馬文波

( 咸陽(yáng)市羊毛灣水庫(kù)管理局，陜西 咸陽(yáng)713300)

水庫(kù)大壩是水利工程中截河攔水的堤堰，壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性關(guān)系著水庫(kù)的安全。為了防止水庫(kù)蓄水高峰期出現(xiàn)滲流現(xiàn)象，工程單位在建設(shè)期間要結(jié)合水庫(kù)的實(shí)際情況設(shè)計(jì)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。ADMS 系統(tǒng)憑借其優(yōu)越的數(shù)據(jù)處理功能，可適用于大壩滲流安全監(jiān)測(cè)工作。

1 傳統(tǒng)水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)的缺陷

水庫(kù)大壩是水利工程的核心建筑物，具有攔洪蓄水、調(diào)節(jié)水流、配置水源等多方面作用，而大壩是水庫(kù)的關(guān)鍵性構(gòu)造。受到季節(jié)因素的影響，水庫(kù)大壩常要面臨巨大的水流沖刷力。大壩滲流現(xiàn)象引起的各種結(jié)構(gòu)破壞問(wèn)題是水庫(kù)大壩最大的安全隱患，而盡管工程單位開(kāi)展了安全監(jiān)測(cè)工作，卻存在了多種監(jiān)測(cè)缺陷。

1.1 制度問(wèn)題

科學(xué)的安全監(jiān)測(cè)制度是提高水庫(kù)安全性的基礎(chǔ)，也是施工單位建設(shè)期間作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。而水利工程作業(yè)期間，現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人所編制的管理制度均是針對(duì)大壩施工的質(zhì)量、進(jìn)度、成本，對(duì)安全監(jiān)測(cè)工作考慮的內(nèi)容甚少［1］。安全制度缺乏導(dǎo)致施工人員的安全意識(shí)不足，給后期的建設(shè)操作埋下安全隱患。

1.2 技術(shù)問(wèn)題

科學(xué)技術(shù)是水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)的前提，若水利工程監(jiān)測(cè)技術(shù)不先進(jìn)，則很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題。如: 壩體滲流是內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受水流沖擊引起的滲漏，工程管理人員多數(shù)依賴于肉眼觀察，這是很難察覺(jué)壩體滲漏問(wèn)題的，技術(shù)落后造成許多潛在的安全隱患未能及時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)。

1.3 目標(biāo)問(wèn)題

監(jiān)理單位對(duì)于建筑工程的管理重點(diǎn)集中在質(zhì)量、進(jìn)度等方面，對(duì)于施工期間容易出現(xiàn)的安全問(wèn)題未能給予關(guān)注。有的施工單位盡管采取了相關(guān)的安全管理方案，但實(shí)際執(zhí)行階段并沒(méi)有弄清水庫(kù)大壩安全管理的具體目標(biāo)。如:監(jiān)理單位沒(méi)有深刻認(rèn)識(shí)到安全監(jiān)測(cè)對(duì)水庫(kù)安全的重要作用。

1.4 方法問(wèn)題

安全監(jiān)測(cè)不僅僅是理論上的分析，更應(yīng)該投入到水庫(kù)大壩的現(xiàn)實(shí)施工中，這樣才能讓所采取的安全監(jiān)測(cè)體系發(fā)揮作用。不少施工單位在安全監(jiān)測(cè)時(shí)所用方法不科學(xué)，盲目地認(rèn)為只有強(qiáng)制性管理才能提升水庫(kù)的安全系數(shù)。對(duì)于引進(jìn)先進(jìn)的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)、系統(tǒng)、設(shè)備等，工程單位未能全面考慮。

2 ADMS 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)勢(shì)

隨著自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣，水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)期間采用了先進(jìn)的控制系統(tǒng)，ADMS 系統(tǒng)通過(guò)捕獲大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后深入分析，對(duì)潛在的滲流隱患及時(shí)告警且制定處理方案。ADMS 系統(tǒng)的組成采用了高性能的全站儀及計(jì)算機(jī)設(shè)備，保證了監(jiān)測(cè)階段能及時(shí)捕捉與變形相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)，為后期的變形分析提供了可靠的依據(jù)。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成包括:監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由全站儀觀測(cè)站、基準(zhǔn)點(diǎn)、變形點(diǎn)、中繼站計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)等組成［2］。此外，利用供電、通訊等電纜將設(shè)備合理連接，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)運(yùn)作，提高了水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)的精度。ADMS 系統(tǒng)屬于高性能的組合系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可以大大降低監(jiān)測(cè)人員的工作難度。ADMS 系統(tǒng)運(yùn)用于水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)，具有以下優(yōu)點(diǎn):

2.1 持續(xù)監(jiān)測(cè)

早期水庫(kù)壩體滲流監(jiān)測(cè)需要技術(shù)人員定期檢查，這種方法不僅人力消耗較大且檢測(cè)的準(zhǔn)確率較低。ADMS 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班的運(yùn)行狀態(tài)，值班人員只需將相對(duì)應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)設(shè)置好，即可讓系統(tǒng)自動(dòng)完成監(jiān)測(cè)工作，持續(xù)時(shí)間可達(dá)24h。如:利用監(jiān)測(cè)儀感應(yīng)壩體的滲流量，超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。

2.2 控制誤差

降低安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)誤差有助于監(jiān)測(cè)人員對(duì)異常問(wèn)題的判斷。采用ADMS 系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)之后，由于系統(tǒng)內(nèi)連接了多種儀器，對(duì)變形監(jiān)測(cè)的參數(shù)值均能發(fā)揮高精度測(cè)量作用［3］。ADMS 系統(tǒng)執(zhí)行實(shí)時(shí)差分式測(cè)量時(shí)能顯著減小誤差，監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)的精度顯著提升，為水庫(kù)險(xiǎn)情分析提供更可靠的依據(jù)。

2.3 綜合處理

數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表輸出、繪制圖形等都是系統(tǒng)的主要功能，這就為技術(shù)人員的變形分析提供了依據(jù)。系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)過(guò)程獲得的數(shù)據(jù)可及時(shí)處理，經(jīng)過(guò)一系列的分析過(guò)程得到最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。如: 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，可以確定滲流流量、浸潤(rùn)線的位置、滲透流速等參數(shù)。

2.4 安全可靠

由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸趨于網(wǎng)絡(luò)化控制，安全監(jiān)測(cè)操作的安全性也受到了高度關(guān)注。ADMS 系統(tǒng)不僅在安全監(jiān)測(cè)功能上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，且該系統(tǒng)自身的維護(hù)操作方便快捷。水庫(kù)大壩維護(hù)人員只需定期對(duì)系統(tǒng)內(nèi)連接的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)或檢測(cè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全狀態(tài)，對(duì)潛在的安全問(wèn)題及時(shí)處理即可維護(hù)系統(tǒng)。

3 積極推廣在線安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)也在不斷更新，基于ADMS 系統(tǒng)的在線監(jiān)控技術(shù)是比較先進(jìn)的模式。在線安全監(jiān)控系統(tǒng)是ADMS 系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)，其主要的功能包括:

3.1 值班監(jiān)測(cè)

水庫(kù)大壩值班室人員工作期間要關(guān)注大壩的各種情況變化，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可減輕值班人員的工作量。在線監(jiān)測(cè)的一大功能是對(duì)水庫(kù)內(nèi)水況及時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，然后把水、雨、工情等顯示在大型模擬屏上。此外，對(duì)大壩的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，促進(jìn)了水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化［4］。

3.2 水情監(jiān)測(cè)

值班監(jiān)測(cè)屬于大范圍的安全監(jiān)測(cè)，而水情監(jiān)測(cè)則是在線監(jiān)測(cè)的具體內(nèi)容。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制中心的操控，對(duì)水庫(kù)大壩采取水情預(yù)報(bào)、防洪監(jiān)控、安全監(jiān)測(cè)等措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫(kù)內(nèi)的異常狀況。在線監(jiān)控機(jī)接收和采集水、雨情數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后，寫(xiě)入水、雨情實(shí)時(shí)和時(shí)段數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)播報(bào)水庫(kù)的安全狀態(tài)。

3.3 專家指導(dǎo)系統(tǒng)

專家系統(tǒng)可以看成是綜合性的調(diào)控模型，將其運(yùn)用于水庫(kù)大壩滲流監(jiān)測(cè)可顯著改善安全監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性［5］。如:在線監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)壩前水位超出警戒值時(shí)，專家系統(tǒng)則會(huì)及時(shí)收集有關(guān)水、雨、工情，從模型庫(kù)調(diào)用調(diào)洪分析等模型，經(jīng)過(guò)綜合性的分析后確定大壩內(nèi)危險(xiǎn)的狀況，指導(dǎo)值班人員緊急處理。

綜上所述，滲流現(xiàn)象對(duì)水庫(kù)大壩結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重的破壞，為了避免水利工程性能受損，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況編制安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。ADMS 系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)獲取、分析功能，將其運(yùn)用于水庫(kù)大壩滲流安全監(jiān)測(cè)可降低值班人員的工作難度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水庫(kù)大壩的異常險(xiǎn)情。水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)建加快了工程監(jiān)測(cè)自動(dòng)化發(fā)展，對(duì)水利工程建設(shè)的安全起到了重要的保護(hù)作用。但滲流安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一執(zhí)行，對(duì)系統(tǒng)存在的缺陷或不足及時(shí)改進(jìn)。

［1］肖靜萍. 大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難題與處理［J］. 水利工程監(jiān)測(cè)，2009，30(16) :40－43.

［2］戴菊妍. 分析滲流現(xiàn)象對(duì)水庫(kù)大壩構(gòu)成的安全威脅與處理［J］. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，18(5) :10－12.

［3］孟軍民. 有關(guān)水利工程質(zhì)量檢測(cè)及報(bào)告分析的研究［J］. 陜西農(nóng)業(yè)科技，2010，25(16) :67－69.

［4］晁文旭. 江蘇蘇北地區(qū)水利工程建設(shè)的監(jiān)測(cè)方案［J］. 南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，40(22) :132－135.

［5］董維康. 水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化模型設(shè)計(jì)研究［J］. 大壩與安全，2010，28(11) :70－72.