水电站大坝安全监测及自动化发展的研究

水电站大坝安全监测及自动化发展的研究

陶满园

四川光华春科技有限公司

摘要：经济的发展，城市化进程的加快，促进水利工程建设项目的增多。作为水利水电工程的重要组成部分，水电站大坝的安全不仅关系着水电站的运行，同时对水利水电工程的发展也有着一定的影响。水电站必须要做好大坝安全监测工作，提高监测的安全性与科学性，利用自动化监测技术进行大坝监测，及时发现问题，进而采取处理措施。但是，当前我国的大坝安全监测自动化发展不够完善，自动化水平不高，需要进一步展开研究，提高大坝监测自动化质量，确保大坝安全稳定运行。本文就水电站大坝安全监测自动化现状与发展趋势展开探讨。

       关键词：水电站；大坝；安全监测；自动化

1水电站大坝安全监测自动化的意义

通过对水电站大坝进行自动化安全监测，可以更好地发挥水电站大坝的经济效益。水电站大坝一旦发生安全问题，则会给人民群众的生命财产安全带来较大的影响，其会波及十分广泛的范围，带来严重的社会影响。同时水电站安全稳定的运行，也是水电站大坝建设经济效益和社会效应得以发挥出作用的重要保障。同时采用自动化方式来对水电站大坝的安全进行监测作业，要有效地保证大坝建设过程中具备良好的环保效应，减少对当地环境的破坏。

2安全监测自动化在大坝工程建设中应用现状
2.1变形监测
水电站大坝变形是安全监测的重点，大多数水电站都会进行水平位移和垂直位移观测。如果水电大坝主体结构为混凝土，则要一个坝段设立一个监测点。针对其基础廊道的监测，中低坝不会进行监测，只有高坝才会进行位移监测。近些年，为了提高大坝安全监测的成效，对于具有代表性的坝段加强了监测的力度，水平位移的监测点在坝高上设立要多于3个。如果是土石坝监测，一般是在坝后坡设置，监测点的距离在40m左右。如果是高坝需在其内部设置监测点。然而这些监测点在大坝施工过程中会遭受一定程度的损坏，在大坝竣工之后，难以保证监测设备的正常运行。
2.2渗流监测
其主要监测的是渗透压力和渗流量，是大坝安全监测中非常重要的两个项目。一是混凝土坝，一个坝段设立一个监测点，通常是在基础廊道位置监测；渗流量监测需要获得分、总渗流量数据，监测点一般设置在大坝的排水沟上；二是土石坝,渗流量监测点布置在渗水汇集的位置，渗压监测点主要设置在坝体浸润线的各处位置。还可监测大坝绕坝渗流量，需在大坝两岸设置地下水位监测点。

3 大坝安全监测自动化的完善措施
3.1把握好大坝安全监测要点
在大坝安全监测自动化系统构建及应用过程中，首先应把握好大坝安全监测要点，确保系统功能的完善性。比如在大坝变形监测工作中，需要对大坝水平变形、垂直变形情况进行观测，通过在坝顶、坝后坡等区域设置传感器，自动采集大坝变形数据。目前先进的传感器设备具有一定的本地处理功能，可以对大坝水平、垂直变形信息进行预处理，然后传输给控制中心，帮助值班人员及时发现工程沉降等问题。在渗流监测的过程中，需要对渗透压力、渗流量等参数进行测试。也需要根据大坝结构条件，合理布置传感器，主要对排水沟给水数据等进行采集。然后利用中央控制系统对大坝渗流情况进行分析，制定相应的控制措施。
3.2有效改善自动化监测系统环境
一体化管理是为了给水电站大坝安全监测工作带来一定的便捷性。而在应用自动化监测系统时还需依据一体化管理要求对系统结构加以优化，并改善运行环境，确保自动化监测系统更具合理性，且能够为统一集成管理目标的实现提供辅助作用。比如在李家峡水电站大坝安全监测工作中，为了满足一体化管理需求，它进行了如下改造：（1）相关人员对系统电源、垂线系统、静力水准等部分进行了优化调整。针对电源结构，将电缆及机房电源供应装置进行了替换，并新安装了单片微型计算机；（2）对静力水准传感器展开了准确性测量实验。据相关调查可知：有70%大坝安全管理问题是由经验丰富的工作人员在日常巡查工作中发现的。对此需进一步改善自动化监测系统环境，并且积极引进智能化技术，促使巡检工作朝着高效率、高质量方向发展。比如在应用自动化监测技术时，可借助无人机设备对大坝边坡等人力不易到达的地方进行远程监控。无人机作为新时代的一种信息化监控手段，它能有效实现数据实时传输，并且能对存在潜在危险区域的地方反复进行监测，以此降低大坝事故的发生概率。
3.3加强大坝安全日常监管
在水电站大坝中，需要对其中的各项工作进行严格监管，充分发挥每一个工作人员的作用，提高工作效率，确保监测结果的准确、及时。对于监测中的问题要集中整理起来，并总结解决方法，防止再次出现事故，做好记录。对于重要的监测项目要选择高素质人员，保证监测稳定，并进行明确分工，通过规范的关联方式确保水电站的自动化安全监测能够顺利运行起来。
3.4合理设计大坝安全监测任务
在大坝安全监测任务的设计和分配过程中，首先应加强大坝主体结构监测。大坝在长期的运行和使用过程中，容易受到环境侵蚀，出现各种各样的病害问题。比如使用时间较长的大坝易发生渗水漏水问题，导致大坝稳定性下降。通过加强大坝安全监测，可以提前发现这些问题，为大坝检修活动提供依据。其次应把握好开展大坝安全监测的频率，一次监测工作获得的成果数据参考价值较低，也难以为相关防护工作的开展提供参考。只有建立长期、稳定的监测流程，合理设计安全监测频率，才能掌握大坝运行的动态特点。在此方面，需要综合考虑自动化技术采集效率、安全监测需求、经济性因素等，合理设计监测频率，确保大坝安全监测工作的有效开展。

4水电站大坝安全监测自动化的发展趋势
4.1监测范围的发展
在当前我国水电站大坝案例监测工作中，其安全监测范围具有较强的局限性。即往往是水电站需要哪些数据则进行哪些监测，而且基于成本方面的考虑，一些不重要的数据也不进行监测，只是针对一些重要的数据进行监测。这样就会导致一些监测细节被漏掉，极易埋下安全监测隐患。针对大坝安全监测自动化的发展，在未来水电站大坝安全监测工作中，需要进一步拓展监测的范围，同时需要将水电站大坝建设与监测工作相结合，即在大坝建设过程中就要对全程监测问题进行考虑。将安全监测纳入水电站大坝建设体系中来，这样则可以实现水电站大坝的全程的安全监测，并能够针对重点部位实施精细化监测，应用具体的监测数据来对大坝建设进行优化，确保安全监测数据能够更好地服务于大坝建设。
4.2监测项目的设置
在提升水电站监测项目的改造过程当中，一定要以两个词作为出发点进行研究，那就是需要和可能。对于一个运行时间较长的水电站大坝来说，设置一个监测项目的目地主要就是为了能够更好的指挥水电站大坝的施工，当施工完毕之后，所设置的监测项目的使命也随之完成。除此之外，由于一些监测项目是为了科学研究而成立的，在科学研究的过程中通过监测监控数据变化的规律来完成科研目的，因此一旦科学研究完成之后，监测项目的使命也随之结束。因此，在设置监测项目的时候一定要根据每一个大坝的真实情况和大坝处于的真实环境，以及运营状况来设置，必须要以大坝的施工设计及运行情况作为参考，要将检测项目设置在大坝的一些关键部位，或者是一些薄弱环节上。不同于以往的全部监测，这样有针对性的监测，能够有效的减少整个自动化监测系统的测点使用数量，并且能够有效提高整个监测数据的准确性，这样所检测出来的数据要比全部检测出来的数据更加可靠，并且对于每个大坝不同的情况也会监测出不同的数据。

5结束语
近年来我国水电站大坝安全监测自动化取得了较快的发展，但在实际运行过程中还存在一些不足之处，因此要求监测人员要不断提升自身的业务水平，重视大量自动化监测新技术和新产品的应用，确保水电站大坝监测自动化系统的实用性，并加快推动其智能化的发展，确保水电站大坝的安全运行。

参考文献：

[1]尹广林.水电站大坝安全监测自动化的现状和展望[J].决策探索(中),2020(03).

[2]杨威.探究水电站大坝安全监测自动化现状与发展目标[J].低碳世界,2020,10(04).