對(duì)大壩滲流觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩點(diǎn)建議
——東周水庫(kù)大壩滲流觀測(cè)系統(tǒng)使用體會(huì)

鄭茂軍

新泰市東周水庫(kù)管理中心 山東泰安 271200

1 水庫(kù)工程情況

東周水庫(kù)是全國(guó)防洪重點(diǎn)中型水庫(kù)，位于大汶河南支柴汶河支流渭水河上，總庫(kù)容8612．5萬立方米,興利庫(kù)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(zhǎng)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(hù)坡，下游為草皮護(hù)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(zhǎng)1320．55米，新閘為4孔10×8．5米平板閘門，設(shè)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(kù)滲流測(cè)點(diǎn)分布

東周水庫(kù)在實(shí)施大壩除險(xiǎn)加固中，為了觀測(cè)壩體浸潤(rùn)線及提高觀測(cè)成果的準(zhǔn)確度，設(shè)計(jì)了大壩滲流觀測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)30根鋼弦式滲壓計(jì)，共設(shè)六排觀測(cè)斷面，分別布置在樁號(hào)0+400、0+600、0+872、1+100、1+360、1+400，為便于收集觀測(cè)信號(hào)和減少信號(hào)衰減，在大壩下游坡設(shè)計(jì)了MCU1和MCU2兩個(gè)數(shù)據(jù)房（圖東周水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平面布置圖，MCU2數(shù)據(jù)房靠近管理中心），每個(gè)MCU數(shù)據(jù)房負(fù)責(zé)控制15個(gè)測(cè)壓管，兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房串聯(lián)連接共用一個(gè)光端機(jī)，即MCU1收集的數(shù)據(jù)通過MCU2數(shù)據(jù)房光端機(jī)上傳到管理中心終端。滲流觀測(cè)系統(tǒng)工程于2005年完成施工，施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良等級(jí)[1]。

3 觀測(cè)設(shè)施運(yùn)行情況

滲流觀測(cè)系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，能平穩(wěn)運(yùn)行，為工程安全及防汛提供了科學(xué)數(shù)據(jù)，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。運(yùn)行10年后，滲流觀測(cè)系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)故障，經(jīng)及時(shí)維修系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4 故障分析

系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障總結(jié)有三方面：

（1）管內(nèi)淤積土質(zhì)較多，影響滲壓計(jì)正常工作；

（2）觀測(cè)數(shù)據(jù)異常；

（3）信號(hào)上傳設(shè)計(jì)缺陷；

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

第二：觀測(cè)數(shù)據(jù)異常多是由滲壓計(jì)探頭老化引起，更換新的滲壓計(jì)探頭后系統(tǒng)就能恢復(fù)正常工作。

第三：信號(hào)傳輸設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致的兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房不能獨(dú)立上傳數(shù)據(jù)。

東周水庫(kù)滲流觀測(cè)系統(tǒng)在大壩下游坡設(shè)置的兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房共用一個(gè)光端機(jī)，即MCU1數(shù)據(jù)房收集的數(shù)據(jù)通過MCU2數(shù)據(jù)房光端機(jī)下行傳輸口上傳到管理中心滲流觀測(cè)系統(tǒng)終端，MCU1數(shù)據(jù)房沒有獨(dú)立的信號(hào)轉(zhuǎn)換光端機(jī)，這樣設(shè)計(jì)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(jī)不僅在數(shù)據(jù)上傳方面存在弊端，而且也不利于迅速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。由于東周水庫(kù)庫(kù)區(qū)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(shè)施，但感應(yīng)雷還是防不勝防。

最近一次雷電活動(dòng)后，管理中心的滲流觀測(cè)系統(tǒng)終端開機(jī)測(cè)量時(shí)又顯示連接失敗。在排出了滲流觀測(cè)系統(tǒng)光纖線路故障、電線電力故障后，把焦點(diǎn)放到了大壩上的兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房。由于兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房共用光端機(jī)，無法斷定是兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房同時(shí)出了故障還是其中某一個(gè)除了故障，只能對(duì)逐個(gè)兩個(gè)MCU數(shù)據(jù)房檢測(cè)。

首先維修人員用便攜式小鍵盤（一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的小電腦）通過排線接到MCU2數(shù)據(jù)房V16M模塊上，小鍵盤開機(jī)測(cè)量，便攜式小鍵盤液晶屏沒有任何顯示，說明MCU2數(shù)據(jù)房模塊不工作。

然后再用便攜式小鍵盤通過排線接到MCU1數(shù)據(jù)房V16M模塊，小鍵盤開機(jī)測(cè)量，便攜式小鍵盤立即顯示MCU1控制的滲壓計(jì)工作頻率，且讀數(shù)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(duì)MCU2房?jī)?nèi)供電線路詳細(xì)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)MCU2房的保險(xiǎn)絲被雷電擊穿，更換新保險(xiǎn)絲后，再用便攜式小鍵盤連接MCU2模塊開機(jī)測(cè)量，便攜式小鍵盤顯示MCU2模塊復(fù)位讀數(shù)正常，說明MCU2模塊也正常工作來，管理中心終端開機(jī)測(cè)量，電腦顯示滲流觀測(cè)系統(tǒng)連接成功，系統(tǒng)終端能正常接收來自大壩的觀測(cè)數(shù)據(jù)，故障排除。

通過長(zhǎng)期使用東周水庫(kù)滲流觀測(cè)系統(tǒng)，從優(yōu)化設(shè)計(jì)角度總結(jié)以下兩點(diǎn)建議：一、MCU數(shù)據(jù)房應(yīng)該設(shè)計(jì)獨(dú)立的信號(hào)上傳設(shè)備及線路。設(shè)計(jì)了獨(dú)立上傳線路，即使某一個(gè)MCU數(shù)據(jù)房出現(xiàn)故障，也不影響其他MCU數(shù)據(jù)房上傳數(shù)據(jù)，最大限度保證數(shù)據(jù)上傳。同時(shí)設(shè)計(jì)獨(dú)立的上傳線路，能明確無誤的知道故障在哪里。二、MCU數(shù)據(jù)房應(yīng)設(shè)置UPS不間斷電源，在電力線路斷電或燒掉保險(xiǎn)絲的情況下，MCU數(shù)據(jù)房?jī)?nèi)供電自動(dòng)轉(zhuǎn)接到UPS上，保證滲流觀測(cè)系統(tǒng)正常工作。

圖1

5 結(jié)語

通過大壩滲流觀測(cè)系統(tǒng)在東周水庫(kù)使用總結(jié)，設(shè)計(jì)單位在類似設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)兼顧如下考慮：①設(shè)計(jì)時(shí)不能把投資放在第一位，而應(yīng)該兼顧實(shí)際和效益；②設(shè)計(jì)單位要緊跟科技步伐，及時(shí)更新產(chǎn)品信息，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。