水库大坝实时安全监测特点分析

水库大坝实时安全监测特点分析

一、水库大坝实时监测系统简介

水库大坝实时监测的主要任务是实时监测各个监测点水库水位、水压、渗流、流量、扬压力等，用无线传感网络完成数据传输，在计算机上用数据模式或图形模式反映出来，实时掌控整个水库大坝各项变化情况，特殊数据实行声光报警。大坝安全监测系统能实现全天候远程自动监测，监测站数据自动采集并且进入相关数据库。同样，监测系统也具备人工观测条件。

大坝远程监测系统可以完整记录监测点数据变化过程，并借助无线传感网络实时传输到数据路由器，再通过4G/5G、北斗等技术送入数据中心服务器，数据中心服务器通过Internet网络传输到覆盖范围内的任何需要这些数据的部门。大坝安全监测系统主要由监测点感知设备(光学雨量传感器IFR202型、水位计、渗压计、量水堰、视频)，遥测终端RTU、管理云平台（SLU闸坝监测预警系统 ）和（WMWS在线监测管理系统）等几部分。水库在线监测具有自动采集、分析和报告水库水位、降雨、图像、渗流等运行数据的功能，自组织网络和数据终端具有采集和通信各要素的功能，水库安全监测预警系统的云平台具有监测数据的智能分析和预警功能，实现了水库运行状态的感知和监测、运行情况分析、安全管理、巡检在线管理等综合运行支撑，有效辅助相关部门制定防汛抗旱调度方案和应急预案，实现水库的信息化管理。可以把水库大坝安全监测系统分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

二、水库管理以及大坝安全监测方面采取的方法和大坝监测的特点分析

针对目前我国在水库管理和大坝的安全监测方面采取的方法，主要分为两种，第一种就是人工巡视的方法，而第二种就是运用仪器进行监测的方法。首先说明的是人工巡视的方法，这一方法，一般分为日常的巡视检查，定期的巡视检查以及特别时期的检查。而仪器设备的监测，主要就是在一些典型的断面进行监测，但是这种仪器监测的方法带有一定的局限性，很多不那么具有代表性的问题都是无法监测出来的。所以我们必须要切实的做到将人工巡视监测和仪器设备监测相结合，这样才能更好的保障大坝的安全运行。

可是如果只是单纯的使用一些机器仪器对大坝进行安全监测，由于大坝在仪器监测上具有很大的局限性，而且我国的监测仪器发展还很有限，所以很多的大坝监测设备都只能做到小范围的监测。这就提醒了我们监测手段和方法要尽可能的多样化。这样我们才可以在大坝的安全监测和水库的管理上更加的科学和完善。并且我们还可以很好的保障大坝的安全性，做好水利工程的安全管理。

三、水库工程安全监测项目设置

技术人员在日常管理过程中，落实安全监测项目设置工作，能更全面、客观、深入地了解朱庄水库枢纽工程的实际运行情况，掌握其各项动态信息，找出运行中存在的突出问题并对其进行重点探讨，分析出有效的解决对策，最大程度上确保朱庄水库的安全与稳定。除此之外，技术人员在系统观测时还应当有一定的目的性与针对性，尽可能参照相应的规范要求操作，有意识地为后期建设、维修、养护工作留下有价值的数据信息资料。

1、渗流监测

渗流监测是指在上下游水位差作用下产生的渗流场的监测，主要包括渗流压力、渗流量及其水质的观测。结合我国土石坝的病害情况，可将土石坝的渗流病害分为：坝基渗漏，坝肩渗漏，坝体及防渗体渗漏，下游排水体及反滤料淤堵，坝下涵管渗漏，防渗体与刚性建筑物接触渗漏，动物危害，岩溶渗漏，侵蚀性危害等。


2、变形监测

变形监测是通过人工或仪器手段观测大坝整体或局部的变形量，用以掌握大坝在自重、水压力、扬压力及温度等环境量作用下的变形规律，了解大坝在施工和运用期间是否稳定和安全，研究有无裂缝、滑坡、滑动和倾斜等趋势。变形监测主要包括的内容有：表面变形，内部变形，坝基变形，裂缝及接缝，混凝土面板变形及岸坡位移等。在监测过程中，主要监测仪器有拉线位移传感器、静力水准仪、倾角仪、gnss接收机、VS振弦采集仪，VTN振弦采集仪，NLM6系列无线采集仪等。

3、环境量监测

环境量监测主要包括气温监测、降雨监测、水库水温监测、水库泥沙淤泥监测、下游河床冲淤测量等。通过监测环境量，可以进一步掌握环境量的变化规律及其对大坝变形、渗流和应力等的影响情况，对水库大坝安全监测的精确度打下了坚实的基础。

4、内部监测

内部监测主要包括温度监测、混凝土应变力(压力)监测、钢筋应力监测及锚索应力监测等。土石坝而言，其压力(应力)监测主要包括孔隙水压力、土压力(应力)、接触土压力以及混凝土面板应力等。混凝土坝而言，其内部监测主要包括坝体(坝基)应力监测、锚杆(锚索)应力监测、钢筋应力监测、钢板应力监测及温度监测等。值得说明的是，在进行内部监测的同时，应与变形监测、渗流监测项目相结合。

5、水力学监测

水库大坝作为水利工程枢纽的重要组成部分，对其进行水力学监测就显得尤为重要。水力学监测项目主要包括动水压力监测、水流流态监测、水面线监测、流速监测、泄流量监测、空蚀及消能监测等。值得注意的是，水力学监测项目应根据实际输、泄水建筑物的结构模式、工程或试验研究的需要进行选择。


数据采集传输仪水库大坝安全监测原理

感知层：水库大坝监测点水位计、光学雨量传感器IFR202型、摄像头等实时采集河流的水位值、采集当地降雨量、图片抓拍等。

传输层：振弦数据采集仪NLM6通过4G/LORA无线数据网络实现感知层目标数据采集，主动上报。

云平台：管理云平台（SLU闸坝监测预警系统 ）和（WMWS在线监测管理系统）数据的存储、计算、分析与监控，异常数据告警，设备远程控制与配置。

大坝要想提高自身的安全系数，健康长远地运行就必须要定期开展安全监测工作，落实检测项目设置与测点分布设置的各项要求，加强巡查管理与渗流量观测，消除大坝上下游存在的各种安全隐患，发现问题就要立即向上级部门报备，以寻求最为妥善的解决方法，杜绝安全事故的发生，将因监管不力造成的各项损失降到最低。将传感器、物联网、云计算等技术与水库大坝实际情况相结合，河北稳控科技开发了专用于水库大坝的一套智能化、信息化的在线监测系统及各类型一体式监测站。适用于各类水库大坝安全监测的需求。