自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)安全管理中的應(yīng)用

王春華

水庫(kù)是攔洪蓄水和調(diào)節(jié)水流的水利工程建筑物。水庫(kù)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的影響極大，一方面是因?yàn)槲覈?guó)河流眾多，水庫(kù)大壩一旦出現(xiàn)問(wèn)題就可能發(fā)生洪水，從而影響水庫(kù)下游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生產(chǎn)發(fā)展；另一方面是因?yàn)槲覈?guó)農(nóng)田水利設(shè)施基本上都是以水庫(kù)為基礎(chǔ)設(shè)施，是在水庫(kù)流經(jīng)的河道進(jìn)行相關(guān)水利工程建設(shè)的，一旦水庫(kù)大壩出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)影響整個(gè)河流流經(jīng)地區(qū)的其他水利工程的使用，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效益。水庫(kù)的安全運(yùn)行不但關(guān)系到調(diào)節(jié)河流的水量、防洪和興利的作用，而且關(guān)系到水庫(kù)下游人民群眾的生產(chǎn)和生命安全。

隨著我國(guó)改革開放的深入和社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)科學(xué)技術(shù)有了巨大的進(jìn)步，尤其是隨著計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，智能化、自動(dòng)化的要求使得我國(guó)水庫(kù)大壩必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)安全管理中得到了廣泛的應(yīng)用。

水庫(kù)大壩安全管理

（1）安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)架。由于水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)環(huán)境惡劣、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目多、測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、測(cè)點(diǎn)分布范圍廣以及分布不規(guī)范等問(wèn)題，使得水庫(kù)大壩的安全管理監(jiān)測(cè)顯得極為困難，監(jiān)測(cè)工作極為棘手。而通過(guò)設(shè)計(jì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則可以有效地減少監(jiān)測(cè)工作帶來(lái)的困難度。在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則：第一是實(shí)時(shí)性，這主要是因?yàn)樗畮?kù)大壩監(jiān)測(cè)范圍廣，必須對(duì)水庫(kù)大壩實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。第二是可靠性，這主要是因?yàn)樗畮?kù)大壩的惡劣環(huán)境，必須保證自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。第三是實(shí)用性，這主要基于水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理和分析，保證水庫(kù)大壩工程的實(shí)際監(jiān)測(cè)質(zhì)量。第四是先進(jìn)性，這主要是因?yàn)樗畮?kù)大壩必須采用先進(jìn)的設(shè)備和裝置，保障自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。第五是標(biāo)準(zhǔn)性，這主要是基于與國(guó)際接軌的考慮，當(dāng)前我國(guó)很多自動(dòng)監(jiān)測(cè)的方法和標(biāo)準(zhǔn)都是借鑒國(guó)際上先進(jìn)國(guó)家的方法和標(biāo)準(zhǔn)，從而有利于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的擴(kuò)容?；谝陨系目紤]，水庫(kù)大壩的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須包括測(cè)控單元、監(jiān)控管理站以及監(jiān)測(cè)管理中心等三個(gè)方面，通過(guò)這三方面的構(gòu)架，完成自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

（2）水庫(kù)大壩安全管理常見(jiàn)問(wèn)題。我國(guó)水庫(kù)大壩在安全管理中有幾個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題：第一，水庫(kù)大壩應(yīng)急系統(tǒng)不完善，這主要體現(xiàn)在應(yīng)急方案不完善、應(yīng)急組織協(xié)調(diào)性較差、應(yīng)急設(shè)施不足等方面。在我國(guó)，夏季是防洪防汛期，如果應(yīng)急系統(tǒng)不夠完善，將會(huì)導(dǎo)致水庫(kù)大壩不能安全運(yùn)行。第二，水庫(kù)大壩技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，這主要是因?yàn)槲覈?guó)水庫(kù)大壩是在不同時(shí)期建設(shè)的，不同時(shí)期建設(shè)的水庫(kù)大壩在管理標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)上存在各種各樣的問(wèn)題，而我國(guó)目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。第三，病險(xiǎn)水庫(kù)大壩的加固問(wèn)題，這在我國(guó)水庫(kù)大壩管理和安全運(yùn)行中，會(huì)造成不可估量的損失和危害。由于我國(guó)很多水庫(kù)大壩是在新中國(guó)成立后為了迅速恢復(fù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而興建的一些應(yīng)急性工程，在建設(shè)過(guò)程中，受到當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，根本沒(méi)有條件和能力采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)格，導(dǎo)致目前很多水庫(kù)出現(xiàn)了使用問(wèn)題，這些隱患隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增多。由于各種原因，造成很多病險(xiǎn)水庫(kù)大壩沒(méi)有有效的加固措施，出現(xiàn)不可用的情況，嚴(yán)重影響水庫(kù)效益的發(fā)揮。

自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

（1）自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用意義。針對(duì)我國(guó)水庫(kù)大壩現(xiàn)階段存在的問(wèn)題，在水庫(kù)大壩中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以使我國(guó)國(guó)家數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)地方的水庫(kù)大壩運(yùn)行安全，為我國(guó)在防洪、抗旱等自然災(zāi)害的抵御中提供科學(xué)的依據(jù)，能夠統(tǒng)籌全國(guó)力量，依靠科技力量來(lái)解決洪水、自然干旱等問(wèn)題，也可以保證我國(guó)水庫(kù)大壩在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的保障作用。另一方面，在水庫(kù)大壩中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，為水庫(kù)大壩安全管理提供保障，對(duì)我國(guó)水庫(kù)大壩出現(xiàn)的問(wèn)題可以做到針對(duì)性解決，能夠采取及時(shí)有效的措施保護(hù)水庫(kù)大壩的正常運(yùn)行，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

（2）自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。現(xiàn)階段，我國(guó)在水庫(kù)大壩中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)主要包括兩個(gè)方面，一方面是大壩變形監(jiān)測(cè)。水庫(kù)大壩的變形主要是由于水庫(kù)大壩在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中受到水侵蝕、水腐蝕，以及流水沖擊、蓄水量超標(biāo)等問(wèn)題，會(huì)對(duì)大壩造成一定的損傷，這種損傷經(jīng)過(guò)不斷地累積，導(dǎo)致水庫(kù)大壩超負(fù)荷后的變形，造成水庫(kù)的病險(xiǎn)加重等問(wèn)題，最終可能致使水庫(kù)大壩不可用。因此，在水庫(kù)大壩安全管理中應(yīng)用變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是極為緊要和關(guān)鍵的。另一方面是滲流監(jiān)測(cè)。滲流監(jiān)測(cè)主要是對(duì)水庫(kù)大壩滲透壓力和滲流量進(jìn)行的監(jiān)測(cè)。由于水庫(kù)大壩在蓄水，水位提高時(shí)，會(huì)對(duì)水庫(kù)大壩造成持續(xù)性重力壓力，因此，在水庫(kù)大壩的一些部位就會(huì)出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)一些比較嚴(yán)重的侵蝕性損傷，如果不對(duì)這種滲流現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)，就會(huì)導(dǎo)致滲流量越來(lái)越大，造成水庫(kù)大壩不可修復(fù)的損傷，導(dǎo)致水庫(kù)大壩安全風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)。

（3）安全監(jiān)測(cè)管理裝置。目前，水庫(kù)安全管理安全監(jiān)測(cè)的主要裝置分為三類：包括水平和垂直位移傳感器、地下水位監(jiān)測(cè)裝置以及智能傳感器。這三類傳感器的功能和作用不同，水平、垂直位移傳感器主要是對(duì)水庫(kù)大壩的表面進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的主要目標(biāo)是觀察水庫(kù)大壩是否變形。地下水位監(jiān)測(cè)裝置主要是監(jiān)測(cè)水庫(kù)大壩滲流的情況，通過(guò)氣壓的變化來(lái)反映滲流的量，這種設(shè)置必須具有耐久性和穩(wěn)定性，目前這種裝置主要是采用從國(guó)外進(jìn)口的滲壓計(jì)。智能傳感器，主要是將傳感器與計(jì)算機(jī)結(jié)合，從而使監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)地反映在計(jì)算機(jī)上，方便管理人員對(duì)水庫(kù)大壩的監(jiān)測(cè)和管理。

水庫(kù)大壩安全管理監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分，即測(cè)控單元、監(jiān)測(cè)管理站、監(jiān)測(cè)管理中心，而我國(guó)水庫(kù)大壩安全管理常見(jiàn)的問(wèn)題主要包括應(yīng)急管理能力薄弱、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，以及病險(xiǎn)水庫(kù)管理加固“欠賬”等。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在水庫(kù)大壩安全管理中，使得我國(guó)水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)可以達(dá)到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，保證我國(guó)水庫(kù)大壩的變形、滲流等問(wèn)題得到有效監(jiān)管。通過(guò)相關(guān)傳感器，如水平、垂直位移傳感器，地下水位傳感器以及智能傳感器等保證自動(dòng)化技術(shù)和系統(tǒng)得到有效的應(yīng)用。只有加強(qiáng)水庫(kù)大壩的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)水庫(kù)大壩才能更加安全、可靠，為我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)更好的效益，并真正成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)穩(wěn)固的物質(zhì)生產(chǎn)基礎(chǔ)。