水庫(kù)大壩安全管理中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：自動(dòng)化技術(shù)是一種綜合性較強(qiáng)的技術(shù)類型，與計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)密切相關(guān)。現(xiàn)如今，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣泛，在水庫(kù)大壩安全管理中也可應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)水庫(kù)大壩安全情況進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理。對(duì)此，本文首先對(duì)水庫(kù)大壩安全管理的主要特征以及常見問題進(jìn)行介紹，然后對(duì)水庫(kù)大壩安全管理中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用原則進(jìn)行分析，并對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，以期為實(shí)際工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)大壩；自動(dòng)化技術(shù)

水庫(kù)工程在促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮的十分重要的作用，在水庫(kù)大壩運(yùn)行中，如果發(fā)生安全事故，影響水庫(kù)大壩應(yīng)用功能，則會(huì)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生產(chǎn)發(fā)展造成不良影響。另外，在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中，水庫(kù)是十分重要的水利設(shè)施。由此可見，必須對(duì)水庫(kù)大壩安全管理進(jìn)行深入研究，推廣應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，提升水庫(kù)大壩安全管理自動(dòng)化水平。

1水庫(kù)大壩安全管理的主要特征及其存在的問題

1.1水庫(kù)大壩安全管理的特征

水庫(kù)大壩的綜合效益比較高，在水庫(kù)大壩安全管理中，常見特征主要有以下幾點(diǎn)：第一，部分水庫(kù)工程處于高水位運(yùn)行狀態(tài)，安全管理工作難度較大。第二，有些水庫(kù)使用年限較長(zhǎng)，壩體單薄，并且已逐漸暴露出很多病害，在水庫(kù)大壩安全管理中，要求加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)，并采取有效的除險(xiǎn)加固措施。第三，在部分水庫(kù)工程下閘蓄水后，滲漏問題比較常見，若不能及時(shí)采取有效的防滲加固措施，則會(huì)對(duì)水庫(kù)運(yùn)行安全造成嚴(yán)重威脅。

1.2水庫(kù)大壩安全管理存在的問題

第一，缺乏完善的安全管理體系。在很多水庫(kù)大壩安全管理中，均沒有完善的應(yīng)急管理系統(tǒng)。在水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)時(shí)，如果發(fā)生安全問題很難及時(shí)解決。另外，在水庫(kù)大壩安全管理中，沒有確定管理人員的具體工作職責(zé)，導(dǎo)致其在水庫(kù)大壩安全監(jiān)督方面工作力度不足，無法保障水庫(kù)大壩安全。第二，沒有應(yīng)用先進(jìn)的管理方式。在當(dāng)前的水庫(kù)大壩安全管理中，很多管理人員依然采用傳統(tǒng)的管理方式，沒有充分應(yīng)用先進(jìn)的信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)等，導(dǎo)致管理人員無法對(duì)水庫(kù)大壩安全運(yùn)行實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)督控制，不能及時(shí)了解水庫(kù)大壩運(yùn)行信息，進(jìn)而影響水庫(kù)大壩安全管理效率。第三，在水庫(kù)工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范方面存在一些不足，比如在水庫(kù)大壩施工中，在不同時(shí)期進(jìn)行工程項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，施工標(biāo)準(zhǔn)以及管理標(biāo)準(zhǔn)有一定區(qū)別，并且可能存在一些不足。施工人員在水庫(kù)大壩施工管理中，必須采取針對(duì)性解決措施。

2水庫(kù)大壩安全管理中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用原則

2.1實(shí)時(shí)性

在利用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行水庫(kù)大壩安全管理時(shí)，實(shí)時(shí)性應(yīng)用原則至關(guān)重要。水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)范圍廣泛，在水庫(kù)大壩所有運(yùn)行階段，均需加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)管理，要求管理人員能夠?qū)λ畮?kù)大壩試水流量進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)督管理，提高檢測(cè)工作的實(shí)效性，為水庫(kù)大壩安全管理提供可靠依據(jù)。

2.2可靠性

水庫(kù)大壩安全管理工作人員的綜合素質(zhì)會(huì)對(duì)安全管理工作效果產(chǎn)生較大影響。部分水庫(kù)大壩運(yùn)行環(huán)境惡劣，對(duì)于自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用要求比較高，對(duì)此，水庫(kù)大壩安全管理人員應(yīng)提升自身管理工作技能，結(jié)合實(shí)際情況選用適宜的自動(dòng)化技術(shù)，并且制定完善的自動(dòng)化管理方案，進(jìn)而提高自動(dòng)化安全管理效率。

2.3實(shí)用性

為了充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)在水庫(kù)大壩安全管理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，還應(yīng)注意加強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)用性。水庫(kù)大壩建設(shè)區(qū)域地質(zhì)條件不同，其運(yùn)行狀況也有一定差異，這就要求在水庫(kù)大壩安全管理中，綜合考慮水庫(kù)大壩建設(shè)運(yùn)行實(shí)際情況，采取實(shí)用性較高的安全管理措施，制定針對(duì)性管理方案，提升安全管理技術(shù)水平。

3水庫(kù)大壩安全管理內(nèi)容

3.1滲流監(jiān)測(cè)

水庫(kù)大壩滲流監(jiān)測(cè)的對(duì)象主要包括滲流量以及滲透壓力，在應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行滲流監(jiān)測(cè)時(shí)，要求根據(jù)水庫(kù)大壩實(shí)際情況合理設(shè)置滲流監(jiān)測(cè)點(diǎn)。如果水庫(kù)大壩為土石壩，則需將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在壩體滲水位置以及滲水集中的位置，另外，在大壩兩岸還可設(shè)置地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)水庫(kù)大壩滲流實(shí)際情況進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。如果水庫(kù)大壩為混凝土結(jié)構(gòu)大壩，則可在大壩基礎(chǔ)廊道部位設(shè)置壓力監(jiān)測(cè)孔，在不同壩段設(shè)置獨(dú)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.2變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)是水庫(kù)大壩安全管理的重點(diǎn)，在變形監(jiān)測(cè)中，要求做好垂直位移監(jiān)測(cè)以及水平位移監(jiān)測(cè)兩點(diǎn)。在水平位移監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)在3個(gè)以上，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)大壩類型確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)：如果水庫(kù)大壩為土石壩，則可在大壩后部以及頂部設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離在30m～50m之間；如果水庫(kù)大壩為混凝土結(jié)構(gòu)大壩，則可在壩高位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量一般在3個(gè)以上。

3.3大壩位移監(jiān)測(cè)

大壩位移監(jiān)測(cè)是水庫(kù)大壩安全管理的重點(diǎn)，要求對(duì)水平方向和垂直方向位移變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)于混凝土大壩，可對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行分段布置，位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要設(shè)置在重要大壩以及高壩上?，F(xiàn)如今，在水庫(kù)大壩安全管理方面，對(duì)于壩段水平位移監(jiān)測(cè)管理的重視度越來越高，可在大壩上選擇3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，另外，在土石壩壩頂以及后部位置，還可設(shè)置水平垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)于各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離，應(yīng)控制在30m～50m之間。

4水庫(kù)大壩安全自動(dòng)化裝置

4.1水平、垂直位移傳感器

在水庫(kù)大壩水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)管理中，傳感器類型一般可分為水平位移傳感器以及垂直位移傳感器兩種。另外，傳感器形式可分為電容式以及電機(jī)式兩種，其中，電容式傳感器的測(cè)定過程快速，但是對(duì)于使用條件的要求比較高，并且線路布置比較長(zhǎng)，而電機(jī)式傳感器的測(cè)定速度較慢，但是對(duì)于使用條件的要求比較低，并且可靠性較高。另外，近年來，真空激光準(zhǔn)直監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)水平不斷提高，并被推廣應(yīng)用于水庫(kù)大壩位移監(jiān)測(cè)中，但是，在真空激光準(zhǔn)直監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用中所需成本較高，并且運(yùn)行維護(hù)管理費(fèi)用也比較高，因此尚未得到推廣應(yīng)用。除此以外，在我國(guó)水庫(kù)大壩安全管理中，還可應(yīng)用大量程位移計(jì)?？傮w而言，在我國(guó)水庫(kù)大壩位移監(jiān)測(cè)管理中，主要提倡推廣應(yīng)用高精度自動(dòng)掃描全站儀，其能夠?qū)λ畮?kù)大壩表面變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理。

4.2地下水水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)裝置

在水庫(kù)大壩地下水位監(jiān)測(cè)中，滲壓計(jì)是一種比較常見的自動(dòng)化檢測(cè)裝置，對(duì)于滲壓計(jì)，可分為通氣式滲壓計(jì)以及弦式滲壓計(jì)兩種類型。其中，通氣式滲壓計(jì)的使用性比較強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，但是需要注意，如果周圍環(huán)境濕度比較大，則在通氣式滲壓計(jì)的使用中，潮濕空氣可能會(huì)對(duì)管道造成不良影響，無法保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，這就要求在通氣式滲壓計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)檢測(cè)所得結(jié)果進(jìn)行核對(duì)分析。弦式滲壓計(jì)的耐久性比較好，并且運(yùn)行狀況穩(wěn)定，但是容易受到環(huán)境中氣壓因素的影響，因此實(shí)際測(cè)量量程比較小，檢測(cè)結(jié)果可靠性比較低。

4.3智能傳感器

在智能傳感器中融入先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)，能夠有效解決監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置問題，要求將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在適宜位置。在智能傳感器的實(shí)際應(yīng)用中，無需采用大量線纜，可有效減少大壩安全監(jiān)測(cè)管理工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，另外，在智能傳感器中應(yīng)用中央管理控制器，其能夠?qū)Ω黝惛綄僭O(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理。

4.4中央控制設(shè)備

中央控制設(shè)備主要是由電源監(jiān)控主機(jī)、任務(wù)主機(jī)以及其他附屬設(shè)備等所組成的?，F(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，中央控制設(shè)備技術(shù)水平逐漸提高，其持續(xù)運(yùn)行能力較強(qiáng)，并且應(yīng)用成本比較低。因此，在水庫(kù)大壩安全管理中，應(yīng)推廣利用中央控制設(shè)備作為監(jiān)控主機(jī)。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)水庫(kù)大壩安全管理中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用方式進(jìn)行了詳細(xì)探究。在水庫(kù)大壩運(yùn)行管理中，安全管理至關(guān)重要，自動(dòng)化技術(shù)是一種綜合性比較強(qiáng)的基礎(chǔ)類型，通過將自動(dòng)化技術(shù)推廣應(yīng)用于水庫(kù)大壩安全管理中，結(jié)合實(shí)際情況選用傳感器，在大壩位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可對(duì)水庫(kù)大壩滲流情況、變形情況以及大壩位移情況進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)而詳細(xì)了解水庫(kù)大壩運(yùn)行實(shí)際情況，為水庫(kù)大壩安全管理提供可靠依據(jù)，保證水庫(kù)大壩運(yùn)行效益。

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作者：劉乾蓉 單位：重慶市墊江縣水利管理站