唐宜盛+++達(dá)娃+++席隆海+++楊飛

摘 要：根據(jù)近年土石壩安全監(jiān)測技術(shù)發(fā)展，結(jié)合高海拔、高寒、高烈度特點，列舉西藏地區(qū)某規(guī)劃建設(shè)300m級心墻堆石壩工程實例，對安全監(jiān)測設(shè)計和施工過程中的各監(jiān)測項目、氣象修正、系統(tǒng)防雷、電源布置、監(jiān)測自動化進(jìn)行全面論述，指出監(jiān)測的重點、難點并提出應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：心墻堆石壩；安全監(jiān)測；監(jiān)測項目；監(jiān)測自動化

引言

近年來，由于土石壩充分利用當(dāng)?shù)夭牧稀⒐?jié)約投資、工期相對較短等優(yōu)勢，在國內(nèi)外壩工建設(shè)上廣泛采用。據(jù)不完全統(tǒng)計，世界上已建和在建的壩高在230m以上的當(dāng)?shù)夭牧蠅喂灿?5座，其中14座采用了土質(zhì)心墻防滲型式，其中300m級高壩1座，詳見表1。施工期和運(yùn)行期的安全監(jiān)測可以獲取大壩運(yùn)行性態(tài)的第一手資料，從而了解和掌握大壩安全狀況，確保工程安全，但中國目前尚無300m級心墻堆石壩施工和運(yùn)行經(jīng)驗，本文結(jié)合西藏地區(qū)高寒高烈度特點，對超高心墻堆石壩安全監(jiān)測進(jìn)行分析和思考。

心墻堆石壩安全監(jiān)測量分為環(huán)境量和效應(yīng)量兩類，環(huán)境量包括庫水位、水溫、氣溫、氣壓、降水（降雨和降雪）、地震等，效應(yīng)量包括位移、偏轉(zhuǎn)、滲流壓力、滲流量、應(yīng)力、應(yīng)變等。

1 項目概況

西藏地區(qū)某規(guī)劃建設(shè)的水電站位于瀾滄江上游河段，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料統(tǒng)計，多年平均氣溫4.8℃，極端最高氣溫26.1℃，極端最低氣溫-24.6℃；多年平均相對濕度61.1%，多年平均降水量575.4mm，多年平均蒸發(fā)量1632mm。電站工程建設(shè)的場地基本烈度為Ⅶ度，工程抗震設(shè)防類別為甲類，設(shè)計工況時取100年超越概率2%的地震動參數(shù)0.32g，校核工況時取基準(zhǔn)期100年超越概率1%的地震動參數(shù)0.41g。電站規(guī)劃擋水建筑物為心墻堆石壩，最大壩高315m，大壩從上游至下游分區(qū)為上游堆石區(qū)、上游過渡料區(qū)、上游反濾料區(qū)、心墻區(qū)、下游反濾料區(qū)、下游過渡料區(qū)、下游堆石區(qū)。

心墻堆石壩安全監(jiān)測量分為環(huán)境量和效應(yīng)量兩類，環(huán)境量包括庫水位、水溫、氣溫、氣壓、降水（降雨和降雪）、地震等，效應(yīng)量包括位移、偏轉(zhuǎn)、滲流壓力、滲流量、應(yīng)力、應(yīng)變等。結(jié)合工程實際，按照DL/T5259的有關(guān)規(guī)定，心墻堆石壩監(jiān)測項目有巡視檢查、環(huán)境量監(jiān)測、變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、壓力（應(yīng)力）監(jiān)測、監(jiān)測自動化。巡視檢查包括按照各類檢查規(guī)定程序進(jìn)行現(xiàn)場填表和記錄，必要時附有略圖、素描、照片或錄像；環(huán)境量監(jiān)測包括氣溫、上下游水位、庫水溫、降水、冰壓、地震等；變形監(jiān)測包括表面變形、內(nèi)部變形、壩基深部變形、結(jié)構(gòu)縫及堆石體與防浪墻接縫開合度等；滲流變形作為心墻堆石壩重點監(jiān)測項目包括浸潤線、滲流壓力、滲流量、繞壩滲流、滲流水質(zhì)、防滲效果監(jiān)測等；壓力（應(yīng)力）監(jiān)測包括土壓力監(jiān)測、混凝土墊層應(yīng)力監(jiān)測；監(jiān)測自動化是為連續(xù)穩(wěn)定獲得心墻堆石壩永久監(jiān)測項目數(shù)據(jù)，將各測點組網(wǎng)集成，從而實現(xiàn)在工控機(jī)上數(shù)據(jù)采集和資料整理整編。

2 安全監(jiān)測思考

2.1 環(huán)境量監(jiān)測

環(huán)境量如水位、冰壓等變化會引起壩體變形、滲流等效應(yīng)量變化，加之西藏地區(qū)高海拔、氣候干燥、晝夜溫差大和冬季極端低溫氣候影響，很多監(jiān)測儀器（弦式）測值也需要進(jìn)行氣溫、氣壓等氣象修正，除需在壩址位置建立一個環(huán)境量監(jiān)測站外，還應(yīng)在大壩壩坡不同高程觀測房適當(dāng)位置增設(shè)氣溫、氣壓傳感器。

考慮到壩體滲流總量準(zhǔn)確性對判別心墻堆石壩滲流穩(wěn)定的重要性，建議在下游壩后量水堰處建立簡易氣象站，主要監(jiān)測降水和蒸發(fā)兩環(huán)境量，為計算總體滲漏量剔除氣候影響因子。壩址場地基本烈度為Ⅶ度，心墻堆石壩有必要建立強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行地震反應(yīng)監(jiān)測和壩體抗震措施監(jiān)測，以掌握心墻堆石壩在地震荷載作用下的反應(yīng)和檢驗抗震措施發(fā)揮的效果。

2.2 變形監(jiān)測

2.2.1 斷面選擇

為更好的監(jiān)測心墻堆石壩的工作性態(tài)，選擇具有代表性的心墻中心線為主要的監(jiān)測縱斷面，以河床中心線選擇兩個最大壩高斷面作為一主一輔橫斷面，左右岸根據(jù)心墻堆石壩的布置情況、壩基地質(zhì)條件，選擇2～3個斷面作為左右岸監(jiān)測重要監(jiān)測斷面。

2.2.2 表面變形監(jiān)測

表面變形監(jiān)測主要以心墻堆石壩表面觀測墩作為主要監(jiān)測手段，為充分反映壩體各高程和左右岸協(xié)調(diào)變形情況，同時結(jié)合壩體內(nèi)部變形監(jiān)測布置，在壩體上下游選擇具有代表性的部位設(shè)置觀測墩測線，考慮視準(zhǔn)線法監(jiān)測的需要，測線兩端設(shè)工作基點，工作基點與工程永久外部變形監(jiān)測網(wǎng)聯(lián)測，以求得大壩表面變形絕對值。本工程心墻堆石壩規(guī)模巨大，因此應(yīng)選用技術(shù)可靠而成熟的監(jiān)測手段，并在滿足監(jiān)測量程、精度及相關(guān)要求的情況下盡量節(jié)約投資，在施工期及初蓄期表面變形監(jiān)測建議采用傳統(tǒng)大地變形測量法。同時，考慮到本工程需布置的表面變形監(jiān)測點數(shù)量較多、人工觀測及數(shù)據(jù)處理工作量較大的情況，為及時采集數(shù)據(jù)并提高觀測效率，在初蓄期及運(yùn)行期選擇具有代表性的部分測點進(jìn)行改造后采用GNSS和測量機(jī)器人兩種方法進(jìn)行監(jiān)測。

2.2.3 內(nèi)部變形監(jiān)測

心墻堆石壩內(nèi)部變形監(jiān)測項目包括沉降監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、土體位移監(jiān)測和不同材料接觸界面錯動監(jiān)測，所有內(nèi)部監(jiān)測需通過對應(yīng)的外部變形監(jiān)測測點校核得出內(nèi)部變形的絕對值。

大壩內(nèi)部變形監(jiān)測主要采用測斜儀、電磁沉降儀、弦式沉降系統(tǒng)、水管式沉降儀、引張線式水平位移計及剪變形計等儀器設(shè)備。測斜儀與電磁沉降儀技術(shù)較成熟，根據(jù)國內(nèi)其他已建工程經(jīng)驗，可將兩種儀器結(jié)合埋設(shè)，用來監(jiān)測心墻的水平位移和沉降，即沿心墻中心線布置測斜暨電磁沉降孔，在測斜管上等間距（3m）套上電磁沉降環(huán)。由于施工期心墻沉降變形量較大，加之心墻會產(chǎn)生上下游向和左右岸向位移，為防止測斜管的接頭阻礙沉降環(huán)隨壩體一同變形，同時適應(yīng)測斜管彎曲變形，建議測斜管接頭采用內(nèi)置式暗扣連接頭，接頭處帶伸縮節(jié)?？紤]到最大壩高斷面孔深超過300m，其埋設(shè)風(fēng)險大，一旦失效將無補(bǔ)救，建議在輔助斷面同時布置弦式沉降系統(tǒng)或橫梁式沉降儀以監(jiān)測儀器埋設(shè)抗風(fēng)險能力。另外施工期應(yīng)注意孔口保護(hù)，防止被施工機(jī)械撞擊損壞或石塊掉落堵孔，避免降低監(jiān)測設(shè)施的監(jiān)測范圍。endprint

引張線式水平位移計和水管式沉降儀廣泛用于監(jiān)測下游堆石體的水平位移和沉降，技術(shù)也成熟，考慮到本工程心墻堆石壩規(guī)模較大，對于監(jiān)測管線超過300m的高壩，水管式沉降儀常常會出現(xiàn)因線路過長帶來監(jiān)測精度下降、壩體不均勻沉降堵管等難題，為提高儀器精度和可靠性，將水管式沉降儀建議由改進(jìn)為四管式，測讀端采用采用雙測管，兩水管互為校核補(bǔ)充。由于引張線式水平位移計和水管式沉降儀每次測讀前張緊銦鋼絲和通水后穩(wěn)定后再測讀，且本工程測點數(shù)量較多，蓄水期前可對其進(jìn)行自動化改造，為節(jié)約投資，在監(jiān)測設(shè)備采購時就需考慮自動化改造成熟的產(chǎn)品，避免自動化改造時更換測讀端設(shè)備，另外自動化改造時需增加自動加載裝置和通水排氣裝置，因此觀測房設(shè)計時需預(yù)留出一定的空間保證設(shè)備布置。上游堆石體內(nèi)部水平位移可采用弦式沉降儀監(jiān)測，但由于弦式沉降儀的測量范圍不超過70m，故只能用于施工期和初蓄期，可在每支弦式沉降儀對應(yīng)布置1支滲壓計，監(jiān)測大壩上游堆石體蓄水后的沉降，通過滲壓計水頭和上游水位可換算得出相應(yīng)部位的沉降?？紤]到本工程處于西藏高寒地區(qū)，受冬季極端氣溫影響，水管式沉降儀及弦式沉降儀都會受水低溫結(jié)冰的影響，從而影響儀器工作，選擇可靠的防凍液或保溫措施是提高儀器可靠性的關(guān)鍵。

界面錯動監(jiān)測主要指岸坡與壩體接觸面之間、壩體反濾與心墻之間可能發(fā)生的相對位移，一般采用布置剪變形計監(jiān)測。另外根據(jù)工程經(jīng)驗，在大壩蓄水過程中或水庫水位變動等情況下壩頂可能會產(chǎn)生輕微“搖頭”的現(xiàn)象，堆石體與防浪墻間接觸面可能發(fā)生相對錯動，故在堆石體與防浪墻接觸面布置測縫計以監(jiān)測開合度變化及相對錯動。

2.3 滲流監(jiān)測

壩體壩基滲流監(jiān)測主要包括壩體浸潤線監(jiān)測、滲透壓力監(jiān)測、防滲效果監(jiān)測、繞壩滲流監(jiān)測和滲流量監(jiān)測等，一般采用埋設(shè)滲壓計和部署繞壩水位孔、量水堰等設(shè)備監(jiān)測?？紤]到滲流監(jiān)測對心墻堆石壩極端重要性，建議所有滲流監(jiān)測項目均進(jìn)入自動化實現(xiàn)實時連續(xù)觀測。滲流將引起周圍溫度場變化，因此也可以借助樞紐區(qū)內(nèi)溫度計、振弦式儀器溫度補(bǔ)償（目前大多數(shù)振弦式儀器所測溫度精度在0.5℃以內(nèi)）監(jiān)測土體介質(zhì)內(nèi)、土體與巖體界面、混凝土墊層內(nèi)溫度場，通過長時間溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)庫可模擬出溫度場變化從而分析出滲流變化趨勢。

隨著近年監(jiān)測科學(xué)技術(shù)發(fā)展，光纖測溫測滲流技術(shù)在壩工界廣泛探索應(yīng)用，在心墻堆石壩測滲漏建議在下游反濾料中沿橫河向布置滲漏光纖和光電傳感單元，當(dāng)滲流通過時會引起周圍溫度場的變化，通過采集光電傳感單元反饋回來的光信號或波長來判斷滲流。此種方法已在國內(nèi)大型土石壩科研試用，由于光纖測溫測滲流又需長時間持續(xù)通電，施工期穩(wěn)定電源保障是關(guān)鍵。國內(nèi)糯扎渡電站心墻堆石壩采用分布式光纖布拉格光柵滲壓傳感技術(shù)監(jiān)測滲流，但波段信號數(shù)據(jù)采集不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)分析結(jié)果與其他滲流監(jiān)測成果存在差異，未取得較好成功經(jīng)驗，本工程可持續(xù)關(guān)注此項技術(shù)的發(fā)展選擇性采用。

2.4 壓力（應(yīng)力）監(jiān)測

土石壩應(yīng)力監(jiān)測常用的儀器是是土壓力計，通過埋設(shè)不同類型的土壓力計了解壩體內(nèi)部應(yīng)力及壩體與壩基接觸面應(yīng)力變化情況，判斷工程的安全狀況。目前土石壩穩(wěn)定計算有總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法，為便于后期資料分析，同時考慮到心墻料變形模量較低而壩殼料變形模量較高，心墻區(qū)可能出現(xiàn)拱效應(yīng)，為判斷心墻出現(xiàn)水力劈裂的可能性，在每支土壓力計旁均應(yīng)布設(shè)滲壓計監(jiān)測孔隙水壓力。

2.5 監(jiān)測自動化

本工程心墻堆石壩規(guī)模大，安全監(jiān)測項目眾多，且測點布置較分散，需要大量的人力和資源（時間、設(shè)備）進(jìn)行觀測、數(shù)據(jù)采集和整編分析，因此為節(jié)約資源，同時實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的測量與數(shù)據(jù)采集，自動進(jìn)行監(jiān)測資料整編分析，盡早發(fā)現(xiàn)可能的事故隱患，必須將大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)與其他監(jiān)測系統(tǒng)（引水發(fā)電系統(tǒng)、泄水建筑物、邊坡等）組網(wǎng)形成安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)。而大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)除接入自動化的心墻堆石壩內(nèi)觀監(jiān)測項目子系統(tǒng)外，還包括心墻堆石壩表面變形外觀監(jiān)測（GNSS和測量機(jī)器人）、強(qiáng)震監(jiān)測（地震反應(yīng)和抗震措施監(jiān)測）、經(jīng)自動化改造的引張線水平位移計和水管式沉降儀測控系統(tǒng)、光纖測滲漏系統(tǒng)四個獨(dú)立系統(tǒng)，如何將以上五個子系統(tǒng)有效集成為大壩安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)有以下幾個重點與難點。

2.5.1 系統(tǒng)通訊組網(wǎng)

隨著當(dāng)今技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，目前國內(nèi)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)大都采用分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由于本項目工程規(guī)模巨大、測點和各建筑物分布分散、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸距離長易受外界干擾等特點，監(jiān)測自動化系統(tǒng)宜采用國內(nèi)廣泛應(yīng)用的分布式、多級連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)型式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)采用RS-485形式，根據(jù)國內(nèi)大中型水電工程經(jīng)驗，通訊方式也采用RS-485總線通訊，但由于總線通訊方式各網(wǎng)絡(luò)單元都賦以獨(dú)立地址，且為了便于外觀監(jiān)測系統(tǒng)和強(qiáng)震系統(tǒng)接入系統(tǒng)并有效組網(wǎng)，建議自動化系統(tǒng)采用基于TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)通信方式，特別是在某測站或基站布置有線通訊距離較遠(yuǎn)，布線成本較高的情況下，基于TCP/IP協(xié)議以太網(wǎng)通信可較方便的實現(xiàn)無線通訊。RS-485總線通訊和以太網(wǎng)通訊兩者比較如表2。

2.5.2 系統(tǒng)供電

根據(jù)工程規(guī)模，自動化系統(tǒng)宜采用分散供電方式，在各監(jiān)測站就近接入永久供電電源，但心墻堆石壩安全監(jiān)測自動化改造一般都是在蓄水期前或過程中就要完成，永久供電系統(tǒng)基本上還未能建成投入使用，過渡期建議采用施工臨時電源分散供電方式，但臨時供電電源存在電壓過高及噪聲問題，造成系統(tǒng)存在安全隱患且影響儀器設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致測值失真，故在每個觀測站中都需安裝凈化電源，對供電電源進(jìn)線穩(wěn)壓、降噪，這將增加工程建設(shè)成本。特別是在某測站或基站布置較遠(yuǎn)，永久供電電源布置至站成本較高時考慮采用太陽能電池板供電方式。

2.5.3 系統(tǒng)防雷

對安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)造成危害的雷擊主要有兩種形式：直擊雷和雷電電磁脈沖，為了保證安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的安全暢通，有必要對防雷接地進(jìn)行設(shè)計，以提高自動化系統(tǒng)的防雷避雷性能。根據(jù)本工程規(guī)模和其他工程經(jīng)驗，心墻堆石壩所有測站均可接入工程的防雷和接地設(shè)施，系統(tǒng)防雷設(shè)計主要從直擊雷防護(hù)和雷電感應(yīng)過電壓防護(hù)兩方面進(jìn)行，直擊雷的防護(hù)采用合理自動化系統(tǒng)設(shè)計和外部技術(shù)防雷措施（避雷針、避雷帶等），雷電感應(yīng)過電壓防護(hù)主要從電源防雷、室外線路防雷、信號線端口隔離和通訊線路防雷等幾方面進(jìn)行。endprint

2.5.4 系統(tǒng)集成

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)包括心墻堆石壩內(nèi)觀監(jiān)測項目子系統(tǒng)GNSS和測量機(jī)器人系統(tǒng)、強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)、引張線水平位移計和水管式沉降儀測控系統(tǒng)、光纖測滲漏系統(tǒng)。上述系統(tǒng)將在監(jiān)測管理站物理層面集成，每個系統(tǒng)將在各自或公用的工控機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測（測量）、數(shù)據(jù)采集。另外為了方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)各系統(tǒng)間互訪、監(jiān)測數(shù)據(jù)互備份、監(jiān)測資料的統(tǒng)一整編分析和24小時不間斷運(yùn)行的在線監(jiān)控及分級報警功能，還要進(jìn)行軟件層面集成，即采用同一監(jiān)測信息管理系統(tǒng)對上述各系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，這就要求管理站工作計算機(jī)和服務(wù)器共用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，所以在軟件層面集成時有兩大重、難點需攻克：一是各系統(tǒng)采用不同編程語言開發(fā)，底層數(shù)據(jù)庫格式不一，且沒有統(tǒng)一的通訊協(xié)議或通訊協(xié)議不開放，特別是GNSS和測量機(jī)器人采用瑞士徠卡的GeoMos Monitor和GNSS Spider系統(tǒng)（以下將兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫簡稱徠卡數(shù)據(jù)庫），其底層數(shù)據(jù)庫不開放，要實現(xiàn)系統(tǒng)集成只能在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和徠卡數(shù)據(jù)庫之間再建立一個中間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)有用數(shù)據(jù)的相互提取和轉(zhuǎn)換，由于徠卡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要提取有用的信息傳輸至統(tǒng)一庫并且最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋（即監(jiān)測信息管理系統(tǒng)可對徠卡系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測命令下達(dá)），其過程涉及水工、監(jiān)測、計算機(jī)、軟件編程等專業(yè)，需要一定數(shù)量的技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作才能實現(xiàn)。二是強(qiáng)震監(jiān)測EDAS系統(tǒng)在監(jiān)測到地震反應(yīng)后如何根據(jù)地震效應(yīng)量分級給監(jiān)測信息管理系統(tǒng)下達(dá)巡回監(jiān)測指令。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)包含監(jiān)測項目及測點眾多，如果每發(fā)生一次地震就全部進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集不僅反饋數(shù)據(jù)量大，而且數(shù)據(jù)采集和傳輸都需要一定時間，所以需要對現(xiàn)場布置的多個強(qiáng)震儀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后進(jìn)行工況評級，根據(jù)不同工況等級選擇性的對部分監(jiān)測項目或測點進(jìn)行即時數(shù)據(jù)采集與分析。由于地震評級分析是一門非常專一的學(xué)科，很難將地震評級分析用計算機(jī)語言進(jìn)行編程，而且還需要工程設(shè)計和科研單位提出可行的分級監(jiān)測管理意見，列出分級監(jiān)測項目或測點，才能結(jié)合上述成果由軟件編程人員實現(xiàn)強(qiáng)震監(jiān)測與大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)通訊。

3 結(jié)束語

西藏高海拔高寒高烈度區(qū)修建300m級心墻堆石壩在國內(nèi)水電站建設(shè)史上將是一次挑戰(zhàn)，其常規(guī)安全監(jiān)測項目及儀器設(shè)備均可能超規(guī)范、超量程情況，如內(nèi)觀監(jiān)測儀器和電纜連接如何提高耐水壓能力，在300m水頭下正常工作等，需要國內(nèi)同類型已建在建土石壩工程施工、運(yùn)行經(jīng)驗，設(shè)計科研單位和儀器制造商大力開展科研試驗和科技創(chuàng)新。監(jiān)測自動化系統(tǒng)集成及信息管理系統(tǒng)的開發(fā)需要跨專業(yè)協(xié)調(diào)合作，安全監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)需要工程經(jīng)驗、監(jiān)測計算成果、計算機(jī)技術(shù)將定量和定性分析有機(jī)結(jié)合，綜合分析，實現(xiàn)實時分級預(yù)警，達(dá)到指導(dǎo)大壩施工、運(yùn)行的目的。本文僅對心墻堆石壩幾項常規(guī)監(jiān)測和自動化進(jìn)行了簡要分析和思考，尚有許多實際問題需要在施工和運(yùn)行過程中結(jié)合實際提出改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：唐宜盛（1986-），男，漢族，四川宜賓人，四川大學(xué)水利水電工程專業(yè)，本科，助理工程師，主要從事水電工程建設(shè)管理工作。endprint

2.5.4 系統(tǒng)集成

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)包括心墻堆石壩內(nèi)觀監(jiān)測項目子系統(tǒng)GNSS和測量機(jī)器人系統(tǒng)、強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)、引張線水平位移計和水管式沉降儀測控系統(tǒng)、光纖測滲漏系統(tǒng)。上述系統(tǒng)將在監(jiān)測管理站物理層面集成，每個系統(tǒng)將在各自或公用的工控機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測（測量）、數(shù)據(jù)采集。另外為了方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)各系統(tǒng)間互訪、監(jiān)測數(shù)據(jù)互備份、監(jiān)測資料的統(tǒng)一整編分析和24小時不間斷運(yùn)行的在線監(jiān)控及分級報警功能，還要進(jìn)行軟件層面集成，即采用同一監(jiān)測信息管理系統(tǒng)對上述各系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，這就要求管理站工作計算機(jī)和服務(wù)器共用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，所以在軟件層面集成時有兩大重、難點需攻克：一是各系統(tǒng)采用不同編程語言開發(fā)，底層數(shù)據(jù)庫格式不一，且沒有統(tǒng)一的通訊協(xié)議或通訊協(xié)議不開放，特別是GNSS和測量機(jī)器人采用瑞士徠卡的GeoMos Monitor和GNSS Spider系統(tǒng)（以下將兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫簡稱徠卡數(shù)據(jù)庫），其底層數(shù)據(jù)庫不開放，要實現(xiàn)系統(tǒng)集成只能在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和徠卡數(shù)據(jù)庫之間再建立一個中間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)有用數(shù)據(jù)的相互提取和轉(zhuǎn)換，由于徠卡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要提取有用的信息傳輸至統(tǒng)一庫并且最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋（即監(jiān)測信息管理系統(tǒng)可對徠卡系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測命令下達(dá)），其過程涉及水工、監(jiān)測、計算機(jī)、軟件編程等專業(yè)，需要一定數(shù)量的技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作才能實現(xiàn)。二是強(qiáng)震監(jiān)測EDAS系統(tǒng)在監(jiān)測到地震反應(yīng)后如何根據(jù)地震效應(yīng)量分級給監(jiān)測信息管理系統(tǒng)下達(dá)巡回監(jiān)測指令。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)包含監(jiān)測項目及測點眾多，如果每發(fā)生一次地震就全部進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集不僅反饋數(shù)據(jù)量大，而且數(shù)據(jù)采集和傳輸都需要一定時間，所以需要對現(xiàn)場布置的多個強(qiáng)震儀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后進(jìn)行工況評級，根據(jù)不同工況等級選擇性的對部分監(jiān)測項目或測點進(jìn)行即時數(shù)據(jù)采集與分析。由于地震評級分析是一門非常專一的學(xué)科，很難將地震評級分析用計算機(jī)語言進(jìn)行編程，而且還需要工程設(shè)計和科研單位提出可行的分級監(jiān)測管理意見，列出分級監(jiān)測項目或測點，才能結(jié)合上述成果由軟件編程人員實現(xiàn)強(qiáng)震監(jiān)測與大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)通訊。

3 結(jié)束語

西藏高海拔高寒高烈度區(qū)修建300m級心墻堆石壩在國內(nèi)水電站建設(shè)史上將是一次挑戰(zhàn)，其常規(guī)安全監(jiān)測項目及儀器設(shè)備均可能超規(guī)范、超量程情況，如內(nèi)觀監(jiān)測儀器和電纜連接如何提高耐水壓能力，在300m水頭下正常工作等，需要國內(nèi)同類型已建在建土石壩工程施工、運(yùn)行經(jīng)驗，設(shè)計科研單位和儀器制造商大力開展科研試驗和科技創(chuàng)新。監(jiān)測自動化系統(tǒng)集成及信息管理系統(tǒng)的開發(fā)需要跨專業(yè)協(xié)調(diào)合作，安全監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)需要工程經(jīng)驗、監(jiān)測計算成果、計算機(jī)技術(shù)將定量和定性分析有機(jī)結(jié)合，綜合分析，實現(xiàn)實時分級預(yù)警，達(dá)到指導(dǎo)大壩施工、運(yùn)行的目的。本文僅對心墻堆石壩幾項常規(guī)監(jiān)測和自動化進(jìn)行了簡要分析和思考，尚有許多實際問題需要在施工和運(yùn)行過程中結(jié)合實際提出改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]巖土工程安全監(jiān)測手冊（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社.

[2]沈嗣元，馬能武.超高心墻堆石壩安全監(jiān)測工程的創(chuàng)新技術(shù)探討[J].人民長江，2010（20）.

[3]DL/T5259-2010.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

作者簡介：唐宜盛（1986-），男，漢族，四川宜賓人，四川大學(xué)水利水電工程專業(yè)，本科，助理工程師，主要從事水電工程建設(shè)管理工作。endprint

2.5.4 系統(tǒng)集成

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)包括心墻堆石壩內(nèi)觀監(jiān)測項目子系統(tǒng)GNSS和測量機(jī)器人系統(tǒng)、強(qiáng)震監(jiān)測系統(tǒng)、引張線水平位移計和水管式沉降儀測控系統(tǒng)、光纖測滲漏系統(tǒng)。上述系統(tǒng)將在監(jiān)測管理站物理層面集成，每個系統(tǒng)將在各自或公用的工控機(jī)上獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測（測量）、數(shù)據(jù)采集。另外為了方便數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，實現(xiàn)各系統(tǒng)間互訪、監(jiān)測數(shù)據(jù)互備份、監(jiān)測資料的統(tǒng)一整編分析和24小時不間斷運(yùn)行的在線監(jiān)控及分級報警功能，還要進(jìn)行軟件層面集成，即采用同一監(jiān)測信息管理系統(tǒng)對上述各系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，這就要求管理站工作計算機(jī)和服務(wù)器共用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，所以在軟件層面集成時有兩大重、難點需攻克：一是各系統(tǒng)采用不同編程語言開發(fā)，底層數(shù)據(jù)庫格式不一，且沒有統(tǒng)一的通訊協(xié)議或通訊協(xié)議不開放，特別是GNSS和測量機(jī)器人采用瑞士徠卡的GeoMos Monitor和GNSS Spider系統(tǒng)（以下將兩系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫簡稱徠卡數(shù)據(jù)庫），其底層數(shù)據(jù)庫不開放，要實現(xiàn)系統(tǒng)集成只能在統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和徠卡數(shù)據(jù)庫之間再建立一個中間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)有用數(shù)據(jù)的相互提取和轉(zhuǎn)換，由于徠卡數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要提取有用的信息傳輸至統(tǒng)一庫并且最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)反饋（即監(jiān)測信息管理系統(tǒng)可對徠卡系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測命令下達(dá)），其過程涉及水工、監(jiān)測、計算機(jī)、軟件編程等專業(yè)，需要一定數(shù)量的技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作才能實現(xiàn)。二是強(qiáng)震監(jiān)測EDAS系統(tǒng)在監(jiān)測到地震反應(yīng)后如何根據(jù)地震效應(yīng)量分級給監(jiān)測信息管理系統(tǒng)下達(dá)巡回監(jiān)測指令。大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)包含監(jiān)測項目及測點眾多，如果每發(fā)生一次地震就全部進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集不僅反饋數(shù)據(jù)量大，而且數(shù)據(jù)采集和傳輸都需要一定時間，所以需要對現(xiàn)場布置的多個強(qiáng)震儀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后進(jìn)行工況評級，根據(jù)不同工況等級選擇性的對部分監(jiān)測項目或測點進(jìn)行即時數(shù)據(jù)采集與分析。由于地震評級分析是一門非常專一的學(xué)科，很難將地震評級分析用計算機(jī)語言進(jìn)行編程，而且還需要工程設(shè)計和科研單位提出可行的分級監(jiān)測管理意見，列出分級監(jiān)測項目或測點，才能結(jié)合上述成果由軟件編程人員實現(xiàn)強(qiáng)震監(jiān)測與大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)通訊。

3 結(jié)束語

西藏高海拔高寒高烈度區(qū)修建300m級心墻堆石壩在國內(nèi)水電站建設(shè)史上將是一次挑戰(zhàn)，其常規(guī)安全監(jiān)測項目及儀器設(shè)備均可能超規(guī)范、超量程情況，如內(nèi)觀監(jiān)測儀器和電纜連接如何提高耐水壓能力，在300m水頭下正常工作等，需要國內(nèi)同類型已建在建土石壩工程施工、運(yùn)行經(jīng)驗，設(shè)計科研單位和儀器制造商大力開展科研試驗和科技創(chuàng)新。監(jiān)測自動化系統(tǒng)集成及信息管理系統(tǒng)的開發(fā)需要跨專業(yè)協(xié)調(diào)合作，安全監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)需要工程經(jīng)驗、監(jiān)測計算成果、計算機(jī)技術(shù)將定量和定性分析有機(jī)結(jié)合，綜合分析，實現(xiàn)實時分級預(yù)警，達(dá)到指導(dǎo)大壩施工、運(yùn)行的目的。本文僅對心墻堆石壩幾項常規(guī)監(jiān)測和自動化進(jìn)行了簡要分析和思考，尚有許多實際問題需要在施工和運(yùn)行過程中結(jié)合實際提出改進(jìn)和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]巖土工程安全監(jiān)測手冊（第二版）[M].北京：中國水利水電出版社.

[2]沈嗣元，馬能武.超高心墻堆石壩安全監(jiān)測工程的創(chuàng)新技術(shù)探討[J].人民長江，2010（20）.

[3]DL/T5259-2010.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

作者簡介：唐宜盛（1986-），男，漢族，四川宜賓人，四川大學(xué)水利水電工程專業(yè)，本科，助理工程師，主要從事水電工程建設(shè)管理工作。endprint