水库大坝渗流安全监测系统的设计

马文波

( 咸阳市羊毛湾水库管理局，陕西 咸阳713300)

水库大坝是水利工程中截河拦水的堤堰，坝体结构的稳定性、耐久性关系着水库的安全。为了防止水库蓄水高峰期出现渗流现象，工程单位在建设期间要结合水库的实际情况设计安全监测系统。ADMS 系统凭借其优越的数据处理功能，可适用于大坝渗流安全监测工作。

1 传统水库安全监测的缺陷

水库大坝是水利工程的核心建筑物，具有拦洪蓄水、调节水流、配置水源等多方面作用，而大坝是水库的关键性构造。受到季节因素的影响，水库大坝常要面临巨大的水流冲刷力。大坝渗流现象引起的各种结构破坏问题是水库大坝最大的安全隐患，而尽管工程单位开展了安全监测工作，却存在了多种监测缺陷。

1.1 制度问题

科学的安全监测制度是提高水库安全性的基础，也是施工单位建设期间作业的标准规范。而水利工程作业期间，现场负责人所编制的管理制度均是针对大坝施工的质量、进度、成本，对安全监测工作考虑的内容甚少［1］。安全制度缺乏导致施工人员的安全意识不足，给后期的建设操作埋下安全隐患。

1.2 技术问题

科学技术是水库大坝安全监测的前提，若水利工程监测技术不先进，则很难及时发现大坝结构存在的问题。如: 坝体渗流是内部结构遭受水流冲击引起的渗漏，工程管理人员多数依赖于肉眼观察，这是很难察觉坝体渗漏问题的，技术落后造成许多潜在的安全隐患未能及时监测发现。

1.3 目标问题

监理单位对于建筑工程的管理重点集中在质量、进度等方面，对于施工期间容易出现的安全问题未能给予关注。有的施工单位尽管采取了相关的安全管理方案，但实际执行阶段并没有弄清水库大坝安全管理的具体目标。如:监理单位没有深刻认识到安全监测对水库安全的重要作用。

1.4 方法问题

安全监测不仅仅是理论上的分析，更应该投入到水库大坝的现实施工中，这样才能让所采取的安全监测体系发挥作用。不少施工单位在安全监测时所用方法不科学，盲目地认为只有强制性管理才能提升水库的安全系数。对于引进先进的安全监测技术、系统、设备等，工程单位未能全面考虑。

2 ADMS 监测系统的运行优势

随着自动化监测技术的推广，水库大坝安全监测期间采用了先进的控制系统，ADMS 系统通过捕获大坝监测数据后深入分析，对潜在的渗流隐患及时告警且制定处理方案。ADMS 系统的组成采用了高性能的全站仪及计算机设备，保证了监测阶段能及时捕捉与变形相关的数据信号，为后期的变形分析提供了可靠的依据。

监测系统组成包括:监测系统由全站仪观测站、基准点、变形点、中继站计算机和远程监控计算机等组成［2］。此外，利用供电、通讯等电缆将设备合理连接，利用计算机网络对设备运行状态实时监控，让监测系统各部分协调运作，提高了水库大坝安全监测的精度。ADMS 系统属于高性能的组合系统，监测系统在运行时可以大大降低监测人员的工作难度。ADMS 系统运用于水库大坝安全监测，具有以下优点:

2.1 持续监测

早期水库坝体渗流监测需要技术人员定期检查，这种方法不仅人力消耗较大且检测的准确率较低。ADMS 系统可以实现无人值班的运行状态，值班人员只需将相对应的参数指标设置好，即可让系统自动完成监测工作，持续时间可达24h。如:利用监测仪感应坝体的渗流量，超出标准时发出告警信号。

2.2 控制误差

降低安全监测系统的数据误差有助于监测人员对异常问题的判断。采用ADMS 系统自动化监测之后，由于系统内连接了多种仪器，对变形监测的参数值均能发挥高精度测量作用［3］。ADMS 系统执行实时差分式测量时能显著减小误差，监测所得数据的精度显著提升，为水库险情分析提供更可靠的依据。

2.3 综合处理

数据处理、数据分析、报表输出、绘制图形等都是系统的主要功能，这就为技术人员的变形分析提供了依据。系统对监测过程获得的数据可及时处理，经过一系列的分析过程得到最准确的数据。如: 安全监测系统经过数据处理后，可以确定渗流流量、浸润线的位置、渗透流速等参数。

2.4 安全可靠

由于监测系统逐渐趋于网络化控制，安全监测操作的安全性也受到了高度关注。ADMS 系统不仅在安全监测功能上占据优势，且该系统自身的维护操作方便快捷。水库大坝维护人员只需定期对系统内连接的设备状态检测或检测计算机网络的安全状态，对潜在的安全问题及时处理即可维护系统。

3 积极推广在线安全监测技术

伴随着科学技术的不断发展，水库大坝安全监测技术也在不断更新，基于ADMS 系统的在线监控技术是比较先进的模式。在线安全监控系统是ADMS 系统的优化升级，其主要的功能包括:

3.1 值班监测

水库大坝值班室人员工作期间要关注大坝的各种情况变化，通过在线监测系统可减轻值班人员的工作量。在线监测的一大功能是对水库内水况及时监测与分析，然后把水、雨、工情等显示在大型模拟屏上。此外，对大坝的重点结构位置进行安全监测、实时预报，促进了水库安全监测的自动化［4］。

3.2 水情监测

值班监测属于大范围的安全监测，而水情监测则是在线监测的具体内容。通过计算机控制中心的操控，对水库大坝采取水情预报、防洪监控、安全监测等措施，及时发现水库内的异常状况。在线监控机接收和采集水、雨情数据，经处理后，写入水、雨情实时和时段数据库，及时播报水库的安全状态。

3.3 专家指导系统

专家系统可以看成是综合性的调控模型，将其运用于水库大坝渗流监测可显著改善安全监测的准确性［5］。如:在线监测过程中发现坝前水位超出警戒值时，专家系统则会及时收集有关水、雨、工情，从模型库调用调洪分析等模型，经过综合性的分析后确定大坝内危险的状况，指导值班人员紧急处理。

综上所述，渗流现象对水库大坝结构的稳定性造成了严重的破坏，为了避免水利工程性能受损，在设计阶段应结合实际情况编制安全监测系统。ADMS 系统具有强大的数据获取、分析功能，将其运用于水库大坝渗流安全监测可降低值班人员的工作难度，及时发现水库大坝的异常险情。水库大坝安全监测系统的构建加快了工程监测自动化发展，对水利工程建设的安全起到了重要的保护作用。但渗流安全监测系统设计时，需参照国家标准统一执行，对系统存在的缺陷或不足及时改进。

［1］肖静萍. 大坝安全监测自动化系统设计的难题与处理［J］. 水利工程监测，2009，30(16) :40－43.

［2］戴菊妍. 分析渗流现象对水库大坝构成的安全威胁与处理［J］. 山东大学学报，2010，18(5) :10－12.

［3］孟军民. 有关水利工程质量检测及报告分析的研究［J］. 陕西农业科技，2010，25(16) :67－69.

［4］晁文旭. 江苏苏北地区水利工程建设的监测方案［J］. 南京理工大学学报，2010，40(22) :132－135.

［5］董维康. 水库大坝安全监测自动化模型设计研究［J］. 大坝与安全，2010，28(11) :70－72.