邹城市西苇水库大坝安全自动化监测系统存在的问题及对策

张 红 张建东 张 东

1.邹城市西苇水库管理局 山东 邹城 273500；2.邹城市水利局机井队 山东 邹城 273500；

3.邹城市水利工程服务中心 山东 邹城 273500

邹城市西苇水库位于白马河支流大沙河中段，属淮河流域南四湖水系。该水库于1959年10月动工兴建，1960年6月基本竣工，流域面积85.3 k m2，水库总库容1.0194亿m3，兴利库容0.4111亿m3。1984年截辽引河工程完成后，流域面积增加到113.6k m2。2009年实施西苇、莫亭水库联合调度工程后，又增加流域面积40 k m2，现流域面积达到153.6 k m2。西苇水库流域内山区占10%，丘陵占90%。流域形状为扇形，地势东高西低，地面高程一般在90～280 m之间，流域内多山、多岭、多沟河，植被稀少，旱季沟河干枯，雨季洪水暴涨暴落。该水库是一座以防洪为主，兼顾城市及工业供水、农业灌溉等综合利用的大(2)型水利枢纽。西苇水库下游保护面积为452.3k m2是邹城市区、国家重点保护文物“两孟”、104国道、京沪铁路、城西兖矿集团九个大型煤矿和两个电厂(邹县电厂、里彦电厂)等工矿重地，地理位置十分重要。

一、现状监测设施运行情况

水库除险加固工程完工后，在大坝0+800、0+910、1+150、1+060，1+370，五个断面共布置28根测压管，测压管内设渗压计，数据通过MCU将测得数据通过通讯光缆/无线网络上传至水库中控室，通过系统软件对数据进行分析和处理，并绘制大坝渗流浸润线，展示于中控室计算机及会商大屏幕上。由于管理局总控室的计算机终端和溢洪闸、放水洞监控、监视系统分别由多家施工企业承包施工，未进行系统联合调试；导致大坝观测自动化测报系统，溢洪闸、放水洞自动化调度及溢洪闸、放水洞监视系统不能正常工作，中控室一直未能启用。放水洞闸门和溢洪闸闸门只能现场启动，2015年1月，大坝测压管观测改为人工观测。安全监测采用自动化和人工相结合的方式，每天通过自动化监测系统采集两次数据，每月进行一次人工观测；每年通过人工进行一次监测资料的整编分析工作，并出具相关的分析报告。由于观测时间较短，库 水位变化小，且一直在低水位运行，缺高水位运行下测压管的观测资料，难以体现坝体的防渗状况。依据现有数据分析可知，坝体一直处于低于正常蓄水位(106.06 m)情况下运行。

二、现状监测设施运行存在的问题

1.多数断面出现数据异常，测量的水位数据偏差较大，部分测压点已无数据上传。

2.多数数据采集器(MCU)不上传数据。经水库对传输终端和供电系统排查，分析认为是MCU数据采集主板出现故障。

3.渗流数据处理分析计算机经常出现故障，计算机是大坝渗流监测系统初建时配置的，使用年限长、老化严重造成。

4.大坝安全监测软件功能比较单一，仅仅实现数据的采集、报表、曲线等功能，缺少必要的数据分析、资料整编等功能，软件大多基于C/S开发，只能在特定的电脑进行操作，应用不便捷。

5.部分(具体)测压管存在淤积堵塞问题，在一定程度上影响了监测数据的准确性。

6.大坝表面沉降位移监测大多基于人工观测，缺乏必要的自动化观测设备，在数据观测的实时性和连续性方面有所欠缺。

7.运维服务能力不足，缺少运维资金及必要的厂家技术支持。

三、对策及措施

1.建设大坝安全自动监测信息管理系统。合理利用现有硬件平台，部署新一代大坝安全自动监测信息管理系统，实现对大坝渗流、表面变形数据的统一管理，预留环境量、应力监测数据接口，实现对大坝安全运行全要素的综合管理。建设大坝安全自动监测信息管理系统可实现对坝体渗流、坝基渗流、绕坝渗流、水平位移、垂直位移关键监测点自动监测、数据采集、数据存储、数据查询、数据报表功能；在此基础上，可进行扩展，具备水库已建其他监测设备及系统数据的接入的能力和人工录入数据能力，可实现库水位、降雨量等与大坝安全相关的环境数据量的融合管理；系统具有功能再升级扩展能力，可对大坝安全所有关联数据进行综合管理，通过对数据的综合管理分析，实现资料整编、大坝安全智能分析，大坝安全预警预报，指挥调度管理等功能。可提高大坝观测的工作效率，提高水库基本数据监测的完整性、统一性和可利用性，充分发挥和利用好水库的调储能力，使其在防洪和供水等多方面发挥最大的效益。

2.建设坝体表面变形监测系统。坝体表面变形监测内容包括坝面的垂直位移和水平位移，部署GNSS位移观测设备，实现对大坝表面变形的实时在线监测。结合现场实际情况，监测坝体表面位移和沉降。坝顶位表面变形监测主要为坝顶的水平位移和垂直位移监测。位移是大坝在各种外力作用下的综合表现，是评价大坝安全的重要指标。通过监测坝顶水平位移和垂直位移可反映出结构的稳定状况。

3.清洗及新建渗压观测井。对于已建渗压观测井，长时间运行存在淤积情况，进行清理，保证监测设备有良好的运行环境；前期没有渗压观测井的，需要按照相关国家标准，新建渗压观测井，以满足大坝渗流观测的需要。

4.建设大坝渗流监测系统。利用原有或者新建大坝渗流观测井，部署新一代大坝渗流观测设备，实现对大坝渗流的实时在线监测。结合现场实际情况，对坝体渗流进行监测渗流监测是大坝安全监测的重要项目，土石坝渗流监测项目包括:坝体渗流压力、坝基渗流压力、绕坝渗流，渗流量监测。可采用测压管法和埋设渗压计法，测压管法具有可进行人工比测、仪器更换方便等优点，但是也有容易出现泥沙淤积、孔口破坏和测值滞后等缺点，对于已建渗压观测井，长时间运行存在淤积情况，进行清理，保证监测设备有良好的运行环境；前期没有渗压观测井的，需要按照相关国家标准，新建渗压观测井，以满足大坝渗流观测的需要。

结束语

安全监测是大坝安全管理的耳目，是判断水库能否安全御用充分发挥效应的前提，可及时获取第一手资料来了解大坝的工作状态，可制定适当的水库控制运用及大坝的维护管理措施来保障大坝安全，也为水库除险加固设计和水库调度维修养护提供依据；在施工期提高风险识别能力，指导施工规避潜在的安全风险；在发生险情时及时发布警报减免事故损失。水库大坝安全自动监测系统建设，对大坝变形进行实时监测和预警就是非常必要的，可以实时动态的掌握水库运行信息并进行预警，如果水库的监测数据发生异常，水利部门的有关人员可以及时掌握情况并采取措施进行应急处理。

总之，大坝安全监测是了解大坝安全性、实施科学管理必不可少的重要手段，是水库建设和运营管理中不可或缺的工作。