水库大坝安全自动化监测问题及措施

陈军（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川省 成都市 温江区611130）

水库大坝安全自动化监测问题及措施

陈军（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川省 成都市 温江区611130）

随着我国经济的迅猛发展，国家相关部门也越来越重视农业水利的建设和发展。而水库大坝的建设是农业水利建设重要的一项之一，水库大坝建设数量增加，给农业和农民带来了很大地综合经济增长和效益，有助于农业经济地快速发展。大坝安全自动化监测是大坝施工和设计中的重要环节，但由于大坝安全自动化监测的发展起步较晚，大坝自动化监测没有取得较好的成效，相关工作人员对大坝安全自动化监测的认识还不够，导致没有及时准确地监测出存在的异常部位与安全隐患。本文以四川省长河坝为例针对水库大坝安全自动化监工作中出现的问题进行了探讨，最后提出了一些解决措施。

水库大坝；安全；自动化监测

1 引言

长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，工程区地处大渡河上游金汤河口以下约4～7km河段上，坝址上距丹巴县城82km，下距泸定县城49km。大渡河为不通航河流，工程区距铁路线较远，公路有省道S211线从工程区通过，并在瓦斯河口与国道G318线相接，可较方便地连接外围交通干道及大、中城市，交通较方便，周边有成都、眉山、雅安以及乐山等重要城市。

长河坝水电站是以单一发电为主的大型水库电站，无航运、漂木、防洪、灌溉等综合利用要求。工程为一等大（1）型工程，挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为1级建筑物，永久性次要建筑物为3级建筑物，临时建筑物为3级建筑物。电站采用水库大坝、首部式地下引水发电系统开发。电站总装机容量2600MW，水库正常蓄水位1690m，具有季调节能力。

枢纽建筑物由拦河大坝、泄水系统、引水发电系统组成[1]。拦河大坝为砾石土心墙堆石坝，大坝心墙底与两岸接触部位采用高塑性粘土，上、下游分别设反滤料，下游反滤层共两层，为反滤层1和反滤层2，上、下游反滤料与坝体堆石之间均设过渡层。心墙范围内的覆盖层基础进行固结灌浆，心墙下部河床覆盖层设置2道混凝土防渗墙防渗，上游防渗墙与心墙间采用廊道式连接，上游防渗墙下接帷幕灌浆，下游防渗墙与心墙间采用插入式连接，基础灌浆廊道及混凝土刺墙周围采用高塑性粘土。坝肩左、右两岸分别设置了五层帷幕灌浆平洞，各层平洞轴线位于同一竖直面内。左坝肩灌浆平洞与地下厂房灌浆平洞连为一体，右坝肩灌浆平洞轴线与坝轴线相同。

2 水库大坝安全自动化监测中存在的问题

2.1 对大坝安全监测的认识不足

对大坝安全监测的必要性和重要性认识不不足，有些地方认为，水库大坝运行了很多年，都没有观测设施，大坝也照样完好无缺；有的地方缺少资金，没有在安全监测设施上投入资金，这些现象使得许多水库运行了多年，一直都没有任何监测记录资料，这种现象会产生严重的后果。所以在现金开展的大部分水库安全鉴定工作中，没有以往的监测资料，无法对大坝地安全状况作出客观的认定和评价，这就大大地影响了水库除险加固和大坝安全鉴定质量地有效性与针对性。

2.2 监测仪器的选择和采购

监测仪器的选型应当充分考虑其适用性，也就是指仪器适用的测量范围、监测环境等。在仪器适用的情况下，还要考量仪器的耐久性和可靠性，且要比较各类仪器的应用历史、生产条件、厂家质保信誉以及承诺。然后，选型还应考虑监测仪器的精度，请注意：并不是仪器精度越高越好，最合适的就是满足工程监测。

目前，大多数设计单位在开始设计时，没有综合了解监测仪器的类型、应用条件和原理以及适用的场合等，对仪器的耐久性、适用性、准确性和安装方法没有充分的对比选择。因此，导致最后所采购的大坝安全自动化监测设备几乎是国内厂家的组装产品，而这些监测设备没有遵照必须适应水工环境下的工作要求，导致监测设备故障率较高、使用寿命偏低，且增加了运行成本和维护次数，甚至出现监测仪器测报数据不准、部分功能失灵的问题，严重降低了监测设备的使用效率。

2.3 水工监测资料分析不够

（1）大部分水库没有专人专职对日常资料、月度报表以及年度监测的成果进行分析和汇总整理，只是在必要的时候安排一些工程人员来做这项工作。然而，这些工作人员的独立能力、掌握能力、熟练度和应变能力有限，达不到预定的监测目标。他们的工作缺乏综合性和系统性，只停留在短期地定性分析上，导致监测成果没有客观、完整的反映状况。

（2）没有充分利用好大坝安全自动化监测系统进行日常的管理，且对相关管理人员没有开展足够的培训。因此，管理人员的操作能力较低，在管理工作中无法快捷、实时地调用数据，导致水库的运行调度产生诸多不便。

2.4 自动化监测的方案设计不合理

大坝监测系统可持续良好运行的一个先决条件，就是有一个好的大坝安全监测方案。由于大多大坝设计单位在大坝安全自动化监测方面缺乏经验，在设计方案时往往以大坝主体除险加固为主，使设计方案不经济、不合理，且大坝的设计方案优化工作往往由施工单位来做，这样就造成监测系统的设计方案耐久性差和稳定性，可操作性、自动化以及智能化程度低。

因此，设计单位应关注监测设备仪器以及技术的发展动态，不断采用先进的技术手段，综合不同坝基、坝型的地质状况以及水库的运行性质等因素，确定测点的布置和监测项目，做到合理设计监测项目，不缺漏测点布设[2]。设计单位在设计监测方案时往往容易忽略监测目的不明显的问题，如土石坝在防渗施工时都采取塑性混凝土防渗心墙的方式，而很少对塑性混凝土防渗墙地防渗效果开展监测。

3 水库大坝安全自动化监测的主要措施

3.1 加强对水库大坝安全自动化监测的认识

随着我国经济的迅猛发展，工业生产、农业建设以及人民日常生活对水利工程地依赖性越来越严重。而水库在防洪抗灾中起到的骨干作用越来越大，社会和经济效益越来越显著。正是由于水库的地位非常重要，因此必须要求水库在保证安全的状况下发挥出其综合效能。水库大坝自动化监测为水库的安全提供了科学的现代化管理方法，所以完善健全大坝安全监测的设施，加大对水库大坝地安全监测工作是十分必要且重要的。

3.2 利用自动化监测系统进行资料分析和采集

水库大坝的自动化监测系统具有便于分析、测量快、可备份和可靠性高等特点，能有效缩短数据采集周期，缩减人工整编分析资料的繁冗程序，减轻劳动强度，提升大坝监测地效率。还有在系统检修、运行期间，通过人工比测的方式来校验自动化的检测值，提高数据采集的可靠性，减小系统误差，当系统维护可以提供有效的参考依据。

根据设计复核、坝体稳定、泄洪消能、坝基隐患、近坝库岸滑坡以及库区淤积等方面的情况，对大坝安全状况和结构性态进行全面评价地做法是非常有效的。所以，要把大坝安全鉴定的经验与大坝监测资料分析的方法结合起来，以便于更好地、全面地客观评估大坝的安全性态。

3.3 自动化监测仪器系统选用

在选用采购自动化监测仪器系统时，应在立足国内的同时，适当引进一些国外先进成熟的系统和仪器。为了树立窗口拓宽眼界，要吸收学习国外的先进技术，引进少量国外先进的监测系统和设备。大坝监测系统主要有监测仪表、集线箱、一次监测仪器（传感器）、计算机硬软件以及水工等专业知识较广的技术产品[3]。在恶劣环境下大量仪器长年工作，又要求系统有较低的故障率，这需要资金和技术上的高投入。但是，国内一些科研单位和高校也大力投入了力量开发相关仪器、系统，并且国内投入的人力物力基本上不比国外少，因此与国外先进仪器相比，国内仪器在性能、价格以及售后服务等当面有明显的优势。

3.4 科学合理地自动化监测方案是大坝安全监测系统正常运行的前提

设计出科学合理地自动化监测方案是水库大坝安全自动化监测系统得以正常运行的前提。自动化监测系统的设计要求设计者十分精通水工结构，且还了解监测仪器系统的性能和使用要求。因此，这是一个很复杂地系统设计，所有的环节都要做详细考虑，否则无法满足自动化监测地要求。如一些工程引张线休、垂线等装置的正确设置，能有效提高变形系统的监测精度，线休保护不当串风或者垂线线休过长等引起线体摆动，集线箱、仪器放置在漏水的地方而没有防护措施，观测室没有可靠的接地设施，扬压力计设置在零下温度中等问题在今后的设计中都要采取有效措施来解决。

3.5 大力发展水库大坝安全自动化监测事业

水库大坝的安全监测自动化是今后很长一段时间内的发展趋势，我国的自动化监测正是一个逐步发展和提高的过程。当前监测仪器系统逐步完善、现场队伍管理水平不断提高，因此应稳妥地展开工作。首先，在部分大中型工程中进行分阶段实施自动化监测系统。在建立自动化系统前应当注意完善和建立人工监测系统，保证资料的完整性和连续性。

4 结束语

综上所述，对水库大坝的安全自动化监测是实施大坝安全科学管理，了解大坝的安全性态过程中必不可少的重要技术手段。应综合应用多种科学的先进的技术手段，建立起完善高效的自动化监测系统，使之成为防汛决策支持系统中的组成部分。为实现众多水库大坝的科学安全管理以及可持续发展服务，使工程的效益实现最大化的发展。

[1]郝建强，田战锋.贝雷桥在沙沱水电站升船机设备层板梁施工中的应用[J].水利水电技术，2015，46（7）：89～90.

[2]邓荣欢，程淑芬.光照水电站大坝变形监测设计[J].贵州水力发电，2008，22（5）：36～38.

[3]魏永强，宋子龙，王 祥.基于物联网模式的水库大坝安全监测智能机系统设计[J].水利水电技术，2015，46（10）：38～42.

TV698.1

A

2095-2066（2016）22-0112-02

2016-7-10

陈 军（1983-），男，汉族，工程师，本科，从事水利工程安全监测工作。