水庫大壩實時安全監(jiān)測特點分析

一、水庫大壩實時監(jiān)測系統(tǒng)簡介

水庫大壩實時監(jiān)測的主要任務(wù)是實時監(jiān)測各個監(jiān)測點水庫水位、水壓、滲流、流量、揚(yáng)壓力等，用無線傳感網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸，在計算機(jī)上用數(shù)據(jù)模式或圖形模式反映出來，實時掌控整個水庫大壩各項變化情況，特殊數(shù)據(jù)實行聲光報警。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)能實現(xiàn)全天候遠(yuǎn)程自動監(jiān)測，監(jiān)測站數(shù)據(jù)自動采集并且進(jìn)入相關(guān)數(shù)據(jù)庫。同樣，監(jiān)測系統(tǒng)也具備人工觀測條件。

大壩遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)可以完整記錄監(jiān)測點數(shù)據(jù)變化過程，并借助無線傳感網(wǎng)絡(luò)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)路由器，再通過4G/5G、北斗等技術(shù)送入數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器通過Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁采w范圍內(nèi)的任何需要這些數(shù)據(jù)的部門。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測點感知設(shè)備(光學(xué)雨量傳感器IFR202型、水位計、滲壓計、量水堰、視頻)，遙測終端RTU、管理云平臺（SLU閘壩監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng) ）和（WMWS在線監(jiān)測管理系統(tǒng)）等幾部分。水庫在線監(jiān)測具有自動采集、分析和報告水庫水位、降雨、圖像、滲流等運行數(shù)據(jù)的功能，自組織網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)終端具有采集和通信各要素的功能，水庫安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的云平臺具有監(jiān)測數(shù)據(jù)的智能分析和預(yù)警功能，實現(xiàn)了水庫運行狀態(tài)的感知和監(jiān)測、運行情況分析、安全管理、巡檢在線管理等綜合運行支撐，有效輔助相關(guān)部門制定防汛抗旱調(diào)度方案和應(yīng)急預(yù)案，實現(xiàn)水庫的信息化管理?？梢园阉畮齑髩伟踩O(jiān)測系統(tǒng)分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。

二、水庫管理以及大壩安全監(jiān)測方面采取的方法和大壩監(jiān)測的特點分析

針對目前我國在水庫管理和大壩的安全監(jiān)測方面采取的方法，主要分為兩種，第一種就是人工巡視的方法，而第二種就是運用儀器進(jìn)行監(jiān)測的方法。首先說明的是人工巡視的方法，這一方法，一般分為日常的巡視檢查，定期的巡視檢查以及特別時期的檢查。而儀器設(shè)備的監(jiān)測，主要就是在一些典型的斷面進(jìn)行監(jiān)測，但是這種儀器監(jiān)測的方法帶有一定的局限性，很多不那么具有代表性的問題都是無法監(jiān)測出來的。所以我們必須要切實的做到將人工巡視監(jiān)測和儀器設(shè)備監(jiān)測相結(jié)合，這樣才能更好的保障大壩的安全運行。

可是如果只是單純的使用一些機(jī)器儀器對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測，由于大壩在儀器監(jiān)測上具有很大的局限性，而且我國的監(jiān)測儀器發(fā)展還很有限，所以很多的大壩監(jiān)測設(shè)備都只能做到小范圍的監(jiān)測。這就提醒了我們監(jiān)測手段和方法要盡可能的多樣化。這樣我們才可以在大壩的安全監(jiān)測和水庫的管理上更加的科學(xué)和完善。并且我們還可以很好的保障大壩的安全性，做好水利工程的安全管理。

三、水庫工程安全監(jiān)測項目設(shè)置

技術(shù)人員在日常管理過程中，落實安全監(jiān)測項目設(shè)置工作，能更全面、客觀、深入地了解朱莊水庫樞紐工程的實際運行情況，掌握其各項動態(tài)信息，找出運行中存在的突出問題并對其進(jìn)行重點探討，分析出有效的解決對策，最大程度上確保朱莊水庫的安全與穩(wěn)定。除此之外，技術(shù)人員在系統(tǒng)觀測時還應(yīng)當(dāng)有一定的目的性與針對性，盡可能參照相應(yīng)的規(guī)范要求操作，有意識地為后期建設(shè)、維修、養(yǎng)護(hù)工作留下有價值的數(shù)據(jù)信息資料。

1、滲流監(jiān)測

滲流監(jiān)測是指在上下游水位差作用下產(chǎn)生的滲流場的監(jiān)測，主要包括滲流壓力、滲流量及其水質(zhì)的觀測。結(jié)合我國土石壩的病害情況，可將土石壩的滲流病害分為：壩基滲漏，壩肩滲漏，壩體及防滲體滲漏，下游排水體及反濾料淤堵，壩下涵管滲漏，防滲體與剛性建筑物接觸滲漏，動物危害，巖溶滲漏，侵蝕性危害等。


2、變形監(jiān)測

變形監(jiān)測是通過人工或儀器手段觀測大壩整體或局部的變形量，用以掌握大壩在自重、水壓力、揚(yáng)壓力及溫度等環(huán)境量作用下的變形規(guī)律，了解大壩在施工和運用期間是否穩(wěn)定和安全，研究有無裂縫、滑坡、滑動和傾斜等趨勢。變形監(jiān)測主要包括的內(nèi)容有：表面變形，內(nèi)部變形，壩基變形，裂縫及接縫，混凝土面板變形及岸坡位移等。在監(jiān)測過程中，主要監(jiān)測儀器有拉線位移傳感器、靜力水準(zhǔn)儀、傾角儀、gnss接收機(jī)、VS振弦采集儀，VTN振弦采集儀，NLM6系列無線采集儀等。

3、環(huán)境量監(jiān)測

環(huán)境量監(jiān)測主要包括氣溫監(jiān)測、降雨監(jiān)測、水庫水溫監(jiān)測、水庫泥沙淤泥監(jiān)測、下游河床沖淤測量等。通過監(jiān)測環(huán)境量，可以進(jìn)一步掌握環(huán)境量的變化規(guī)律及其對大壩變形、滲流和應(yīng)力等的影響情況，對水庫大壩安全監(jiān)測的精確度打下了堅實的基礎(chǔ)。

4、內(nèi)部監(jiān)測

內(nèi)部監(jiān)測主要包括溫度監(jiān)測、混凝土應(yīng)變力(壓力)監(jiān)測、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測及錨索應(yīng)力監(jiān)測等。土石壩而言，其壓力(應(yīng)力)監(jiān)測主要包括孔隙水壓力、土壓力(應(yīng)力)、接觸土壓力以及混凝土面板應(yīng)力等。混凝土壩而言，其內(nèi)部監(jiān)測主要包括壩體(壩基)應(yīng)力監(jiān)測、錨桿(錨索)應(yīng)力監(jiān)測、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測、鋼板應(yīng)力監(jiān)測及溫度監(jiān)測等。值得說明的是，在進(jìn)行內(nèi)部監(jiān)測的同時，應(yīng)與變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測項目相結(jié)合。

5、水力學(xué)監(jiān)測

水庫大壩作為水利工程樞紐的重要組成部分，對其進(jìn)行水力學(xué)監(jiān)測就顯得尤為重要。水力學(xué)監(jiān)測項目主要包括動水壓力監(jiān)測、水流流態(tài)監(jiān)測、水面線監(jiān)測、流速監(jiān)測、泄流量監(jiān)測、空蝕及消能監(jiān)測等。值得注意的是，水力學(xué)監(jiān)測項目應(yīng)根據(jù)實際輸、泄水建筑物的結(jié)構(gòu)模式、工程或試驗研究的需要進(jìn)行選擇。


數(shù)據(jù)采集傳輸儀水庫大壩安全監(jiān)測原理

感知層：水庫大壩監(jiān)測點水位計、光學(xué)雨量傳感器IFR202型、攝像頭等實時采集河流的水位值、采集當(dāng)?shù)亟涤炅?、圖片抓拍等。

傳輸層：振弦數(shù)據(jù)采集儀NLM6通過4G/LORA無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)感知層目標(biāo)數(shù)據(jù)采集，主動上報。

云平臺：管理云平臺（SLU閘壩監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng) ）和（WMWS在線監(jiān)測管理系統(tǒng)）數(shù)據(jù)的存儲、計算、分析與監(jiān)控，異常數(shù)據(jù)告警，設(shè)備遠(yuǎn)程控制與配置。

大壩要想提高自身的安全系數(shù)，健康長遠(yuǎn)地運行就必須要定期開展安全監(jiān)測工作，落實檢測項目設(shè)置與測點分布設(shè)置的各項要求，加強(qiáng)巡查管理與滲流量觀測，消除大壩上下游存在的各種安全隱患，發(fā)現(xiàn)問題就要立即向上級部門報備，以尋求最為妥善的解決方法，杜絕安全事故的發(fā)生，將因監(jiān)管不力造成的各項損失降到最低。將傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)與水庫大壩實際情況相結(jié)合，河北穩(wěn)控科技開發(fā)了專用于水庫大壩的一套智能化、信息化的在線監(jiān)測系統(tǒng)及各類型一體式監(jiān)測站。適用于各類水庫大壩安全監(jiān)測的需求。