水电站大坝安全监测及自动化发展方向探析

吴旭东

摘 要：近年来我国经济发展速度较快，对于电力的需求也不断增加。水力发电是获取电力资源的重要途径。为了确保水电站发电系统的正常运行，需要做好水电站大坝的安全监测和管理工作。堤坝作为水电站重要的防护建筑，其牢固性和稳定性直接关系到水电站的安全。因此在坝堤长期作用过程中需要做好安全监测工作。因此可以将自动化设备引入水电站大坝安全监测工作中来，有效地提高安全监测工作的科学性和有效性。

关键词：水电站大坝；安全监测；自动化；监测内容；安全监测自动化

中图分类号：TV689 文献标志码：A

0 前言

在水电站大坝安全监测工作中，通过引进先进的技术和方法，可以有效地提高大坝安全监测的水平。同时水电站大坝安全监测自动化的实现，还可以有效地提高监测的精度，进一步改善监测条件。近年来我国水电站大坝安全监测工作取得了较好的成效，但在系统可靠性、稳定性等方面还有待提高，特别是随着科学技术的快速发展，大量的自动化监测新技术和新产品的推广应用，有效地推动了水电站大坝监测自动化的发展，水电站大坝监测更具实用性，安全监测自动化系统的功能和性能也更具可靠性，测量更为精准，易于维护，自动化系统加快了向智能化的方向发展。

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 大坝自动化安全监测内容的现状

当前我国水电站大坝运行过程中，只有大部分的水电工程实现了全程安全监测，其他一些工程则只是针对部分环节开展了自动化安全监测。针对水电站大坝安全监测工作中，具体的监测内容主要以变形监测、渗流监测和应力监测为主。其中变形监测中主要以水平变形和垂直变形为主，其通过对大坝的某一段进行观测，通常监测单位会将传感器设置在坝顶或是坝后坡，针对坝体的垂直变形进行监测。将传感器设置在坝体内部，实现对水电站大坝水平变形和沉降变形的监测。在渗流监测工作中，主要是针对渗透压力和渗流量这两个参数实施重点监测。当针对一段大坝的渗流参数进行监测时，监测单位会将传感器每隔一个坝段则要进行具体的设置，利用传感器来对排水沟积水数据进行采集，中央控制系统则利用这些数据来对大坝渗流的情况进行分析，并针对具体的情况来制定相应的措施。对于应力监测，当前只有在一些特大型的水电站中才会针对应力参数进行监测，中小型水电站大坝的安全则不进行应力参数的监测。

3 大坝安全监测自动化系统利用分析

3.1 自动化设备类型

大坝安全监测自动化系统中，主要以智能传感设备、系统控制设备为主，智能传感设备主要是统一收集和精确计算监测数据，并利用快速的传播方式来对信息进行集成，并运用监测系统来对数据进行准确和高效的分析，从而为安全监测工作提供重要的数据支持。系统控制设备则是针对各个监测环节进行整体控制，以此来保证这些环节工作的规范性和秩序性。而且系统控制设备还具备数据分析和信息处理功能，为工作人员读取分析数据提供了更多的便利，有利于实现对安全监测动态的随时掌握。

3.2 自动化设备监测指标

在水电站大坝安全监测工作中，针对运行环境的监测是最为基础的监测指标。即通过自动化设备来对堤坝周围的自然环境进行具体的监测，实际监测工作中主要是针对上下游的水流量和水位高度开展相应的监测。在具体监测过程中需要充分地了解堤坝周围的环境，并针对周围水流量的变化来及时排除堤坝的安全隐患。由于堤坝是建立在前期对周围环境的要求基础上的，因此只有各方面的条件都适宜的情况下才能进行堤坝修筑，周围环境的变化会对大坝功能的正常发挥带来较大的影响，因此需要将周围环境的监测作为自动化设备监测的指标。

3.3 堤坝主体的监测

针对堤坝主体进行监测，主要是对坝体的安全开展相应的监测工作。堤坝在长期运行使用过程中，坝体必然会受到水流侵蚀的影响，因此在堤坝监测过程中经常会发现堤坝下降导致的水流渗漏、堤坝稳固性下降导致的坝体变形等情况。因此在实际监测工作中需要将这些问题作为安全监测的重点。以此来保证坝体的安全，这对于整个大坝的安全使用具有至关重要的作用。

3.4 安全监测频率的把握

由于安全监测工作是一个动态的过程，在堤坝安全防护工作中，通常一次监测的结果对于堤坝安全防护工作所能够带来的参考价值较低，而且对防护工作开展也没有多大的意义。同时堤坝在长期运行和使用过程中，这也是一个不断消耗的过程。因此对于堤坝需要安排安全监测的频率，全面提高安全监测频率的合理性和科学性，这样才能保证安全监测结果的可靠性，确保达到安全监测工作的最终目的。

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 监测设备的发展

当前水电站大坝安全监测系统硬件设施加快了标准化的发展，而且大量电气自动化产品的应用也迫使电气自动化产品在型号、性能和参数等指标方面的统一化。而且在水电站大坝安全监测系统运行过程中，当其全面实现集成化监控后，必然离不开数字化设备的支持，因此监测设备必然也会加快智能化发展的进程，在未来必然会实现智能判断和智能控制，有效地减少人为的干预。

4.3 监测系统的发展

当前水电站大坝安全监测系统加快了向集成化、智能化和精细化方向的发展。通过集成化，使中央处理系统能够将所有设备的运作集成在一起，确保监测作业之间的横向联系，同时将数據采集、分析和存储进行有效集成，实现全面和系统的监测管理，实现数据通信的纵向监测，以此来全面提升水电站大坝安全监测系统的自动化水平。

结语

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

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