自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的應(yīng)用探析

杜海波

（內(nèi)蒙古赤峰市三座店水庫(kù)管理局，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

1.前言

在水庫(kù)大壩的安全管理體系中，監(jiān)測(cè)工作是重要舉措之一，隨著信息技術(shù)發(fā)展速度的持續(xù)加快，自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用將有效完善水庫(kù)大壩的設(shè)計(jì)規(guī)劃方案，從根本上改善施工效果，打造出更加安全、可靠的運(yùn)行環(huán)境。為此，在日后的安全管理工作中，應(yīng)當(dāng)積極研究并合理應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，參考以往的安全管理經(jīng)驗(yàn)來降低水庫(kù)大壩的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高安全管理效率。

2.水庫(kù)大壩的安全管理現(xiàn)狀

2.1 管理落后

由于我國(guó)的水庫(kù)數(shù)量基數(shù)較大，并且各個(gè)地區(qū)中缺乏統(tǒng)一化的管理標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致很多小型水庫(kù)的建設(shè)管理水平相對(duì)落后。在水庫(kù)的建設(shè)施工階段，各項(xiàng)施工技術(shù)的落實(shí)會(huì)受到相關(guān)條件的限制。很多施工團(tuán)隊(duì)為了能夠進(jìn)一步突出水庫(kù)大壩的功能性，在沒有落實(shí)整體規(guī)劃的情況下即盲目施工，在多個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)中均留下了安全隱患。此外，部分地區(qū)中的小規(guī)模水庫(kù)目前正處于年久失修的狀態(tài)，不僅缺少日常的養(yǎng)護(hù)和管理工作，同時(shí)也沒有對(duì)其進(jìn)行改造和升級(jí)，一旦出現(xiàn)汛情，勢(shì)必會(huì)對(duì)周圍民眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅。

2.2 監(jiān)督不力

截止到目前，很多地方上的水利管理部門在開展水庫(kù)管理工作時(shí)缺乏執(zhí)行力，不能夠切實(shí)有效地落實(shí)上級(jí)所布置的各項(xiàng)任務(wù)。在缺乏監(jiān)督力量的情況下，很多管理人員并未深入到水庫(kù)大壩的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，展開全方位的勘察工作，不僅沒有充分了解水庫(kù)目前的通信設(shè)施體系，而且也沒有掌握河道的實(shí)際情況。事實(shí)上，很多水利工程已經(jīng)處于報(bào)廢邊緣，可利用率極低，而部分地區(qū)的河道也被惡意占用。但在實(shí)際的管理工作中，因管理資金不到位、管理制度不完善等現(xiàn)實(shí)問題，阻礙了水庫(kù)修復(fù)工程的全面落實(shí)，不僅嚴(yán)重威脅著周圍群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系的順利構(gòu)建也設(shè)下了重重阻礙。

2.3 素質(zhì)較低

由于絕大多數(shù)的水庫(kù)均處于位置偏遠(yuǎn)的地區(qū)，當(dāng)?shù)氐纳顥l件相對(duì)匱乏，而隨著時(shí)代發(fā)展速度的持續(xù)加快，水利工程項(xiàng)目的數(shù)量在持續(xù)增多。各個(gè)地方上為了能夠盡快落實(shí)安全管理任務(wù)，也在面向社會(huì)廣泛招收優(yōu)秀人才。但在實(shí)際工作中，由于水庫(kù)安全管理工作的環(huán)境比較惡劣、條件十分艱苦，因此很難真正留住高水平的技術(shù)人員。部分地區(qū)中的水力管理部門不得不聘請(qǐng)臨時(shí)工，大多臨時(shí)工都是由外來務(wù)工人員組成，不僅缺乏管理經(jīng)驗(yàn)，而且也沒有經(jīng)過系統(tǒng)化的技術(shù)培訓(xùn)，這就導(dǎo)致在工作過程中極易出現(xiàn)各種類型的不規(guī)范操作，阻礙了水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行。

3.自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的應(yīng)用原則

3.1 實(shí)時(shí)性

通過在水庫(kù)大壩的安全管理工作中合理運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，將大幅度提高工作效率，其中所要遵循的第一項(xiàng)原則即為實(shí)時(shí)性原則。由于水庫(kù)大壩的安全管理工作內(nèi)容相對(duì)復(fù)雜，而監(jiān)測(cè)工作的輻射范圍也非常廣泛，因此必須要從細(xì)節(jié)出發(fā)，將其落實(shí)到各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)中。監(jiān)測(cè)人員需要全面了解水庫(kù)大壩的運(yùn)行狀態(tài)，利用自動(dòng)化技術(shù)對(duì)水流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果展開全面分析，以此來保證安全管理工作的整體質(zhì)量。

3.2 可靠性

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用同時(shí)也要遵循可靠性原則。在日常的安全管理工作中，由于部分安全管理人員缺乏豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，且技能水平相對(duì)較差，因此必須要積極展開系統(tǒng)化的技術(shù)培訓(xùn)工作，全面提高安全管理人員的專業(yè)技能水平，通過此種方式來提升自動(dòng)化安全管理系統(tǒng)的工作效率。

3.3 實(shí)用性

在傳統(tǒng)的安全管理模式中主要依賴的是人力資源，工作質(zhì)量和工作效率仍然有著很大的進(jìn)步空間。為此，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需要遵循實(shí)用性原則，安全管理人員要綜合分析不同地區(qū)中水庫(kù)大壩的運(yùn)行狀態(tài)，從實(shí)際情況出發(fā)來劃分運(yùn)行故障的類別。需要強(qiáng)調(diào)的是，安全管理方法的選擇要做到因地制宜，合理利用自動(dòng)化技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)實(shí)問題來有針對(duì)性地制定出安全管理方案，并利用國(guó)際水準(zhǔn)來對(duì)水庫(kù)大壩的安全管理工作進(jìn)行衡量。

4.自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的應(yīng)用建議

4.1 滲流監(jiān)測(cè)

滲流監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要應(yīng)用內(nèi)容包括以下兩點(diǎn)：即為滲流壓力與滲流量。為了能夠充分發(fā)揮出自動(dòng)化技術(shù)在滲流監(jiān)測(cè)工作中的實(shí)際作用，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況來展開具體分析，進(jìn)而確定出準(zhǔn)確的滲流監(jiān)測(cè)點(diǎn)。通常情況下，如果水庫(kù)大壩為土石型，則要考慮將監(jiān)測(cè)點(diǎn)安置在水壩底部，優(yōu)先選擇滲水情況相對(duì)集中的監(jiān)測(cè)區(qū)域。與此同時(shí)，技術(shù)人員還要在處于水壩兩岸山坡區(qū)域的位置加設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以此來實(shí)時(shí)觀測(cè)地下水位的變化情況，避免遺漏水壩周邊的滲流變化；其次，如果水庫(kù)大壩為混凝土結(jié)構(gòu)類型，技術(shù)人員則要在基礎(chǔ)區(qū)域的廊道位置設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)。另外，為了能夠保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的完整性，技術(shù)人員還要在不同的水壩段單獨(dú)設(shè)置獨(dú)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)。當(dāng)全方位掌握了水庫(kù)大壩的排水溝積水信息后，技術(shù)人員則要專門設(shè)置滲流量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，將所有分區(qū)都成功劃入到監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)。

4.2 變形監(jiān)測(cè)

在水庫(kù)大壩的安全管理工作中，監(jiān)測(cè)水壩結(jié)構(gòu)的變形情況是重中之重。在這一環(huán)節(jié)中，監(jiān)測(cè)內(nèi)容同樣可被分為以下兩個(gè)部分：即為垂直方向和水平方向的變形情況，比較常見的變形形式為水庫(kù)大壩的壩體出現(xiàn)不同程度上的位移。其中，在對(duì)水平方向的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，技術(shù)人員需要保證安排3個(gè)以上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。如果水庫(kù)大壩的水壩為土石型，則要將監(jiān)測(cè)點(diǎn)安置在壩體的后部和頂部。需要強(qiáng)調(diào)的是，技術(shù)人員要控制好監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離，大多數(shù)情況應(yīng)在30~50m以內(nèi)，避免距離過大而影響監(jiān)測(cè)效果。此外，如果水庫(kù)大壩為混凝土結(jié)構(gòu)，技術(shù)人員則要在水壩的最高處，按照一定順序設(shè)置三個(gè)以上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)也要控制好各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離。

4.3 自動(dòng)化裝置

4.3.1 垂直及水平位移傳感裝置。在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的水庫(kù)大壩進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)工作時(shí)，最為常用的自動(dòng)化裝置為電機(jī)式或電容式。其中，電機(jī)式裝置的優(yōu)勢(shì)在于，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和可靠性；而缺點(diǎn)則是監(jiān)測(cè)速度相對(duì)較慢；電容式裝置的優(yōu)勢(shì)是監(jiān)測(cè)速度快，但缺點(diǎn)是對(duì)使用條件的限制較多，如果線路距離過長(zhǎng)，將大幅度提高偏離現(xiàn)象的發(fā)生率。除去上文中所提到的兩種裝置以外，目前還可以選擇真空激光裝置。此裝置的應(yīng)用效果更強(qiáng)，但由于使用和維護(hù)成本較高，因此應(yīng)用頻率有所下降。現(xiàn)如今，隨著自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理工作中的深入應(yīng)用，大多數(shù)區(qū)域中的水庫(kù)都引進(jìn)了自動(dòng)全站儀，相比較而言，自動(dòng)全站儀可以實(shí)時(shí)采集變形數(shù)據(jù)，并具有更高的測(cè)量精度。

4.3.2 地下水位自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。目前，在水庫(kù)大壩的安全管理監(jiān)測(cè)工作中最為常用的地下水位監(jiān)測(cè)裝置即為滲壓計(jì)。滲壓計(jì)主要包括通氣式和弦式這兩種類型，其中前者的應(yīng)用頻率更高，但由于會(huì)受到應(yīng)用環(huán)境中的濕氣影響，因此需要根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)修正。而弦式裝置具有更加優(yōu)秀的穩(wěn)定性和耐久性，但同樣會(huì)受到使用環(huán)境中氣壓變化，因此更加適用于量程較大的情況。

4.3.3 智能傳感裝置。智能傳感裝置是新時(shí)代中的產(chǎn)物，十分依賴先進(jìn)的計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)。此項(xiàng)裝置不僅能夠保證各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置方案的合理性，同時(shí)還可以降低使用成本，解放大量的人力資源。目前，智能傳感裝置的核心設(shè)備即為中央控制系統(tǒng)，其中主要包括任務(wù)主機(jī)、監(jiān)控主機(jī)、備用電源等相關(guān)附屬設(shè)備。

5.注意事項(xiàng)

通過初步了解上文內(nèi)容可知，自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩的安全管理工作中具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。為了能夠減少安全管理工作中的現(xiàn)實(shí)問題，一方面要全面提高安全管理人員的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平，另一方面則要加強(qiáng)日常的安全教育工作，積極完善監(jiān)督管理機(jī)制，督促所有安全管理人員必須要嚴(yán)格按照要求來規(guī)范作業(yè)，從根本上避免工作疏忽。

此外，各個(gè)地方上的水庫(kù)大壩管理站也要進(jìn)一步細(xì)化管理責(zé)任，各個(gè)部門要做到分工明確，當(dāng)問題發(fā)生時(shí)可以在第一時(shí)間找到相關(guān)責(zé)任人。所有安全管理人員都要將工作數(shù)據(jù)及時(shí)上傳至平臺(tái)系統(tǒng)中，在學(xué)習(xí)和應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)積累寶貴的工作經(jīng)驗(yàn)，并與其他管理站中的工作者進(jìn)行交流互動(dòng)。此外，管理站還要重視對(duì)相關(guān)感應(yīng)設(shè)備的檢查和養(yǎng)護(hù)工作，使其能夠在良好的狀態(tài)中高效率運(yùn)行，增加使用壽命。

在未來的發(fā)展過程中，水庫(kù)大壩的安全管理工作將會(huì)更加依賴先進(jìn)的信息技術(shù)和感應(yīng)裝置。為此，各地安全管理部門要從工作實(shí)際出發(fā)，盡快構(gòu)建出科學(xué)完善的網(wǎng)絡(luò)安全管理體系。重點(diǎn)關(guān)注水庫(kù)大壩在運(yùn)行過程中所出現(xiàn)的滲流問題和結(jié)構(gòu)變形問題，督促安全管理人員盡快樹立起正確的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)意識(shí)。進(jìn)一步加大對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的研究力度，以此來促進(jìn)安全管理目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。