水庫工程安全監(jiān)測工作的措施分析

王艷軍

天津市于橋水庫管理中心 天津 301900

水庫是我國人民經(jīng)濟中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它們在一個國家的經(jīng)濟發(fā)展以及社會的發(fā)展與穩(wěn)定中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是，由于各種原因，一些水庫大壩仍具有疾病風險和不安全因素，影響著水庫的運行，且給民眾的生命健康安全帶來巨大隱患。因此，加強水庫工程安全監(jiān)測尤為重要。通過監(jiān)控水庫工程想安全性，不僅可以及時獲取水庫工程的運行狀況，以在安全運行中獲得大量收益；而且還可以預先發(fā)現(xiàn)異常和風險，并及時針對風險對項目管理加以改善、維護和維修。此外，還可以檢測實際項目的設(shè)計和運營狀態(tài)的變化，可謂是一舉多得[1]。

1 水庫存在的安全問題

1.1 水庫疾病纏身，年久失修

由于某些水庫的初期建設(shè)時的設(shè)計標準和要求很低，有些仍然是依靠經(jīng)驗去建設(shè)的。除了工程機械和設(shè)備的短缺或簡單之外，大多數(shù)都依賴于人為建造，建筑質(zhì)量參差不齊且每況愈下。此外，還會出現(xiàn)設(shè)備老化、大壩泄漏、排水設(shè)施損壞甚至無法完成工作等情況。

1.2 水庫管理缺失

一些水庫位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)等較偏遠地區(qū)，處于管理水平低下、個人和集體管理意識淡薄、缺乏技術(shù)支持和缺乏經(jīng)濟保障的現(xiàn)狀中。諸如此類情況，均加劇了水庫的安全運行、管理和維護的工作難度。

1.3 病險水庫劇增，處理困難

由于危險水庫的問題長期未得到全面的解決，經(jīng)過很長一段時間后，就會愈演愈烈，使得水庫安全問題日漸嚴重，危險水庫的數(shù)量也隨之逐年增加。但是，由于資金不足等許多實際問題，水庫的安全性雖然一直被關(guān)注，但并適中未得到充分解決，開始了惡性循環(huán)。

1.4 安全監(jiān)測系統(tǒng)投入不足

在當今的水庫管理中，安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用不可忽視。在關(guān)鍵時刻，它可以發(fā)揮重要作用，因此應該重視這項工作。但是，根據(jù)當前統(tǒng)計的數(shù)據(jù)分析，許多中小型水庫尚未建立大壩測量報告系統(tǒng)和安全管理系統(tǒng)，盡管某些水庫擁有此設(shè)備，但資格不足的操作員也無法對此類設(shè)備負責，日常監(jiān)視、維護和保養(yǎng)不足會導致這些設(shè)備出現(xiàn)故障、形同虛設(shè)，導致它在洪水預報、防洪防旱、供水和水庫預警工作中無法起到相應的作用[2]。

1.5 安全監(jiān)測設(shè)備簡陋，監(jiān)測手段落后

以陜西省為例，大多數(shù)水庫項目尚未安裝或完成工程監(jiān)控設(shè)備，有水庫僅僅只只能夠觀測水位，此外，某些設(shè)備的檢測技術(shù)也已經(jīng)跟不上時代的進程，逐漸被淘汰。借助這些設(shè)備，我們無法實現(xiàn)準確的水系統(tǒng)和水風險監(jiān)控，無法進行預測和警報，也無法識別安全的水庫運行并確保民眾的生存安全。

1.6 安全制度不健全，人員素質(zhì)參差不齊

當前，許多水庫沒有對安全系統(tǒng)和風險管理的責任進行有效和科學的檢查，也沒有對整體工程實施強有力的、系統(tǒng)性的獎懲制度。為了確保檢查的質(zhì)量和數(shù)量，尤其是在洪水期間，要著重檢查關(guān)鍵區(qū)域和薄弱的連接點，并針對不同的情況制定專有的制度，還有加大排查力度，及時調(diào)查隱患，并向有關(guān)部門報告以及相互溝通。

2 水庫工程安全監(jiān)測的措施

2.1 安全監(jiān)測設(shè)計應貫穿于各階段設(shè)計之中

應根據(jù)每個步驟的細節(jié)設(shè)計和解釋項目，并制定監(jiān)控系統(tǒng)的項目預算。此外，項目法人必須完成批準的所有工作內(nèi)容，并且認真完成安全監(jiān)控設(shè)施（系統(tǒng)），這一點十分重要。

2.2 完善和建立已成水庫工程的安全監(jiān)測設(shè)施

大多數(shù)水庫項目的失敗意味著尚未建立安全監(jiān)控系統(tǒng)，并且無法理解運行狀態(tài)和異常項目信號。但如果建立了完整的安全審核系統(tǒng)，并認真進行監(jiān)控，及時收集和分析監(jiān)控數(shù)據(jù)，就會始終了解項目運營的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)存在的隱患，并且及時實施對策。因此，應積極建立和完善相應的監(jiān)測工程，以確保工程的安全和人員的生命財產(chǎn)安全。

2.3 應徹底根除“重經(jīng)濟輕效益的工程管理”思想

水管單位的首要任務(wù)是監(jiān)測項目的安全，然后是項目的維護和修理，最后才是經(jīng)濟利益。因為水庫工程只有在人員和工程安全都得到保證后，才能更好的運營，從而為整個社會帶來經(jīng)濟效益。

2.4 水庫工程安全監(jiān)測人員應具有一定的素質(zhì)

水管單位應該成為一個技術(shù)熟練、技能高超、責任心強的專業(yè)工程師組成的管理團隊。在提高他們的專業(yè)素質(zhì)和敬業(yè)責任心的同時，還要注重提升他們的理論知識和實踐專業(yè)技能，令他們在工作中可以呈現(xiàn)更好的狀態(tài)，以及時且準確地發(fā)現(xiàn)工程中的不足和安全隱患，并提出有效的管理、改進和維修措施。

2.5 正確處理水工建筑與安全監(jiān)測設(shè)備之間的管養(yǎng)分離問題

對于水庫工程中牽扯到的建筑與設(shè)備的養(yǎng)護問題，需要專業(yè)的養(yǎng)護維修人員結(jié)合具體的實際情況作出定奪，對于是否分離養(yǎng)護，也需靈活處理。

2.6 修訂完善和嚴格執(zhí)行水庫工程安全法規(guī)

改革開放以來，我國正在不斷加強了行業(yè)法規(guī)的建設(shè)，先后針對水庫工程頒布了多項法規(guī)和技術(shù)標準。然而，隨著時代的不斷進步和技術(shù)水平的快速發(fā)展，還需針對現(xiàn)狀和近幾年出現(xiàn)的問題，對這些法規(guī)和技術(shù)標準進行改進和完善。

3 監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

水庫安全監(jiān)控系統(tǒng)包括水庫管理局工作站、左壩頭、筏道入以及下連的各種傳感器組成

3.2 系統(tǒng)通訊設(shè)計

通信系統(tǒng)由三部分組成：測控單元通過雙絞線連接、測控單元管理局工作站通過SR-232接口的雙絞線連接、水利部安全管理中心與管理局和使用帶解調(diào)器的電話線連接。

3.3 系統(tǒng)防雷設(shè)計

所有系統(tǒng)都應具有防雷保護功能。一個在系統(tǒng)工程建筑區(qū)域中布置地網(wǎng)，傳感器的接地電阻小于8歐姆，其他設(shè)備的接地電阻小于5歐姆。此外，裸露的電纜均應由鋼管保護。雷雨季節(jié)要切斷電源，以防止電源引起的雷擊。

3.4 傳感器設(shè)計

水庫大壩安全監(jiān)測傳感器包括PWS型孔隙水壓力計、KPSI型上游水位計、PWF型下游水位計、氣壓計和雨量計。其主要技術(shù)性能指標見表1。

表1 傳感器主要技術(shù)性能指標

4 水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護技術(shù)解決方案

根據(jù)風險評估的結(jié)果，確定風險安全性，以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、物理檢查以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和操作上監(jiān)視大壩、水庫和水系統(tǒng)，以保護軟件和硬件系統(tǒng)。從入侵檢測和網(wǎng)絡(luò)安全認證兩個方面實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)行為的安全保護。水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全防護技術(shù)解決方案[3]。

4.1 上位機防護

在工程師站，操作站，OPC服務(wù)器等處部署工業(yè)控制單元，通過用于USB移動存儲、網(wǎng)絡(luò)和USB程序技術(shù)，可以保護用戶免受非法操作的濫用，從而提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的全面“免疫”功能[2]。

4.2 關(guān)鍵節(jié)點防護

通過智能保護終端對現(xiàn)場控制層的RTU進行安全防護，有效識別和攔截對RTU的攻擊行為，允許上位機發(fā)送的合規(guī)操作流量通過，以動態(tài)學習和自適應的防護策略為基礎(chǔ)，達到對RTU的防護目的[3]。

4.3 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測審計

在監(jiān)控層、通信層、現(xiàn)地層旁路部署監(jiān)測審計平臺，可以有效地監(jiān)視和威脅檢測網(wǎng)絡(luò)通信流量，并告警和審計對內(nèi)網(wǎng)進行的非法收集、惡意攻擊、數(shù)據(jù)篡改、違規(guī)操作等行為，有效預防和阻止違規(guī)操縱和網(wǎng)絡(luò)攻擊行為。

4.4 集中安全監(jiān)管部署

通過安全監(jiān)管平臺對水庫大壩安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)實施統(tǒng)一化的監(jiān)管和運維，管理平臺可以智能化、高效化地收取現(xiàn)場安全設(shè)備收集和分析的威脅數(shù)據(jù)，并根據(jù)安全模型辨別整體的安全性。這有助于監(jiān)管人員及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，并及時解決安全問題。

5 結(jié)語

重視對水庫安全工程監(jiān)控，一方面可以實時了解當時的水庫運行情況，另一方面還能夠運用相關(guān)技術(shù)和工具進行數(shù)據(jù)分析工作，以及時發(fā)現(xiàn)水庫工程中的安全隱患問題，并針對各類問題進行優(yōu)化和改進。如此一來，既可以綜合完善相關(guān)的制度及規(guī)定，又能夠進一步提高水安全監(jiān)測的有效性，最終達到了改善水利的目的。