自动化技术在水库安全管理中的应用

王春华

水库是拦洪蓄水和调节水流的水利工程建筑物。水库对我国经济建设的影响极大，一方面是因为我国河流众多，水库大坝一旦出现问题就可能发生洪水，从而影响水库下游地区的经济建设和生产发展；另一方面是因为我国农田水利设施基本上都是以水库为基础设施，是在水库流经的河道进行相关水利工程建设的，一旦水库大坝出现问题，将会影响整个河流流经地区的其他水利工程的使用，影响农业生产的质量和效益。水库的安全运行不但关系到调节河流的水量、防洪和兴利的作用，而且关系到水库下游人民群众的生产和生命安全。

随着我国改革开放的深入和社会主义市场经济的发展，我国科学技术有了巨大的进步，尤其是随着计算机等技术的发展，智能化、自动化的要求使得我国水库大坝必须实现自动化管理，自动化技术在水库安全管理中得到了广泛的应用。

水库大坝安全管理

（1）安全监测系统的构架。由于水库大坝监测环境恶劣、监测项目多、测点数量多、测点分布范围广以及分布不规范等问题，使得水库大坝的安全管理监测显得极为困难，监测工作极为棘手。而通过设计自动监测系统则可以有效地减少监测工作带来的困难度。在设计监测系统时，应该遵循以下几个原则：第一是实时性，这主要是因为水库大坝监测范围广，必须对水库大坝实时监测。第二是可靠性，这主要是因为水库大坝的恶劣环境，必须保证自动监测系统的可靠性。第三是实用性，这主要基于水库大坝监测数据的整理和分析，保证水库大坝工程的实际监测质量。第四是先进性，这主要是因为水库大坝必须采用先进的设备和装置，保障自动监测系统的可靠性。第五是标准性，这主要是基于与国际接轨的考虑，当前我国很多自动监测的方法和标准都是借鉴国际上先进国家的方法和标准，从而有利于监测系统的扩容。基于以上的考虑，水库大坝的监测系统必须包括测控单元、监控管理站以及监测管理中心等三个方面，通过这三方面的构架，完成自动监控系统的安全运行。

（2）水库大坝安全管理常见问题。我国水库大坝在安全管理中有几个常见的问题：第一，水库大坝应急系统不完善，这主要体现在应急方案不完善、应急组织协调性较差、应急设施不足等方面。在我国，夏季是防洪防汛期，如果应急系统不够完善，将会导致水库大坝不能安全运行。第二，水库大坝技术标准不完善，这主要是因为我国水库大坝是在不同时期建设的，不同时期建设的水库大坝在管理标准、施工标准上存在各种各样的问题，而我国目前还没有一个统一的技术标准。第三，病险水库大坝的加固问题，这在我国水库大坝管理和安全运行中，会造成不可估量的损失和危害。由于我国很多水库大坝是在新中国成立后为了迅速恢复农业生产而兴建的一些应急性工程，在建设过程中，受到当时技术条件的限制，根本没有条件和能力采用统一的技术标准和技术规格，导致目前很多水库出现了使用问题，这些隐患随着时间的延长而增多。由于各种原因，造成很多病险水库大坝没有有效的加固措施，出现不可用的情况，严重影响水库效益的发挥。

自动化技术的应用

（1）自动化技术应用意义。针对我国水库大坝现阶段存在的问题，在水库大坝中应用自动化技术，通过互联网技术，可以使我国国家数据中心实时监控各个地方的水库大坝运行安全，为我国在防洪、抗旱等自然灾害的抵御中提供科学的依据，能够统筹全国力量，依靠科技力量来解决洪水、自然干旱等问题，也可以保证我国水库大坝在经济建设中的保障作用。另一方面，在水库大坝中应用自动化技术，为水库大坝安全管理提供保障，对我国水库大坝出现的问题可以做到针对性解决，能够采取及时有效的措施保护水库大坝的正常运行，保护人民生命财产的安全。

（2）自动化技术应用现状。现阶段，我国在水库大坝中应用自动化技术主要包括两个方面，一方面是大坝变形监测。水库大坝的变形主要是由于水库大坝在长时间的使用过程中受到水侵蚀、水腐蚀，以及流水冲击、蓄水量超标等问题，会对大坝造成一定的损伤，这种损伤经过不断地累积，导致水库大坝超负荷后的变形，造成水库的病险加重等问题，最终可能致使水库大坝不可用。因此，在水库大坝安全管理中应用变形监测系统是极为紧要和关键的。另一方面是渗流监测。渗流监测主要是对水库大坝渗透压力和渗流量进行的监测。由于水库大坝在蓄水，水位提高时，会对水库大坝造成持续性重力压力，因此，在水库大坝的一些部位就会出现渗流的现象，还会出现一些比较严重的侵蚀性损伤，如果不对这种渗流现象进行监测，就会导致渗流量越来越大，造成水库大坝不可修复的损伤，导致水库大坝安全风险的出现。

（3）安全监测管理装置。目前，水库安全管理安全监测的主要装置分为三类：包括水平和垂直位移传感器、地下水位监测装置以及智能传感器。这三类传感器的功能和作用不同，水平、垂直位移传感器主要是对水库大坝的表面进行监测，监测的主要目标是观察水库大坝是否变形。地下水位监测装置主要是监测水库大坝渗流的情况，通过气压的变化来反映渗流的量，这种设置必须具有耐久性和稳定性，目前这种装置主要是采用从国外进口的渗压计。智能传感器，主要是将传感器与计算机结合，从而使监测的数据能够实时地反映在计算机上，方便管理人员对水库大坝的监测和管理。

水库大坝安全管理监测系统主要包括三个部分，即测控单元、监测管理站、监测管理中心，而我国水库大坝安全管理常见的问题主要包括应急管理能力薄弱、基础设施建设不足、技术标准不完善，以及病险水库管理加固“欠账”等。将自动化技术应用在水库大坝安全管理中，使得我国水库大坝监测可以达到实时、准确，保证我国水库大坝的变形、渗流等问题得到有效监管。通过相关传感器，如水平、垂直位移传感器，地下水位传感器以及智能传感器等保证自动化技术和系统得到有效的应用。只有加强水库大坝的自动化技术的应用，我国水库大坝才能更加安全、可靠，为我国社会主义经济建设带来更好的效益，并真正成为我国实现社会主义新农村建设稳固的物质生产基础。