探究自動化技術(shù)在水庫大壩安全管理中的有效運用

王川 伊犁州南岸干渠灌區(qū)管理處

在我國，農(nóng)業(yè)是第一產(chǎn)業(yè)。雖然城市化發(fā)展已經(jīng)被提上了日程，但是由于我國農(nóng)民的基數(shù)比較大，截止2017年，我國農(nóng)村人口占比為41.48%，在這些人口當(dāng)中大多數(shù)都是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動為主要的生活來源。但是我國的水資源分布情況與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動之間存在著矛盾，為了滿足不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的需求，建立起水庫大壩是十分有必要的，它具有蓄水的功能，在降水或者出現(xiàn)洪澇的時候可以將水集中儲存起來，在干旱的季節(jié)則可以將這些水資源放出供人們使用。做好對水庫大壩的安全管理關(guān)系到地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況，而自動化技術(shù)就是實現(xiàn)安全管理的重要手段。

1.自動化技術(shù)在水庫大壩安全管理中運用的必要性

1.1 我國水庫大壩的使用現(xiàn)狀

從整體上來說，我國的水資源分布范圍并不均勻，一些地區(qū)容易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害、而在一些地區(qū)則容易出現(xiàn)干旱的問題。因此，實現(xiàn)對水資源的有效分布成為了當(dāng)前需要解決的一個重要問題，而水庫大壩的建設(shè)和使用就是解決這一問題的重要措施，目前我國已經(jīng)建成的水庫大壩超過10萬座，但是這其中有很多水庫大壩的使用時間都比較長，它們是在70年代以前建成的，在應(yīng)用的過程當(dāng)中容易出現(xiàn)各種安全問題。

2017年，在水庫大壩安全國際研討會當(dāng)中，有學(xué)者指出，我國是世界上水庫大壩數(shù)量最多的國家，做好對水庫大壩安全風(fēng)險的防控與管理是十分有必要的。在查閱相關(guān)資料之后了解到，我國的水庫大壩當(dāng)中有一些存在質(zhì)量安全，其中主要問題就是防洪能力差。這些存在質(zhì)量安全的水庫大壩當(dāng)中，大型水庫的比例超過了30%。統(tǒng)計顯示，近年來的報道當(dāng)中，水庫大壩安全問題的報道數(shù)量超過了3000例，這其中大多數(shù)都是小型和中型的水庫。在這樣的情況下，做好對水庫大壩的安全管理勢在必行。

1.2 自動化技術(shù)在水庫大壩安全管理當(dāng)中的作用

通過自動化技術(shù)的應(yīng)用，工作人員通過計算機系統(tǒng)就可以隨時了解水庫大壩的實際情況，了解水庫大壩在運行過程當(dāng)中存在的安全問題。在這個基礎(chǔ)上，專業(yè)的工程人員還可以利用自動化技術(shù)所收集到的信息做好對水庫大壩的分析，以此來作為對大壩制定管理和維護方案的理論依據(jù)。通過這種方式，不僅可以確保水庫大壩的使用安全、避免造成更為嚴重的問題，同時也可以使水庫大壩充分發(fā)揮效益、減少對工程的資金投入。實踐證明，自動化技術(shù)的應(yīng)用還可以提高安全監(jiān)測的有效性，提前做好洪水的應(yīng)對工作，提高資源優(yōu)化調(diào)配的效果。這樣一來，就可以減少地區(qū)自然災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失、促進地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

2.水庫大壩自動化安全管理遵循的原則

2.1 實時性原則

在對水庫大壩進行自動化安全管理的過程中，需要對較為廣闊的范圍進行實時監(jiān)測，在監(jiān)測的過程當(dāng)中還需要分階段的進行。在通過相關(guān)監(jiān)測設(shè)備完成監(jiān)測信息的搜集之后，自動化系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對這些信息的實時分析，尤其是對水庫大壩實時水流量進行分析，以此來確定科學(xué)的管理方案。在這個過程中，提高管理的水平和質(zhì)量是十分有必要的，這就需要確保信息的實時性和準確性。

2.2 可靠性原則

在安全管理的過程當(dāng)中，無論是在信息的搜集過程還是分析過程，都需要堅持可靠性的原則。相關(guān)的工作人員需要具備較強的管理技能和管理經(jīng)驗，所使用的自動化技術(shù)也需要不斷進行完善，這樣才能更好地應(yīng)對水庫大壩所處的惡劣的自然環(huán)境。在管理的過程當(dāng)中，經(jīng)常會存在各種問題和突發(fā)狀況，面對這些情況，一方面管理人員需要快速制定出可靠的解決方案，另一方面自動化技術(shù)也需要提供進行監(jiān)測并做好風(fēng)險的可靠防控。

2.3 實用性原則

實用性原則指的是水庫大壩的安全管理措施能夠符合實際的要求，促進管理效率的不斷提升。在實際管理工作開展的時候，由于各個地區(qū)自然環(huán)境存在差異，水庫大壩在建造的過程中也存在功能上和質(zhì)量上的差異，因此在運行的過程當(dāng)中所出現(xiàn)的故障類型也各不相同。在進行自動化安全管理的過程中，需要對具體的問題進行具體化的分析，確保管理方式的實用性。為了實現(xiàn)這個目標，工作人員要提前做好對水庫大壩情況的調(diào)查，通過自動化監(jiān)測的數(shù)據(jù)和信息了解水庫大壩過去的運行狀況，然后在這個基礎(chǔ)上制定出可行性比較強的管理方案，以此來提高管理效果。除此之外，在管理過程當(dāng)中采用先進的國際水準、對水庫大壩的各項指標進行衡量和校對也是十分有必要的。

3.自動化技術(shù)在水庫大壩安全管理中的具體運用

3.1 自動化監(jiān)測技術(shù)

3.1.1 變形監(jiān)測

在水庫大壩運行的過程中，保持良好的結(jié)構(gòu)形態(tài)是十分重要的。由于使用時間長、自然災(zāi)害頻發(fā)等原因，水庫大壩在應(yīng)用的過程中可能會出現(xiàn)水平和垂直兩個方向的位移，在發(fā)生位移的時候就要加強變形監(jiān)測，避免發(fā)生更為嚴重的問題。通常來說，在對混凝土壩在進行監(jiān)測的時候，會先設(shè)置不同的壩段，然后在各個壩段上設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測點，監(jiān)測點的數(shù)量通常需要超過三個。在對土石壩進行監(jiān)測的時候，則需要在壩頂及其后部每隔40米左右設(shè)置一個水平方向和垂直方向的位移監(jiān)測點。變形監(jiān)測通常會應(yīng)用在中型水庫壩和大型水庫壩當(dāng)中。

3.1.2 滲流監(jiān)測

滲流監(jiān)測的主要監(jiān)測內(nèi)容主要包括滲透壓和滲流量這兩個方面。在對水庫大壩進行自動化滲流監(jiān)測的過程中，混凝土壩需要在基礎(chǔ)廊道的位置上設(shè)置壓力觀測孔，然后在已經(jīng)分好的各個壩段上完成對監(jiān)測點的設(shè)置。與變形監(jiān)測所不同的是，滲流監(jiān)測監(jiān)測點的設(shè)置數(shù)量并沒有明確的規(guī)定，它取決于水庫大壩排水溝集水的情況。在監(jiān)測的過程中需要對分區(qū)的流量和整體的滲流量同時進行監(jiān)測。而對于土石壩來說，滲流監(jiān)測的重點部位在壩底部滲水匯集處。與此同時，還需要在水庫大壩的兩側(cè)山坡上甚至相應(yīng)的地下水位監(jiān)測點，以此來完成對繞壩滲流量的監(jiān)測。

3.2 自動化管理裝置

管理裝置是自動化技術(shù)進行應(yīng)用的基礎(chǔ)。在自動化安全管理的過程中，首先要通過水平和垂直位移傳感器來完成對水庫大壩基本信息的測定，通過在傳統(tǒng)的傳感器當(dāng)中應(yīng)用信息技術(shù)可以實現(xiàn)對整個水庫大壩的全面監(jiān)控。如果在監(jiān)控的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了問題的話，也可以將問題反饋到系統(tǒng)當(dāng)中來，以此來為監(jiān)測點的科學(xué)設(shè)置提供依據(jù)，提高水庫大壩管理的安全性。其次，在監(jiān)測與管理的過程中，還需要使用滲壓計來實現(xiàn)對地下水位的有效監(jiān)測。如果在監(jiān)測的過程中發(fā)現(xiàn)地下水位比較高或者比較低的話，也可以通過計算機系統(tǒng)來及時反饋出來。滲壓計在應(yīng)用的過程當(dāng)中具有較強的耐用性和穩(wěn)定性，因此已經(jīng)在越來越多的水庫大壩當(dāng)中得到了應(yīng)用。最后，水庫大壩的安全管理還離不開各種信息化的技術(shù)。在這個過程中，工作人員提供自動化技術(shù)來完成對整個控制系統(tǒng)的構(gòu)建，將安全管理工作納入到系統(tǒng)任務(wù)當(dāng)中，在系統(tǒng)當(dāng)中就可以對水庫大壩的整體運行狀況進行有效監(jiān)控。

4.結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展離不開水庫大壩，而水庫大壩問題頻發(fā)也說明需要應(yīng)用自動化技術(shù)。實踐證明，自動化技術(shù)的應(yīng)用將大壩的安全水平提上了一個新的高度。在應(yīng)用該技術(shù)的過程中，需要堅持實時性、可靠性以及實用性原則，通過各種自動化管理裝置來實現(xiàn)對水庫大壩的變形監(jiān)測和滲漏檢測，促進水庫大壩的可持續(xù)發(fā)展。