新兴苴水库工程大坝监测及水情测报系统施工质量控制

钱仕舜

（祥云县水旱灾害防御与水利工程质量安全服务中心，云南 祥云 672100）

0 引言

新兴苴水库工程大坝安全监测及水情自动测报系统，是应用现代的遥测、计算机和通信等先进技术，实时收集、处理水情、雨情、工情信息，进行水文预报和优化调度作业。以实现水库防洪、蓄水的合理调度，充分发挥工程效益的技术保障系统。

1 工程概况

新兴苴水库位于金沙江一级支流渔泡江支流禾米河的上游段，距祥云县城30km。水库总径流面积105.01km2，其中本区径流面积58.4km2，引水区径流面积46.61km2。水库设计总库容1824 万m3，设计灌溉面积3.17 万亩。该水库是一座以灌溉为主，兼有防洪、水产养殖等功能的中型水库。水库枢纽由大坝、溢洪道和输水隧洞组成。大坝为均质土坝，坝高27.14m，坝顶高程2002.30m，坝长392.7m。

2 系统设计

为及时掌握水库上游地区的雨情、水情及水库水位、库容、大坝浸润线、渗漏等信息，以满足水库防洪调度的需要，提高运行管理水平和经济效益，在新兴苴水库除险加固工程项目中配套了大坝安全监测及水情自动测报系统。系统采用了超短波传输数据等系列成熟的技术，对新兴苴水库大坝工况信息及水文信息数据进行实时自动采集、传输和处理，提高了调度决策的科学性和时效性，确保水库工程安全运行。

2.1 系统通信组网

站网布设主要根据新兴苴水库的暴雨分部规律以及水库调度运行的需要，设置了2 个遥测雨量站、1 个水库枢纽区测站及1 个分中心站，数据信息经中继站中转通信传输至县局中心站。系统采用超短波通信，工作体制采用应答式[1]。

2.2 系统的构成

新兴苴水库大坝监测及水情自动测报系统以县局为中心站，新兴苴水库设分中心站和水库枢纽区测站，径流区布设2 个遥测雨量站，系统整体由水情自动测报系统和大坝安全监测系统组成。

2.2.1 水情自动测报系统

（1）径流区雨量站。在上游人工引水点和自然径流区分别各设置1 个遥测雨量站，采集雨量参数并实时传送到新兴苴水库测站，便于掌握引水区和径流区的降雨量情况，估算由此产生的水库入流量，为防汛决策提供实时水情数据。

（2）枢纽区测站。水库枢纽区测站设在水库管理所，监测库区降雨量、蒸发量、库水位及库容量，用于掌握水位状态和推算入库流量。

（3）分中心站。分中心站是水库系统的中心，安装了水情测报系统终端、大坝安全监测系统终端、视频监控系统终端等设备，所有系统的最终控制都在水库测站完成。

2.2.2 大坝安全监测系统

大坝安全监测系统分为坝体浸润线监测、坝基渗漏流量监测、视频监测三个部分。

（1）在坝体布置12 个浸润线监测点，监测点纵向分四排（横向为3 个断面）布置。在测压管中埋设压力传感器，上游坝坡一排（埋设高程1980.60m），下游坝坡三排（埋设高程分别为1976.50m，1976.00m，1975.50m）。采用自动监测的方式，使水库大坝安全信息存贮、查询和输出等工作自动化。

（2）坝基渗漏流量监测。在坝脚总排水沟量水三角堰以内，配置超声波水位计1 个，通过实时测量堰前水位来确定渗漏流量。

（3）视频监测站。在水库管理房院外的小山坡顶设置一个视频监测点，对库区进行全面、直接的视频监视；在大坝上游右侧也设置一个视频监测点，主要用于观测库水位水尺并兼顾大坝的上游坡面。视频监控前端设备配置2 台全方位彩色摄像机，中心设备主要由1台4 路嵌入式数字硬盘录像系统和1 台彩色监视器及控制键盘组成，如图1 所示。

图1 视频监测系统结构

两个监测点的视频信号接入水库分中心站机房，进行集中显示和控制，与其他系统一起，方便水库管理人员掌握库区和大坝的情况，提高了管理效率及安全保卫工作。

2.3 系统的基本设备配置及功能

新兴苴水库工程大坝安全监测及水情测报系统配置的主要设备及功能如下。

2.3.1 遥测雨量站

遥测雨量站主要有雨量计（雨量传感器）、数据处理终端、数字式电台、定向天线、天线同轴避雷器、电源（太阳能板、充放电控制器、蓄电池）等硬件设备。

遥测站具备功耗控制能力，在值守时关闭不工作部分电路电源，使设备处于微功耗状态，做到了可无人值守（委托看管），能够全天候工作。遥测雨量站实现了雨量信息的自动采集、定时、实时自动增量、全量发送数据。

2.3.2 枢纽区测站

枢纽区测站主要有雨量计（雨量传感器）、蒸发器、光电浮子水位计（测上游库水位）、超声波水位计（测三角堰水位）、压力式传感器（测坝体浸润线）、数据处理终端、数字式电台、定向天线、信号隔离器、天线同轴避雷器、12 V 直流充电电源、蓄电池等硬件设备。

枢纽区测站主要是将采集到的数据信息通过水情采集控制仪（数据处理终端）和数传电台，采用无线（超短波）传输方式，利用中继站传输至水库分中心站机房及县局中心站，实现大坝监测、水文预报和水库调度运行的功能。

2.3.3 分中心站

水库分中心站主要有：定向天线、超短波电台、数据处理终端、工控机、彩色监视器、硬盘录像机、天线同轴避雷器、12 V 直流充电电源、不间断电源（UPS）等硬件设备。

水库分中心站是全系统的信息收集和调度中心，遥测站采集到水文数据并经中继站传送后在此进行处理、存储，主要功能是对数据进行合理性检查并存储原始数据；将收集的数据进行归类并生成数据文件，可对数据文件进行查询，插补和修正；可根据用户设定从数据库中读取某时间段的水位、库容、降雨量等数据并生成各种日报表、月报表、年报表；对数据进行图标化处理，显示、打印、绘制各种表格与图形[2]，如图2 所示。

图2 大坝浸润线

3 主要施工方法及质量控制

本工程特点：在技术上，涉及面广，行业跨度大，涉及专业化很强的无线电通信、计算机通信传输、传感器技术、计算机网络、自动控制、计算机房环境工程、防雷接地等领域的技术；在施工上，具有子系统多、工程范围大、野外设备多、工程量大、工程施工工种配合多、调试复杂等特点。

3.1 主要施工方法

为保证施工质量、施工进度、实现系统功能，工程实施中采取了一系列有效的施工方法，概括起来主要如下6 个方面。

3.1.1 组织方法

把项目按照系统组成、施工组成、施工阶段和特点分解出具体的主要责任人和监督、审核、参与质量控制者，做到各司其责、相互协调、监督促进。

3.1.2 多点铺开，并行实施

在具体施工中，按照区域特点，组织库区施工组、遥测站施工组，在统一计划之下进行分区域的并行施工。

3.1.3 先基础、后设备

基础工程包含沟道、管道、电缆、设备基础基座等工程，是设备安装的前提和基础，在基础工程按质量要求施工完成后，才能进行主要性能设备的安装和连接。

3.1.4 先前端、后中心

本系统前端设备较多，包含2 个遥测站、12 个浸润线压力传感器、2 套浸润线采集设备、2 套视频摄像机等；中心设备较为集中，所有系统的中心设备均在水库分中心机房内。

为了系统的阶段调试需要，系统设备安装采取先前端、后中心的方法。对各系统的前端设备按设计和规范要求认真安装，对现场能进行调试的部分先进行调试，最后在安装中心设备时能清楚的进行系统的连接和调试。

3.1.5 系统分层、集中统一

对于总系统和各子系统，根据结构进行系统的层次划分，清晰系统结构层次，结合施工现场情况，分阶段的对于各个系统进行传感器、现场控制设备、通信设备、中心控制设备及系统软件按步骤安装、调试。

同时，注重系统的集中和统一性。无论是子系统还是分系统，都存在物理和硬件的连接、集中。所以在分层安装调试的同时，注重系统的相关性，各子系统的安装或调试，都预先为下一层或总系统做好总连、总调的准备。

3.1.6 逐级连接、逐级调试

系统调试分为传感器连接调试、现场连接或设备调试、子系统调试、中心软硬件调试等各级。在调试工作中，从信息流程上，把系统设备的安装看作是为系统调试服务的。

各子系统的传感器数据、现场处理设备采集的数据、通信线路传输的数据，按照系统性能的要求，以规定的格式进入中心设备后，才能便于对中心设备的软件和硬件进行调试。所以，根据系统要求对前、中、后等环节设备进行调试，应采取逐级连接、逐级调试的方式，以实现系统功能要求。

3.2 质量控制

3.2.1 做好仪器设备运输和保管

要求仪器设备生产厂家采取有效可靠的防护措施，保证仪器的安全运输，仪器平稳放置，避免挤压、撞击或剧烈颠簸、振动。

在工地现场建立专用仓库妥善存放监测仪器设备和电缆，库内保持清洁、干燥，并由专人管理。

3.2.2 严格把好进场设备质量关

仪器设备进场后要认真进行现场检验，要检查仪器工作状态、校核仪器出厂参数、验证仪器各项质量指标，确保设备完整、无缺陷，并附出厂合格证、说明书和检验报告。

3.2.3 控制好设备安装质量

仪器设备安装前要进行必要的查验和复核，外观要求表面无锈蚀、伤痕及裂痕，引出的电缆护套无损伤；复核规格、型号、数量要符合设计；仪器设备安装工序要严格遵守规范要求，设备的检验、安装埋设和电缆敷设三道工序都要按设计和规范要求进行，确保设备安装位置准确、牢固可靠，符合设计要求[3]。

3.2.4 严格控制基础工程的施工质量

要把系统的基础工程当作保证工程质量的重要施工内容，在线路测量、电缆沟道开挖、电缆敷设等方面组织齐全的技术和施工力量，进行清晰的施工突击。并对各野外现场站点的基础、基座等进行严格的设计、设置、安装。

4 系统的运行情况

新兴苴水库大坝监测及水情测报系统已经运行了多年，能及时的让水库管理人员掌握水库的水位、库容、降雨、渗漏、浸润线等实时数据，同时还可以进行历史曲线及历史数据的查询，基本能反映水库水情、雨情、工情的动态，可以更快地掌握水库运行管理的规律性，提高水库运行管理的水平和效率。

5 结语

（1）大坝监测及水情测报系统功能的实现要设计、施工、运行维护三个环节环环相扣，其中任何一个环节没做好，都将影响系统运行的质量，因此在实施前要结合工程实际情况制定一个科学合理的规划。

（2）水库工程管理信息化，对提高水库工程安全运行管理水平意义重大，能有效的提高运行管理工作效率，降低劳动强度。