高明云

（安徽省臨淮崗洪水控制工程管理局，安徽 霍邱 237484）

1 工程概況

臨淮崗工程具有防洪、航運(yùn)及生態(tài)等綜合效益，建有主壩、南副壩和北副壩等，主壩有船閘、深孔閘、淺孔閘及進(jìn)洪閘等，南北副壩有小型涵閘、中型閘等建筑物。為監(jiān)測(cè)工程安全運(yùn)行，臨淮崗工程依托工程建設(shè)或除險(xiǎn)加固已建一批安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，包括上下游水位監(jiān)測(cè)、水工建筑物變形及滲流監(jiān)測(cè)、壩體變形監(jiān)測(cè)和壩體滲透壓力監(jiān)測(cè)等。城西湖退水閘埋設(shè)有24只測(cè)壓管；臨淮崗船閘埋設(shè)有6只測(cè)壓管；深孔閘埋設(shè)有22只測(cè)壓管；淺孔閘埋設(shè)有37只測(cè)壓管；姜唐湖進(jìn)洪閘埋設(shè)有45只安全監(jiān)測(cè)儀器；姜唐湖退水閘埋設(shè)有29 只安全監(jiān)測(cè)儀器等。經(jīng)多年運(yùn)行，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施存在測(cè)壓管淤堵、設(shè)備損壞及儀器不足等問(wèn)題，已不能滿足監(jiān)測(cè)需求。

2 水閘安全監(jiān)測(cè)設(shè)施現(xiàn)狀及效益分析

臨淮崗洪水控制工程是淮河中游防洪體系中一項(xiàng)關(guān)鍵性控制工程，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施作為工程的重要附屬設(shè)施，需定期開展安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集，保障樞紐工程安全運(yùn)用。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，水閘工程觀測(cè)主要包含垂直位移觀測(cè)、水平位移觀測(cè)和滲流與揚(yáng)壓力觀測(cè)，經(jīng)過(guò)全面梳理，臨淮崗水利工程所屬6 座水閘已建設(shè)人工觀測(cè)垂直、水平位移設(shè)施，以及滲流與揚(yáng)壓力自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施。構(gòu)成閘底板揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和壩體的滲流壓力以及沉降系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閘底板揚(yáng)壓力的實(shí)時(shí)變化情況和壩體的滲流壓力以及沉降傾斜等情況，數(shù)據(jù)落地于水閘控制室，現(xiàn)地查看。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，人工觀測(cè)垂直、水平位移設(shè)施運(yùn)行良好，滿足人工觀測(cè)需要。滲流與揚(yáng)壓力自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施均在工程建設(shè)或除險(xiǎn)加固時(shí)一并實(shí)施，運(yùn)行時(shí)間接近20年，已出現(xiàn)不同程度的損壞，導(dǎo)致滲壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不完整，無(wú)法完全展示水閘滲流壓力情況。

臨淮崗工程安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)相關(guān)功能的建設(shè)完善，強(qiáng)化信息共享、資源整合、應(yīng)用整合，促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同，對(duì)6 座水閘安全運(yùn)行提供技術(shù)支撐，對(duì)于防止和減輕洪澇及地質(zhì)災(zāi)害，提升在暴雨洪水預(yù)報(bào)、防汛預(yù)警、防洪工程運(yùn)用、搶險(xiǎn)救災(zāi)等方面管理能力具有重要意義。一是可憑借系統(tǒng)強(qiáng)大的繁雜信息處理、復(fù)雜模型計(jì)算，及良好的界面展示能力，快速為決策者提供有機(jī)信息鏈，大大提高6 座閘門安全運(yùn)行預(yù)警能力，提升臨淮崗工程安全運(yùn)行決策、管理的科學(xué)性、有效性和時(shí)效性。二是引入物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、3S 等先進(jìn)信息技術(shù)，開發(fā)臨淮崗工程安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)，探索工程安全監(jiān)測(cè)信息化應(yīng)用，滿足科技創(chuàng)興驅(qū)動(dòng)水利發(fā)展的需要。三是會(huì)明顯提高區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益。改善社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局，有效提高洪澇災(zāi)害防治監(jiān)測(cè)能力，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)洪澇災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候，為民眾轉(zhuǎn)移重要資產(chǎn)爭(zhēng)取寶貴時(shí)間，有效保護(hù)農(nóng)田和基礎(chǔ)設(shè)施等。四是提高臨淮崗工程建設(shè)維護(hù)資金使用效益。通過(guò)統(tǒng)籌考慮臨淮崗工程安全監(jiān)測(cè)建設(shè)，統(tǒng)籌考慮當(dāng)前和今后的信息化管理發(fā)展，避免了重復(fù)建設(shè)，提高了資金使用效益。在本次基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中，整體上提升了滲壓等安全指標(biāo)監(jiān)測(cè)能力，通過(guò)共享數(shù)據(jù)節(jié)省費(fèi)用，減少了重復(fù)勞動(dòng)。在分析與處理數(shù)據(jù)時(shí)，能夠節(jié)省許多不同類型的開發(fā)工作及相應(yīng)工作量，降低了單項(xiàng)應(yīng)用成本，使應(yīng)用任務(wù)完成得更快、更容易。五是有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和土地資源，減少洪澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)導(dǎo)致的水土流失，進(jìn)而避免由此引發(fā)的森林植被、水質(zhì)和自然景觀被破壞，進(jìn)一步改善人居環(huán)境。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)水環(huán)境提出更高的要求，水閘安全監(jiān)測(cè)應(yīng)從過(guò)去的防災(zāi)減災(zāi)向以保護(hù)水環(huán)境為主的綜合治理目標(biāo)上來(lái)，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施建設(shè)應(yīng)有機(jī)結(jié)合長(zhǎng)期生態(tài)環(huán)境保護(hù)，充分考慮社會(huì)長(zhǎng)期發(fā)展對(duì)環(huán)境的要求。

3 水閘安全監(jiān)測(cè)設(shè)施存在問(wèn)題原因分析

一是臨淮崗工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)施運(yùn)行時(shí)間基本已達(dá)20 年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)電子元器件5-10 年的使用壽命，設(shè)備老化造成監(jiān)測(cè)設(shè)施無(wú)法正常工作。二是臨淮崗工程建設(shè)期間埋設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)施未充分考慮后期管理維修問(wèn)題，部分監(jiān)測(cè)設(shè)施全部埋設(shè)在混凝土內(nèi)，致使監(jiān)測(cè)設(shè)施損毀后無(wú)法維修，如姜唐湖進(jìn)洪閘、姜唐湖退水閘。三是臨淮崗工程建設(shè)期間，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施由多家單位分別負(fù)責(zé)安裝，且未完全按照設(shè)計(jì)要求完成聯(lián)合調(diào)試，所以監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備安裝后一直未能正常使用，使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失、監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備無(wú)法維修。四是部分監(jiān)測(cè)設(shè)施施工期間保護(hù)不夠及后期維護(hù)不到位，造成測(cè)壓管堵塞，導(dǎo)致測(cè)量困難。如城西湖退水閘、臨淮崗船閘、深孔閘和淺孔閘測(cè)壓管長(zhǎng)期缺乏清洗疏通維護(hù)，測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至部分自動(dòng)化采集儀器、設(shè)備損壞導(dǎo)致采集不到數(shù)據(jù)；淺孔閘在除險(xiǎn)加固時(shí)測(cè)壓管未做保護(hù)，有拆棄渣掉入管內(nèi)，導(dǎo)致管道堵塞，測(cè)量困難。五是進(jìn)洪閘和退水閘在建設(shè)閘底板時(shí)采用直接安裝埋設(shè)揚(yáng)壓力傳感器代替測(cè)壓管，一旦揚(yáng)壓力傳感器損壞，無(wú)法通過(guò)人工觀測(cè)獲得安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。以上情況造成臨淮崗水利工程安全監(jiān)測(cè)不能正常使用，無(wú)法獲得正常數(shù)據(jù)，給工程正常運(yùn)行、維護(hù)造成困難。

4 解決方案

《水閘安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》《水閘技術(shù)管理規(guī)范》等有關(guān)規(guī)定，為及時(shí)掌握水閘工程運(yùn)行形態(tài)和變化情況，檢查校驗(yàn)水閘、化解安全風(fēng)險(xiǎn)提供依據(jù)。臨淮崗洪水控制工程是淮河中游防洪體系中一項(xiàng)關(guān)鍵性控制工程，建設(shè)的6座水閘是臨淮崗洪水控制工程主要建筑物，安全監(jiān)測(cè)設(shè)施是工程的重要附屬設(shè)施，對(duì)臨淮崗6 座水閘進(jìn)行滲流壓力等安全監(jiān)測(cè)是管理者了解水閘運(yùn)行狀態(tài)的有效手段。滲流壓力安全監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)閘墩和翼墻的固定測(cè)點(diǎn)進(jìn)行儀器測(cè)量、整編和分析采集數(shù)據(jù)以及查證原始觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性等，為樞紐工程安全運(yùn)用提供可靠的信息和依據(jù)。具體解決問(wèn)題的措施：一是對(duì)城西湖退水閘、臨淮崗船閘、深孔閘、淺孔閘4 座閘門已建測(cè)壓管淤堵或完全淤堵的，實(shí)施清洗疏通處理并做靈敏度檢測(cè)，滿足相關(guān)規(guī)范要求的測(cè)壓管清洗疏通后增加安裝自動(dòng)化采集儀器、設(shè)備，以保證系統(tǒng)工作正常。對(duì)于無(wú)法疏通或疏通后靈敏度不能滿足規(guī)范要求的測(cè)壓管，按照不破壞水工建筑物結(jié)構(gòu)的原則，重新選擇合適位置打孔，由于無(wú)法確定需要打孔數(shù)量，建議相關(guān)工作在下一步臨淮崗工程大壩安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中建設(shè)實(shí)施，本項(xiàng)目不再重新打孔，相應(yīng)自動(dòng)化采集儀器、設(shè)備作為備品備件，供其他監(jiān)測(cè)站點(diǎn)使用。二是對(duì)城西湖退水閘、臨淮崗船閘2 座閘門兩側(cè)翼墻現(xiàn)有滲壓監(jiān)測(cè)無(wú)繞滲監(jiān)測(cè)，在左右翼墻合適位置新增打孔安裝測(cè)驗(yàn)管和相應(yīng)自動(dòng)化采集儀器、設(shè)備，以保證系統(tǒng)工作正常。三是對(duì)姜唐湖進(jìn)洪閘和姜唐湖退水閘采用直接埋設(shè)安裝揚(yáng)壓力傳感器代替測(cè)壓管的觀測(cè)斷面，由于沒(méi)有測(cè)壓管，無(wú)法進(jìn)行前端傳感器更換，由于大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)還能夠進(jìn)行滲壓監(jiān)測(cè)，且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上打孔難度較大，容易破壞水工建筑物結(jié)構(gòu)，因此進(jìn)行維修改造時(shí)在閘墩上不再重新打孔，利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行閘墩滲流監(jiān)測(cè)，在左右翼墻合適位置新增打孔制作測(cè)壓管對(duì)水閘繞滲進(jìn)行監(jiān)測(cè)，安裝自動(dòng)化采集儀器，以保證系統(tǒng)工作正常。四是對(duì)于水閘無(wú)上下游水位監(jiān)測(cè)的，增加上下游水位監(jiān)測(cè)設(shè)備。水閘自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛運(yùn)用大大提升水閘管理部門工作效率，水位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)能夠?yàn)樽詣?dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障，結(jié)合水位數(shù)據(jù)能夠掌握水體當(dāng)前的容量、流量、壓力等指標(biāo)，并借助信息技術(shù)完成數(shù)據(jù)運(yùn)算和分析，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，從而確保水閘安全性。通過(guò)分析水閘控制運(yùn)行水位變化對(duì)其上下游防洪排澇及工程自身安全等方面的影響，統(tǒng)籌防洪減災(zāi)與水資源利用，提出適應(yīng)上下游經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的控制運(yùn)用水位方案，以充分發(fā)揮既有水利工程的綜合效益。五是建立測(cè)壓管維護(hù)制度，測(cè)壓管由進(jìn)水段、孔口裝置、壓力表、滲壓計(jì)等組成，日常檢查發(fā)現(xiàn)孔口裝置滲水、破損、孔內(nèi)堵塞等情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。由于水閘內(nèi)環(huán)境比較潮濕，孔口容易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，應(yīng)定期進(jìn)行鍍鋅防腐處理。壓力表為易損耗材，應(yīng)定期進(jìn)行送檢，及時(shí)更換不合格壓力表。不宜將孔口澆筑封閉，不便于運(yùn)行期維護(hù)。測(cè)壓管內(nèi)安裝的滲壓計(jì)出現(xiàn)性能下降或損壞應(yīng)及時(shí)更換。工程長(zhǎng)期運(yùn)行后，滲壓計(jì)測(cè)值往往發(fā)生偏差，需定期校驗(yàn)修正。當(dāng)測(cè)壓管靈敏度下降，應(yīng)進(jìn)行掃孔處理。將測(cè)壓管靈敏度測(cè)試列入年度運(yùn)維計(jì)劃內(nèi)，確保測(cè)壓管或儀器一旦出現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)維護(hù)或更換相關(guān)設(shè)施。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字孿生臨淮崗工程建設(shè)重點(diǎn)要構(gòu)建數(shù)字孿生平臺(tái)，包括數(shù)字底板、模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái)等建設(shè)內(nèi)容。數(shù)據(jù)底板為數(shù)字臨淮崗提供“算據(jù)”支撐，包括水閘、大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)底板也是智慧水利建設(shè)的重中之重。通過(guò)對(duì)臨淮崗工程水閘安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)水閘、大壩、船閘等進(jìn)行實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)，并將安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析研判，為后續(xù)臨淮崗智慧水利建設(shè)提供可靠重要的數(shù)據(jù)支撐。臨淮崗智慧水利建設(shè)同時(shí)還需要充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)、智能應(yīng)用體系等，完善預(yù)報(bào)、預(yù)警、預(yù)案等功能，為水草災(zāi)害防御、水資源優(yōu)化配置、工程安全運(yùn)行管理等賦能。