、設(shè)備及方法等提出一套切實可行的技術(shù)方案，制定安全報警的規(guī)程、規(guī)范。

結(jié)束語

綜上所述，水工建筑中的水庫大壩具有體量大、建設(shè)和使用周期長特征。水工建筑中水庫大壩的安全觀測貫穿于水工建筑中水庫大壩施工、運行和維護(hù)的整個過程。隨著科技的進(jìn)步發(fā)展，安全觀測新技術(shù)將被推廣應(yīng)用，水工建筑中水庫大壩觀測自動化必將會在實用化的基礎(chǔ)上朝著功能更強大、性能更可靠、測量更準(zhǔn)確和維護(hù)更方便的智能化方向發(fā)展，從而保障水工建筑中水庫大壩的安全運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張亞川.水電站大壩溫度監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].長安大學(xué)，2012