本（běn）文通過介紹石堡川水（shuǐ）庫運行（háng）現狀和存在問題，探索安全監測（cè）係統建設內容和運行原理以及應注（zhù）意的環節，提出（chū）該水庫大壩安（ān）全監測自動化係（xì）統（tǒng）建設思路，實時在線分析大壩（bà）安全運行（háng）性態,使大壩（bà）安全數據采集自（zì）動化、數據處理模型化、分析評判智能化，實現對大壩安全隱患進行預警（jǐng）。 
關鍵詞：水庫大壩 安全監測 係統建設 思考
大壩是投（tóu）資及效益巨大、失事後造成（chéng）災（zāi）難嚴（yán）重性、結構、邊界條件及運（yùn）行環境複雜性以及設計、施（shī）工、運行維護不確定性的特殊建築物，決定了管理單位（wèi）要準確了解大壩工作性態，才能確保大壩安全發揮（huī）其（qí）效益。本文（wén）通過對石堡川水庫大壩（bà）安全現狀（zhuàng）及存在問題進（jìn）行客觀分析，簡（jiǎn）要介紹（shào）該係統建（jiàn）設內容和運行原理以及應注意的環節，為完（wán）善該水庫大（dà）壩安全監測自動化係統建設提供借鑒。
1、石堡川（chuān）水庫工（gōng）程現狀。石堡川水庫是一（yī）座以農業灌溉為（wéi）主、兼（jiān）有防洪、水產養（yǎng）殖、城鄉供水、水利旅遊等多功能的中型水庫，水庫座落在洛河一（yī）級支流石堡（bǎo）川河上，流域麵積820km2,正常蓄水（shuǐ）位936m，校核（hé）洪水位940m，總（zǒng）庫容6375萬m3，樞紐工程（chéng）由大壩、輸水洞、泄洪洞、泄洪底洞、溢洪道組（zǔ）成，壩體為均（jun1）質土壩，壩肩高58m，壩頂高941m，壩頂長380m，壩頂寬8m，壩頂（dǐng）上建1.2m高的砌（qì）石防浪牆、“三洞”最大泄洪流量為399m3/s。
2、石（shí）堡川水庫工程安全（quán）現狀。石堡川水庫已經通過除險加固，防洪保安能（néng）力得到（dào）提（tí）高，但是由於（yú）灌區信息（xī）化建設還未全麵實施（shī），防汛數據（jù）庫建設工作滯後；大壩觀測設備還不健全，監護人員隻能依靠經驗，無法得到準確資料；防（fáng）汛設備陳舊，在（zài）汛（xùn）期故障頻繁，數據信息傳遞速度緩慢，無法滿足（zú）防汛工作（zuò）的要求，汛限（xiàn）水位還是除（chú）險加固（gù）前的931 m，加之水庫蓄水是多年調節，灌區水資源（yuán）十分（fèn）短缺，而水庫每年汛前又是空庫迎汛，浪費了水資源，無力揮為灌區農業（yè）提供水（shuǐ）利支撐，所以建設水（shuǐ）庫安全監測自（zì）動化係統顯得（dé）十分必（bì）要而又（yòu）迫切。
3、建立大壩安全係統監測（cè）的重要性。安（ān）全係統監測有校核設（shè）計、改進施工和（hé）評價大壩安全狀（zhuàng）況的作用，且重在評價大壩安全。它是通過儀器（qì）觀（guān）測和人工（gōng）現場（chǎng）檢查（chá）監視對大壩壩體、壩肩、壩坡及壩周圍環境年做測量及觀察，通過合理（lǐ）計算和分析（xī）對（duì）工程的工（gōng）作狀態進行評估，對工（gōng）程未來形態進行預報，確保工程安全，並兼有改進工程設（shè）計、提高施工（gōng）技術，進行科學研（yán）究等作用。它的建設不僅可以（yǐ）縮短數據的采集周期，提高大壩觀測效率，減輕勞動強度，並能充分利用水庫調蓄能力，使其在防洪和供水發揮最大（dà）效益，還有驗證水庫大壩設（shè）計參數改進未（wèi）來設計，對大壩除險加固工（gōng）程施工技術的改（gǎi）進，對大壩不安全跡象和險情診斷並采取措施進行加固，另（lìng）一方（fāng）麵它能運用長期積累的觀測資料掌握變化規律，對大壩未來狀態做出及時有效的預報，對由於工程事故而引起的責任賠（péi）償問題，觀測資料有助於確定原因（yīn）和責任，以便法庭做（zuò）出公正判決。可以看出：安全監測係統建設從淺層意義來說是為了人們準確掌握大壩（bà）性（xìng）態；從深層意義則是為了更好發揮工程效益，節約工程投資。
4、大壩安全監測係統（tǒng）運行原理。該係（xì）統由大（dà）壩安全監測係統、出口流量（liàng）觀測係統和壩址電視監控（kòng）係統組成，其（qí）通訊協議為TCP/IP，即通用的LonWorks，方（fāng）式采用支持分布式控製（zhì），監測工作站作為前端用戶訪問和處理數（shù）據庫中的數據，現場與監測中心的網絡拓撲為星形，其中水庫安全監測自動化係統（tǒng）及測點、中心站（zhàn）網絡采取分層分布式的網絡結構；自動化數據采集係統包括監測站傳感（gǎn）器數據采集儀、庫區網絡、中控製控製係統（tǒng）；測站層（céng）由各測點傳（chuán）感器和數（shù）據測量控製裝置組成；監測中心站分布在大壩右壩頭的水庫管理站內，主要由監測服務器、監測工作站（zhàn）、網絡交（jiāo）換機、打（dǎ）印機、USB電源設（shè）備組成，所有裝（zhuāng）置通過（guò）網絡與水庫管理站內的庫區網絡節點相連，以便中控（kòng）室（shì）對安（ān）全監測係統進行控製，將監測數據、係統參數和其它信息資料存放在數據（jù）庫中，使數據庫運行在監測服務器上實現資源共享。
5、大壩（bà）安全監（jiān）測係統建設（shè）內容。其係統建設有11項，一是對（duì）大壩表麵進行變形觀（guān）測，沿壩軸線布置4個表麵變形觀測斷麵、23個表麵變形標點和2個校核基（jī）點；二是對大壩內（nèi）部進行變形觀（guān）測，布（bù）置4個觀測斷麵，每個觀（guān）測斷麵布置2個觀測孔，埋設沉（chén）降（測斜）管374m，沉降環75個；其三是對溢洪道進行變形觀測，由於溢（yì）洪（hóng）道穿（chuān）越塬上黃土山梁，開挖深度大（dà），兩岸高邊坡變形需重點監測（cè），每（měi）個閘墩和泄槽兩側以及左岸邊坡各布置1個（gè）變形觀測點，右岸山體布置觀測基點2個。各測點水平位移和（hé）豎向位移觀（guān）測共用，安裝專用基座，采用全站儀進行觀測，沉降采用沉降儀進行觀測，水平位移采用測斜儀進行觀測（cè）；四是對大壩（bà）滲流進行壓力監測，布置3個觀測斷麵，鑽孔11個，埋設壓力計（jì）23隻，繞（rào）壩滲流監測在左右壩肩各布置6個鑽孔，埋設滲壓計12隻，大壩滲流在下遊壩腳高三角（jiǎo）量水堰1座，安裝（zhuāng）1台堰上水位計，用以監測壩體滲流壓力、分布及浸潤線；五是對溢洪道進行滲流觀測。沿軸線布置1個縱斷麵，坑試埋設滲壓計6隻；六是對輸水洞、泄洪底洞進行滲漏觀測。沿泄洪底洞、輸水洞軸線靠大壩一側離開外壁1-2m處各布設2-3個鑽孔，每個鑽孔在兩洞附近埋設滲（shèn）壓計1隻（zhī）；七（qī）是對庫水位與下（xià）遊進行水（shuǐ）位（wèi）觀測，在泄洪底洞放水塔外設置豎井，安裝水位（wèi）計一套，接入自動化監測係統；八是對出庫流量進行觀測，在溢泄道每扇閘門以及泄烘洞、輸水洞、泄洪底洞進水口（kǒu）處各設閘位計1套，用以觀測出（chū）庫流（liú）量和泄洪（hóng）流量；九是（shì）對水庫周邊環境進行量觀測，在（zài）壩右MUC房頂設置雨量計1隻進（jìn）行降雨（yǔ）量觀（guān）測，觀測（cè）資料納入大壩安全監測係統數據庫，在壩右MUC房頂設（shè）置氣壓（yā）計1隻和氣溫計1隻，用（yòng）於觀測壩址大氣壓（yā）力和溫（wēn）度；十是在壩址設置電視（shì）監控係統，在大壩左右岸、輸水洞閘室各布置1處圖像監視雲台，對水（shuǐ）庫壩（bà）麵附近情況與輸水（shuǐ）洞（dòng）閘門進行圖像視；十一是在（zài）水庫管理站建設MCU房和（hé）監控主房，在大壩左右岸（àn）各高（gāo）約為10m2的大壩測（cè）控單（dān）元，監控主（zhǔ）站設（shè）在（zài）大壩左岸渠首管理（lǐ）站內，配備220V50Hz交流穩壓電流，同（tóng）時配備空氣調節和防塵設施，確保係統主機正常運行。
6、石堡川水庫工程安（ān）全監測係統運行應注意的幾個環節
6.1做好觀（guān）測資料的（de）整理與分析工作。資料整編（biān）是（shì）監測工作的一項經常性工作，做好平時資料的整編，重點是查（chá）證原始監測數（shù）據的可靠性與準確性，在平時資料整理的基礎上，按規定（dìng）時段（duàn）對監測資料（liào）進行全麵整理、匯編和分析，並附以簡要安全分析意見和編印說（shuō）明後刊印成冊。在（zài）整編中，做好技術審（shěn）查的完整性，整編資料的內容、項目、測（cè）次等是否齊全，各類圖表的內容、規格、符（fú）號、單位（wèi）以及標注方式（shì）和編排順序是不符合規定（dìng）要求等；同時做好技（jì）術審查的連續性，各項監測資料整編的時間與前次整（zhěng）編（biān）是否（fǒu）銜接，整編圖所選工程部位、測點及坐標係統與曆次整編是否一致；使資料技術的合（hé）理性。各監測物理量的計（換）算和統計是否（fǒu）正確、合理、特征值數據有無遺漏、謬誤，有關圖件是（shì）否準確、清晰，以及工程性態變化是否（fǒu）符（fú）合一（yī）簽（qiān）名冊規律。並對做好資料整編說明的審查，主要審查整編說明是（shì）否符合規定內容，尤其是注重工程存在的問題、分（fèn）析意見和處理措施是否（fǒu）正確，以（yǐ）其說明其他事項有無遺（yí）漏。
4.2做好監測資料的分析（xī）工（gōng）作。原始的監測成果隻展（zhǎn）示大（dà）壩的直觀表象，深刻（kè）揭示規律和做出判斷，從繁多的監（jiān）測數據中找出關鍵問題，還必須對監測（cè）數據進行檢驗、剖析、提煉和概括。具體（tǐ）步驟是：其一是監測資料的采集和整編，其二是對監測資（zī）料的預處理，既對原始資料的可靠性（xìng）和正確性進行（háng）檢查，然後對誤差的剔除或修正、缺測值的插補、資料的修勻等，所有（yǒu）預處理工作（zuò）一般不對原始監測數據進行修改；其三是對監測資料中物理量的換算。監測儀器的原（yuán）始監（jiān）測數據隻是需要監測的物理量的中間成果，需要根據臨測儀器的（de）係數、計算方法（fǎ）與儀器的種類、安裝方法進行適（shì）當的換算後才能得到需要監測的物理量；其四是通過（guò）繪製測值過程線、繪製測值分布圖、繪製相關圖以及影響（xiǎng）因素分析等方法進行監測（cè）資料的定性分析；其（qí）五是通過滲流、變形、應（yīng）力應變等方法和步驟對某一類（lèi）監測數據子項目中的（de）物理量進行（háng）分（fèn）析；其六是在對監測數據初步分析和影響因素分析的基礎上，建立各種數學模（mó）型，如統計模型、確定性模型、混合性模型和分（fèn）布模（mó）型等（děng），根據建立的各種數學模型，可以實時監控在不同外界條件下（xià），測值（zhí）的變化趨勢（shì）和範（fàn）圍，根（gēn）據各物理量實測值與模型計算（suàn）值的吻（wěn）合程度，反過（guò）來進一步修正模型，從而提高模型的精度，以便能更準確地反映（yìng）大壩的（de）工（gōng）況（kuàng）；其七是對大壩安全進行綜合綜合評估，重點是對其應力、變形及穩定性進行分析，對大壩的結構安全和（hé）滲流安全進行綜合評價。
7、結（jié）論。石（shí）堡（bǎo）川大壩安全監測係統從2010年建設（shè），2011年投入運行（háng），2011年石堡川流域進入豐水年，進入汛期後，該庫利用安全監測係（xì）統，根據雨情、水情，對入庫洪（hóng）水分步驟進行合理調節（jiē），使（shǐ）除險加固後的大壩壩麵（miàn）合理受水，也使大壩首（shǒu）次蓄水達到 936m,同時在水（shuǐ）庫洪水調度（dù）中，由（yóu）於利用安全監測係統，可以二十四小時對大壩安（ān）全狀況進行全方位監測，減少了管理人員對（duì）壩體巡查，節（jiē）省了（le）管理經費，通過對其運行觀測，大壩蓄水方案合理，壩體各項指標均在安全範（fàn）圍，石堡川水庫蓄水實現了創建庫以來最高水位，水庫運行方式實現了由年調節向多年（nián）調（diào）節轉變。
參考文獻（xiàn）：1、石堡川灌區信息（xī）化項（xiàng）目建設規劃
2、石堡川水庫大壩安全監（jiān）測係統建設（shè）規劃