运行期大坝安全监测问题及对策

运行期大坝安全监测问题及对策

潘琦

中国水利水电第一工程局有限公司勘测设计院    吉林省吉林市    132000

摘要：随着大坝安全监测自动化水平的提高，自动化采集系统在大坝安全监测中得到广泛应用。大坝安全监测是水库运行管理过程中的一项重要工作，通过大坝安全监测能够及时发现水库运行过程中发生的各项安全隐患。大坝安全监测系统是大坝建设运行的重要技术保障。随着新一代信息技术的逐步应用，大坝安全监测系统建设由信息化向智慧化循序迈进。本文对目前运行期大坝安全监测工作存在的问题梳理总结,对问题产生的原因及运行期大坝安全监测提出了相应的建议,以期促进行业更加健康发展。

关键词：运行期；大坝安全监测；问题及对策

引言

大坝在灌溉、防洪、供水、改善生态等方面起到无可替代的作用，大坝安全运行和现代化管理，一直受到各方重视。大坝安全监测系统可动态监控水库大坝运行情况，及时发现异常，是工程安全运行的重要保障。为监控大坝的安全情况，需在设计阶段根据坝型、地质条件、水库规模等，参照相关规范设置与之对应的监测项目[3]。在建设期，通过安装监测仪器、数据采集、整编分析，动态评估大坝施工期安全情况。在初蓄期及运行期，对安全监测仪器进行自动化采集集成，并采用专业软件实现数据的实时采集、动态分析、预测预报等，从而构成功能完整的大坝安全监测系统。

1大坝安全监测运行风险研究背景

大坝安全监测运行风险是由主观与客观因素共同作用造成的结果，例如：施工质量差、不符合规范要求等，运行较短时间就发生损坏问题；观测设备精度低或缺少相关的辅助设施，导致难以开展监测工作；长期缺乏有效的管护，监测设施极易发生损坏；监测人员技术水平不高，监测意识淡薄，不重视有关工作等。因此，系统评价监测设施运行管护、识别风险源是大坝安全监测运行风险的主要任务之一。目前，针对安全监测运行风险的研究较少，常用的方法有层次分析法、模糊综合评价法、神经网络法等，总结这些研究成果，主要有两个问题：一是所用方法未将主观分析和客观计算有机结合，评价结果可信度不高；二是主要集中在监测数据分析有关风险研究等方面，缺乏对监测运行管护等系统风险辨识和评价。

2运行期大坝安全监测问题

2.1认识不足

很多运行管理单位的领导或技术干部都是从工程建设口转成运行的,他们大多数认为现阶段大坝的设计水平高,建设条件好,施工质量受控,经历了首次蓄水,进入运行期后肯定是安全的,就算不监测也不会垮。目前持这种观点和观念的人很多,而且预计在未来的很长一段时间都不会有大的改变。所以,虽然国内几乎所有的大坝都在做监测,但其根本原因是中国法律法规的要求,上级单位的强制,以及相关行业管理制度和手段的约束。如果没有这些配套,可能大多数中小型工程甚至部分大型工程都不会去做监测,部分水电开发程度不高的国家就有这种现象。如果运行单位认为监测并不是他们需要做,而只是国家要求做,就会对监测工作不重视,就不会配备足够的费用,费用低了,就不会吸引更多优秀的人才,也不会得到较好的外委单位的服务,监测工作就会越做越差,监测的价值无法体现出来,就会让运行单位进一步印证自己的判断,更加不重视,陷入一种恶性循环。

2.2监测手段单一,技术水平总体落后

从21世纪初开始,水电大规模开发至今,安全监测所使用的大部分仪器仪表几乎没有明显的改进和更新,虽然一些大型工程中不断地尝试新产品、新技术,但对于监测技术的提升作用有限。目前存在的主要问题有:(1)由于仪器设备的价格依然没有降低,为了在有限的建设投资内完成要求,监测设计只能继续选择性地布置,关键部位的仪器失效后无法弥补。(2)由于仪器仍以单点或多测点的形式组成,造成数据分析时空间上未覆盖的区域只能以一定的数学模型来推算。(3)由于大多仪器仍需被动激励,而非主动输出,使得采集频次不得不以规范的形式作出强制要求,即使是自动化采集也很难做到真正意义的实时。当然,上述问题可能并非短时间内可以解决,也受制于其他基础行业的革新,但新技术、新手段的滞后,客观上影响了监测的效果。

3运行期大坝安全监测对策

3.1切实制定巡检制度，保障大坝安全运行

大坝监测要先从外观着手，安全巡检是大坝监测工作的外观体现。大坝安全巡检工作是否到位，对水利水电工程坝体安全运行至关重要。大坝巡检工作需要围绕以下几个方面开展进行：（1）检查大坝坝面、迎水面、坝肩周围等是否存在变形、开裂、渗漏水现象；（2）检查泄洪道、溢流堰、闸门等位置是否有杂物堵塞或滞留；（3）检查大坝内部防水防护、启闭设备、钢丝绳等器材是否出现老化、磨损、接触不良等现象。定期做好大坝安全巡检工作，制定长期的大坝安全巡检制度，这对大坝安全运行非常重要。

3.2先进技术应用

大坝安全问题刻不容缓，数据传输的时效性、有效性至关重要。随着第五代通信技术5G逐渐得到广泛应用，将对大坝安全监测系统提升感知、互联、应用提供巨大帮助。比如，5G可以满足实时监控、无人机、VR、物联网等技术应用的需求。无人机用于对水工建筑物进行实时航空摄影监测。运维管理人员无须到场，即可通过VR头盔或监视器了解大坝相关信息。使用新的5G网络架构，可以在网络边缘对服务进行预处理，并可以连接多类型监测设备，实现感知互联。运用数字孪生技术可实现对物理实体的了解、分析、预测、优化、控制决策，能够解决“信息水利”向“智慧水利”跨越过程中的科学决策问题。大坝安全监测智慧化最重要的基础模型应是基于数字孪生技术建立工程对象及其安全监控体系的统一信息物理模型。对于运行期的大坝，安全监测自动化系统采集了大坝的变形、渗流、水位等信息，这些信息在一定层面上可以反映当前大坝的安全状态。通过收集工程建设阶段的地勘资料、设计资料、建设资料等，借助BIM、GIS技术构建物理实体对应的虚拟体，基于虚拟体，可以实现大坝实体的预报、预警、预演、预案，并验证、运行管理决策等。

3.3准确选位，合理安装监测设施

为加强安全监测仪器的使用，提高大坝工程运行精度，落实有效的大坝安全监测技术，在水利工程大坝施工及运行中，必须注重在适当位置安装监测设施（系统）。监测设施包括施工前后所有监测仪器、水尺、摄像头等。考虑到施工成本和运行成本的压力，如若监测设施的位置选择不恰当，安装不到位，必然会造成施工成本和运行成本的浪费。因此，科学设计和准确选择监测仪器安装位置，不但节约工程成本，而且便于工作人员安全管理。

3.4完善监测数据处理流程，建立健全数据库管理平台

定期开展大坝安全监测，发现问题应及时复查处理，做好监测数据录入处理工作。坝体监测数据录入信息包括坝内设备监测信息、系统应用运算信息、大坝巡检信息、坝体环境监测信息。在坝体设备测得数据信息后应及时进行系统运算，通过运算保存入档。在各方面信息收集整理完毕之后，管理人员应建立健全数据库管理平台，为后期数据分析打好基础。水利工程大坝的数据库管理平台建设，主要包括两方面内容：一是数据综合运算，二是数据分析处理。洋县卡房水库规定，每半个月完成一次大坝安全监测技术工作，每月完成一次大坝基础设施安全巡查工作，并将有关数据综合计算存档。

结束语

运行期大坝安全监测虽大多为常规技术,工作量不大,预期产出激励性不高,条件相对艰苦,但对从业人员的综合能力要求高,工作烦琐,考验耐心,考量职业道德,体现管理水平,需要参与各方通力协作,在维系自身利益的同时,更要以大坝的安全为共同目标,以体现监测的价值为共同追求,以促进行业的健康发展为首要选择。             

参考文献

[1]王健，王士军，等.全国水库大坝安全监测现状调研与对策思考[J].中国水利，2018（20）:25-26．

[2]黎凤赓，周志维.江西省水库大坝安全监测设施管理及对策[J].中国水利，2018（20）:155-156.

[3]李方平，吴楠，郭运华，等.水电工程智能安全监测体系特征及发展趋势[J].人民长江，2021（S2）：456-457.

[4]强发赟.探究水利水电工程中的大坝工程安全监测控制[J].水电站机电技术,2021(4):49-51.